一种智能型电机保护器及其保护方法技术

本发明专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种智能型电机保护器及其保护方法，由输入端口、信号及电源处理单元、中央处理单元、功率控制输出单元、输出端口和人机交互单元组成，信号及电源处理单元包含电流信号处理电路、电压信号处理电路和电源模块，中央处理单元包含模数转换器、微处理器和存储器，微处理器的故障保护控制信号和晃电再启动信号输出端通过所述的功率控制输出单元连接到输出端口。本发明专利技术的电机保护方法，包含电压电流采样输入，过电流短路保护，过负荷保护，低压保护和晃电再启动保护步骤。具备高可靠性和快速性，控制灵活，使电机保护不仅能在电机过流、过负荷、失压等故障状态下可靠动作，而且还能在电网晃电状态下自动恢复运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及用于低压三相异步电机控制系统的电机保护装置及其保护方法。
技术介绍
传统的电机保护装置是依赖空气开关、熔断器、热继电器为保护元件。其中，空气开关、熔断器用于电机短路保护，热继电器用于电机过载保护。空气开关虽然能快速切断短路电流，但其电流判断能力并不很精确，常常会发生越级跳闸事故，扩大了事故范围。熔断器很容易造成电机因断相运行而损坏电机，不是一 种理想的保护元件。热继电器功能单一，灵敏度低、误差大、稳定性差。所有这些缺陷将造成电机保护不可靠，容易损坏电机包括影响正常生产。随着电子技术的块速发展，各类电子型电机保护器相继面世，取代了电磁控制技术，提高了电机运行的可靠性。电机保护器给电机提供了各种异常状态下的电气保护，能在电机出现过流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、及三相不平衡状态时采取不同的保护措施。目前典型的电机保护器如中国技术专利《电机保护器》(中国专利号ZL02212481. O)，该技术将电流互感器二次线路及继电器线圈接到保护装置内，将继电器辅助接点接到电机交流接触器控制回路内。然后通过对电流互感器输出电流的检测，通过数字逻辑电路实现控制继电器的辅助接点的开闭，继而控制电机的运行。此类技术虽能实现过流以及缺相保护，但无法对三相电压瞬时波动即电网晃电提供防护。因为，当电网电压瞬时波动、电源电压过低时，交流接触器因线圈失压而跳闸，电机将会突然停止运行，这会给连续性生产企业带来经济损失，甚至会引发企业的安全事故。此外数字逻辑电路还存在着电路结构复杂，易受干扰，可靠性差的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有电机保护技术的不足，提供一种能识别电机各类故障，包括电网晃电故障，并能快速、可靠地采取相应措施的智能型电机保护器。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种智能型电机保护器，由输入端口、信号及电源处理单元、中央处理单元、功率控制输出单元、输出端口和人机交互单元组成，输入端口通过信号及电源处理单元连接到中央处理单元，中央控制单元通过功率控制输出单元连接到输出端口，人机交互单元连接到中央处理单元，其特征在于，所述的信号及电源处理单元包含电流信号处理电路、电压信号处理电路和电源模块，所述中央处理单元包含模数转换器、微处理器和存储器，微处理器的故障保护控制信号和晃电再启动信号输出端通过所述的功率控制输出单元连接到输出端口。本专利技术的智能型电机保护器的一种较佳的技术方案是所述的电流信号处理电路、电压信号处理电路由整流滤波电路和电平转换电路组成，输入端口电路接入的交流电流和电压信号通过整流滤波电路转换为直流信号，输送到电平转换电路，调整为模数转换器的输入电平传送到中央处理单元。所述的模数转换器采用多路输入模数转换芯片，电流信号处理电路及电压信号处理电路提供的三相电流和三相电压模拟量信号连接到数模转换器的模拟输入端，数模转换器的数字量输出端连接到微处理器的数据输入端口。所述的微处理器为16位或32位嵌入式微处理器。所述的人机交互单元包括数据显示电路、状态指示电路和操作控制电路组成，所述的数据显示电路为LED或LCD显示器，所述的操作控制电路为按键式或触摸式键盘，所述的状态指示电路为LED指示灯,人机交换单元直接或者通过键盘显示接口电路连接到微处理器。 所述的电源模块包含超级电容滤波电路或者备用电池，能够在外部电源晃电时断电状态下维持中央处理单元供电至最大晃电恢复时间。所述的功率控制输出单元为至少包含一组常闭触点和一组常开触点的电子型功率继电器，所述的常闭触点通过输出端口连接到电机的交流接触器线圈回路，当电机发生过电流或过负荷或低电压或电网晃电等事故时，微处理器产生的故障保护控制信号控制常闭触点由闭合转换为断开切断电机电源；当电网晃电电压恢复后，微处理器产生的晃电再启动信号控制常开触点由断开转换为闭合，给电机提供再启动电源。本专利技术的智能型电机保护器的一种更好的技术方案是所述的智能型电机保护器，其特征在于所述常闭触点与停止按钮和交流接触器辅助触头串联后接通交流接触器线圈；所述的常开触点与停止按钮串联后接通交流接触器线圈，将交流接触器辅助触头剔除出控制回路。本专利技术的另一个目的是提供一种用于所述的智能电机保护器的使用计算机程序控制实现电动机保护的方法，解决数字逻辑电路硬件控制电路复杂，可靠性差的问题。本专利技术解决上述技术问题的方法包含以下步骤a)通过电流互感器对电机电流进行采样，并通过电流信号处理电路处理采样信号使其适合数模转换电路的输入要求；通过电压互感器对电源电压进行采样，并通过电压信号处理电路处理采样信号使其适合数模转换电路的输入要求；通过模数转换器将采样信号转换为数字信号输入到微处理器；b)依据“逻辑或”关系判断各相电流是否超出短路保护整定值，如果任何一相的电流超出短路保护整定值，立即发出故障保护控制信号，快速切断电源；c)依据“逻辑与”关系判断各相电流是否超出过负荷保护整定值，如果各相电流都超出过负荷保护整定值，启动过负荷状态计时，计时超出过负荷延时时间后，发出故障保护控制信号，切断电机电源；d)依据“逻辑与”关系判断各相电压是否低于低电压保护整定值，如果各相电压都低于低电压保护整定值，启动低压状态记时，计时超出低电压延时时间后，发出故障保护控制信号，切断电机电源；e)依据“逻辑或”关系判断各相电压是否达到电网晃电恢复电压整定值，如果任何一相的电压达到电网晃电恢复电压整定值，判断是否为晃电恢复状态，如果是晃电恢复状态，发出电网晃电再启动彳目号，重新启动电机。本专利技术的用于智能型电机保护器的使用计算机程序实现电动机保护的方法的进一步改进的方案还包含以下步骤f)通过数据显示电路显示菜单状态、参数整定值或检测值；g)通过状态显示电路显示电动机保护器的工作状态；h)接收操作控制电路的输入，执行菜单选择、参数设定、参数设定确认或电机保护器动作后的复位操作。i)保存经确认的参数整定值至非易失存储器，作为比较判断和保护控制的基准。本专利技术的有益效果是I.通过采用微机控制技术使电机保护实现了电磁控制技术以及电子控制技术无法比拟的动作可靠性和快速性。2.通过采用人机交换单元使电机保护特性实现了能按照不同的电网特性、负载特性作出相应的修订，无需更换控制元器件。3.通过采用应用计算机程序控制的方法，使电机保护不仅能在电机过流、过负荷、失压等故障状态下可靠动作，而且还能在电网晃电状态下迅速自动地恢复运行。4.由于本专利技术的智能型电机保护器采用常闭触点作为故障保护控制输出，即使因电机保护器自身故障断电，被保护的电机仍然能够正常启动运行，这一特点进一步提高了电力拖动系统整体的可靠性。综上，本专利技术的电机保护器是集电机测量、控制、保护和管理为一体的新一代智能保护设备，具有安装维修方便、参数调节方便、脱扣动作快、消耗功率小、使用寿命长、制造成本低廉等特点。附图说明图I是本专利技术的智能型电机保护器的硬件结构框图，图2是本专利技术的智能型电机保护器的保护程序逻辑框图，图3是本专利技术的智能型电机保护器的电机控制连接原理图。具体实施例方式为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。本专利技术的智能型电机保护器硬件结构图如图I所示，输入端口 I、信号及电源处理单元2、中央处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型电机保护器，由输入端口、信号及电源处理单元、中央处理单元、功率控制输出单元、输出端口和人机交互单元组成，输入端口通过信号及电源处理单元连接到中央处理单元，中央控制单元通过功率控制输出单元连接到输出端口，人机交互单元连接到中央处理单元，其特征在于，所述的信号及电源处理单元包含电流信号处理电路、电压信号处理电路和电源模块，所述中央处理单元包含模数转换器、微处理器和存储器，微处理器的故障保护控制信号和晃电再启动信号输出端通过所述的功率控制输出单元连接到输出端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾德跃，
申请(专利权)人：上海宝钢化工有限公司，
类型：发明
国别省市：