[發明專利]數字式電動機保護裝置

有效

• 申請號: 201610276740.7
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105720558B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 陳永順;周愛存;白軍同;孫昌穩;吳峰;崔旸;李俊猛;張學輝
• 申請（專利權）人: 唐山三友氯堿有限責任公司
• 主分類號: H02H7/08
• 分類號: H02H7/08
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 明淑娟

1.一種數字式電動機保護裝置，包括電源電路、交流采樣電路、CPU、出口電路，MMI板，其特征在于：交流采樣電路通過串行總線與CPU連接，CPU與出口電路連接，出口電路連接操作機構；

交流采樣電路包括信號采集電路，信號采集電路與A/D轉換器連接，A/D轉換器與第一光電隔離電路連接，第一光電隔離電路與第一CAN總線連接；第一CAN總線與串行E2PROM連接；

交流采樣電路還包括測頻回路，測頻回路與第二光電隔離電路連接，第二光電隔離電路與CPU連接；

信號采集電路包括線電壓UAB信號采集電路、線電壓UBC信號采集電路、兩相測量電流信號采集電路、兩相保護電流信號采集電路、一個零序電壓信號采集電路和一個零序電流信號采集電路；

CPU為嵌入式數字信號處理器，CPU通過RS232口與MMI板連接；CPU與第五光電隔離電路連接，第五光電隔離電路通過第二CAN總線與上位管理機連接；

出口電路包括輸出電路和輸入電路，輸出電路包括第四光電隔離電路和多路開關量輸出裝置，輸入電路包括第三光電隔離電路和多路開關量輸入裝置；

出口電路采用背插式結構，電源電路、交流采樣電路、CPU、出口電路及操作箱各個功能單元做成插件；

交流采樣電路上有來自測量CT的電流Iac、Icc；來自PT的線電壓UAB、UBC；同時還有3U0電壓、3I0電流及各相保護電流；這些模擬量輸入到交流采樣電路電壓互感器、電流互感器，目的是用于將二次交流信號隔離變換為小電流或小電壓信號，經調整后輸入到A/D模數轉換電路，這些數字量每周波采樣32點，運用付氏算法計算各電壓/電流有效值，有用功率、無用功率及功率因數，并將這些數據經光電隔離電路通過CAN總線通訊管理單元，送至CPU，完成電動機啟動及運行過程中電氣參數的采集，其中電壓互感器PT2.5mA /2.5mA ；電流互感器CT采用穿心式，測量CT 5A/2.5mA，保護CT 5A/1mA；測頻回路與第二光電隔離電路連接，測頻信號經第二光電隔離電路輸入到CPU；

CPU采用嵌入式數字信號處理器DSP構成簡潔高效的數據采集和處理系統；硬件具有兩級看門狗保證系統在異常時能及時復位；軟硬件自檢還能使系統在運行時保證各種參數完好無損；用具有多重寫閉鎖功能的串行E2PROM與第一CAN總線連接，保存定值、系數和配置，確保這些參數不被誤修改而且能夠掉電保持；A/D轉換器采用帶多個通道的串行A/D，轉換精度為12位，轉換時間約10μs，系統用少數幾個通道做A/D自檢，其余通道用于對外部輸入量的模數轉換；

出口電路包括多路開關量輸入裝置和多路開關量輸出裝置；多路開關量輸入裝置包括電度采集脈沖、斷路器工作狀態、斷路器壓力信號、事故總信號，多路開關量輸入裝置經第三光電隔離電路輸出到CPU；多路開關量輸出裝置的多個繼電器的控制信號均由第四光電隔離電路驅動；出口電路接收CPU下發的命令并完成控制命令的輸出；向CPU轉發操作箱的上傳信號；完成信號燈指示；放電；該插件有多個獨立的繼電器出口，定義成出口結點或信號；放電繼電器的出口與這些繼電器中的若干個實現聯動，裝置故障時該插件還發故障信號并閉鎖跳/合閘操作；

CPU通過RS232口與液晶MMI板通訊，接收主系統的測量數據、開關量數據及各種故障告警信息供用戶瀏覽，同時用戶通過二次編程調整系統開入量的去抖時間、修改電壓電流的變比、設置裝置的通訊地址、做遙控的傳動實驗、整定保護的定值、設置何種保護動作后防止電動機二次啟動和系統時間的調整，增加了系統使用的靈活性；CPU通過第二CAN總線或以太網通訊與上位管理機交換數據；

操作箱插件接收來自出口插件的控制命令，完成操作機構的跳閘、合閘操作及防跳躍功能；采集并上發開關的合位/跳位信號；實現壓力異常告警及壓力降低閉鎖跳合閘功能；當保護因事故跳閘及開關偷跳時，操作箱發事故總信號；控制回路斷線后，發控制回路斷線信號；

電源插件采用220V交直流兩用的開關電源，輸出+5V/3A、±12V/0.3A、+24V/0.5A；其中+5V用于CPU系統、12V用于A/D采集部分、24V用于開入量和開出量的部分繼電器；

保護啟動采用突變量啟動和有效值輔助啟動兩種方式，

突變量啟動判別每相電流采樣值的突變量，判據為：

Iqd = ∣|I(t)-I(t-T)| - |I(t-T)-I(t-2T)|∣≥ Iqdset

Iqd為計算的啟動電流，Iqdset為啟動電流的定值；當任一相電流連續兩個采樣值的突變量大于啟動定值時，保護啟動并進入故障處理程序做故障計算判別；若無故障，10秒后整組復歸；若有故障，則保護跳閘，10秒后復歸；

保護還采用有效值作為輔助啟動判別量，以便在沒有明顯突變量情況下保護能可靠啟動；保護后啟動并通過故障處理程序進行故障計算判斷：若有故障，條件滿足則保護跳閘，動作后若故障消失則保護快速返回；若無故障，或條件不滿足，保護最多延時10秒后整組復歸；

KG1、KG2為負序電流速斷保護控制開關，根據Iap和Icp計算出負序電流及正序電流分量, 當負序電流大于定值時延時跳閘，負序電流速斷保護可通過修改軟件控制字投退，保護跳閘后可通過KG2控制字確定是否再次合閘。