專利名稱：一種智能型電機保護(hù)器及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及用于低壓三相異步電機控制系統(tǒng)的電機保護(hù)裝置及其保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電機保護(hù)裝置是依賴空氣開關(guān)、熔斷器、熱繼電器為保護(hù)元件。其中，空氣開關(guān)、熔斷器用于電機短路保護(hù)，熱繼電器用于電機過載保護(hù)?？諝忾_關(guān)雖然能快速切斷短路電流，但其電流判斷能力并不很精確，常常會發(fā)生越級跳閘事故，擴大了事故范圍。熔斷器很容易造成電機因斷相運行而損壞電機，不是一 種理想的保護(hù)元件。熱繼電器功能單一，靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差。所有這些缺陷將造成電機保護(hù)不可靠，容易損壞電機包括影響正常生產(chǎn)。隨著電子技術(shù)的塊速發(fā)展，各類電子型電機保護(hù)器相繼面世，取代了電磁控制技術(shù)，提高了電機運行的可靠性。電機保護(hù)器給電機提供了各種異常狀態(tài)下的電氣保護(hù)，能在電機出現(xiàn)過流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、及三相不平衡狀態(tài)時采取不同的保護(hù)措施。目前典型的電機保護(hù)器如中國實用新型專利《電機保護(hù)器》(中國專利號ZL02212481. O)，該實用新型將電流互感器二次線路及繼電器線圈接到保護(hù)裝置內(nèi)，將繼電器輔助接點接到電機交流接觸器控制回路內(nèi)。然后通過對電流互感器輸出電流的檢測，通過數(shù)字邏輯電路實現(xiàn)控制繼電器的輔助接點的開閉，繼而控制電機的運行。此類技術(shù)雖能實現(xiàn)過流以及缺相保護(hù)，但無法對三相電壓瞬時波動即電網(wǎng)晃電提供防護(hù)。因為，當(dāng)電網(wǎng)電壓瞬時波動、電源電壓過低時，交流接觸器因線圈失壓而跳閘，電機將會突然停止運行，這會給連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)l(fā)企業(yè)的安全事故。此外數(shù)字邏輯電路還存在著電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受干擾，可靠性差的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電機保護(hù)技術(shù)的不足，提供一種能識別電機各類故障，包括電網(wǎng)晃電故障，并能快速、可靠地采取相應(yīng)措施的智能型電機保護(hù)器。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種智能型電機保護(hù)器，由輸入端口、信號及電源處理單元、中央處理單元、功率控制輸出單元、輸出端口和人機交互單元組成，輸入端口通過信號及電源處理單元連接到中央處理單元，中央控制單元通過功率控制輸出單元連接到輸出端口，人機交互單元連接到中央處理單元，其特征在于，所述的信號及電源處理單元包含電流信號處理電路、電壓信號處理電路和電源模塊，所述中央處理單元包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器，微處理器的故障保護(hù)控制信號和晃電再啟動信號輸出端通過所述的功率控制輸出單元連接到輸出端口。本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的一種較佳的技術(shù)方案是所述的電流信號處理電路、電壓信號處理電路由整流濾波電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成，輸入端口電路接入的交流電流和電壓信號通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流信號，輸送到電平轉(zhuǎn)換電路，調(diào)整為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電平傳送到中央處理單元。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用多路輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，電流信號處理電路及電壓信號處理電路提供的三相電流和三相電壓模擬量信號連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出端連接到微處理器的數(shù)據(jù)輸入端口。所述的微處理器為16位或32位嵌入式微處理器。所述的人機交互單元包括數(shù)據(jù)顯示電路、狀態(tài)指示電路和操作控制電路組成，所述的數(shù)據(jù)顯示電路為LED或LCD顯示器，所述的操作控制電路為按鍵式或觸摸式鍵盤，所述的狀態(tài)指示電路為LED指示燈,人機交換單元直接或者通過鍵盤顯示接口電路連接到微處理器。
所述的電源模塊包含超級電容濾波電路或者備用電池，能夠在外部電源晃電時斷電狀態(tài)下維持中央處理單元供電至最大晃電恢復(fù)時間。所述的功率控制輸出單元為至少包含一組常閉觸點和一組常開觸點的電子型功率繼電器，所述的常閉觸點通過輸出端口連接到電機的交流接觸器線圈回路，當(dāng)電機發(fā)生過電流或過負(fù)荷或低電壓或電網(wǎng)晃電等事故時，微處理器產(chǎn)生的故障保護(hù)控制信號控制常閉觸點由閉合轉(zhuǎn)換為斷開切斷電機電源；當(dāng)電網(wǎng)晃電電壓恢復(fù)后，微處理器產(chǎn)生的晃電再啟動信號控制常開觸點由斷開轉(zhuǎn)換為閉合，給電機提供再啟動電源。本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的一種更好的技術(shù)方案是所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于所述常閉觸點與停止按鈕和交流接觸器輔助觸頭串聯(lián)后接通交流接觸器線圈；所述的常開觸點與停止按鈕串聯(lián)后接通交流接觸器線圈，將交流接觸器輔助觸頭剔除出控制回路。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于所述的智能電機保護(hù)器的使用計算機程序控制實現(xiàn)電動機保護(hù)的方法，解決數(shù)字邏輯電路硬件控制電路復(fù)雜，可靠性差的問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方法包含以下步驟a)通過電流互感器對電機電流進(jìn)行采樣，并通過電流信號處理電路處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入要求；通過電壓互感器對電源電壓進(jìn)行采樣，并通過電壓信號處理電路處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入要求；通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到微處理器；b)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷各相電流是否超出短路保護(hù)整定值，如果任何一相的電流超出短路保護(hù)整定值，立即發(fā)出故障保護(hù)控制信號，快速切斷電源；c)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電流是否超出過負(fù)荷保護(hù)整定值，如果各相電流都超出過負(fù)荷保護(hù)整定值，啟動過負(fù)荷狀態(tài)計時，計時超出過負(fù)荷延時時間后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號，切斷電機電源；d)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電壓是否低于低電壓保護(hù)整定值，如果各相電壓都低于低電壓保護(hù)整定值，啟動低壓狀態(tài)記時，計時超出低電壓延時時間后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號，切斷電機電源；e)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷各相電壓是否達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值，如果任何一相的電壓達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值，判斷是否為晃電恢復(fù)狀態(tài)，如果是晃電恢復(fù)狀態(tài)，發(fā)出電網(wǎng)晃電再啟動彳目號，重新啟動電機。
本發(fā)明的用于智能型電機保護(hù)器的使用計算機程序?qū)崿F(xiàn)電動機保護(hù)的方法的進(jìn)一步改進(jìn)的方案還包含以下步驟f)通過數(shù)據(jù)顯示電路顯示菜單狀態(tài)、參數(shù)整定值或檢測值；g)通過狀態(tài)顯示電路顯示電動機保護(hù)器的工作狀態(tài)；h)接收操作控制電路的輸入，執(zhí)行菜單選擇、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)設(shè)定確認(rèn)或電機保護(hù)器動作后的復(fù)位操作。i)保存經(jīng)確認(rèn)的參數(shù)整定值至非易失存儲器，作為比較判斷和保護(hù)控制的基準(zhǔn)。本發(fā)明的有益效果是I.通過采用微機控制技術(shù)使電機保護(hù)實現(xiàn)了電磁控制技術(shù)以及電子控制技術(shù)無法比擬的動作可靠性和快速性。2.通過采用人機交換單元使電機保護(hù)特性實現(xiàn)了能按照不同的電網(wǎng)特性、負(fù)載特性作出相應(yīng)的修訂，無需更換控制元器件。3.通過采用應(yīng)用計算機程序控制的方法，使電機保護(hù)不僅能在電機過流、過負(fù)荷、失壓等故障狀態(tài)下可靠動作，而且還能在電網(wǎng)晃電狀態(tài)下迅速自動地恢復(fù)運行。4.由于本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器采用常閉觸點作為故障保護(hù)控制輸出，即使因電機保護(hù)器自身故障斷電，被保護(hù)的電機仍然能夠正常啟動運行，這一特點進(jìn)一步提高了電力拖動系統(tǒng)整體的可靠性。綜上，本發(fā)明的電機保護(hù)器是集電機測量、控制、保護(hù)和管理為一體的新一代智能保護(hù)設(shè)備，具有安裝維修方便、參數(shù)調(diào)節(jié)方便、脫扣動作快、消耗功率小、使用壽命長、制造成本低廉等特點。


圖I是本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的硬件結(jié)構(gòu)框圖，圖2是本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的保護(hù)程序邏輯框圖，圖3是本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的電機控制連接原理圖。
具體實施例方式為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器硬件結(jié)構(gòu)圖如圖I所示，輸入端口 I、信號及電源處理單元2、中央處理單元3、功率控制輸出單元5、輸出端口 6和人機交互單元4組成，其特征在于信號及電源處理單元包含電流信號處理電路、電壓信號處理電路和電源模塊，所述中央處理單元包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器，微處理器的故障保護(hù)控制信號和晃電再啟動信號輸出端通過所述的功率控制輸出單元連接到輸出端口。在本實施例中，輸入端口 I直接焊接在信號及電源處理單元2控制板上，信號及電源處理單元2與中央處理單元3通過14芯數(shù)據(jù)線連接，中央處理單元3與人機交換單元4通過20針插拔式接插件連接，功率控制輸出單元5和輸入端口 6直接焊接在中央處理單元3控制板上。本實施例中，輸入端口 I和輸出端口 6采用型號為JIEKE2EDG-14插拔式接插件，、其額定電壓為380V，額定電流為5A，用于本發(fā)明電機保護(hù)器與外部電氣元器件的連接。采用插拔式接插件方式是為了便于檢修需要，當(dāng)電機保護(hù)器內(nèi)部發(fā)生故障需要檢查維修時，只要拔出插件即可取下相應(yīng)單元控制板，無需拆除外部連接線路，由于輸入端口 I、輸出端口 6與信號及電源處理單元2及中央處理單元3控制板之間的端子是一一對應(yīng)的，故無外部線路拆裝前后有可能發(fā)生的接線錯誤之憂。信號及電源處理單元2由電流信號處理電路201、電壓信號處理電路202、電源模塊203組成。其中，電流信號處理電路201、電壓信號處理電路202由整流濾波電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成，輸入端口電路接入的交流電流和電壓信號通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流信號，輸送到電平轉(zhuǎn)換電路。電平轉(zhuǎn)換電路采用精密電阻分壓電路和穩(wěn)壓二極管過電壓保護(hù)電路，電平轉(zhuǎn)換電路把整流濾波電路輸出的直流信號調(diào)整為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電平，傳送到中央處理單元3，以保證中央處理單元3處理的正確性和可靠性。電源模塊203采用高頻開關(guān)式直流電源模塊，參考型號為JXD5-05H12-WFCI，輸入電壓為85V 220V交流電源，輸出電壓分別為5V及12V。用于將交流220V電源隔離并降 壓后作為電機保護(hù)器所需的兩路低壓直流電源。其中5V直流電源供電流信號處理電路201及電壓信號處理電路202和中央處理單元3使用，12V直流電源供功率控制輸出電源5及人機交換單元4使用。為保證晃電保護(hù)程序能夠可靠運行，電源模塊203應(yīng)能夠在外部電源晃電時斷電狀態(tài)下維持中央處理單元3供電至最大晃電恢復(fù)時間。一種較好的解決方案是配置超級電容濾波電路或者備用電池。本實施例的中央處理單元3由模數(shù)轉(zhuǎn)換器301、微處理器302、隨機存取存儲器303、閃速存儲器304。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器301型號為美國模擬器件公司的AD7927芯片，電壓模數(shù)為12位，具有低電源、低功耗、高速、高精度等優(yōu)點，用于將由電流信號處理電路201及電壓信號處理電路202提供的三相電流和三相電壓模擬量信號通過采樣、保持、量化以及編碼后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以提供微處理器302運算處理。微處理器302型號為IV-SEP3203F50芯片，該芯片內(nèi)嵌了英國ARM公司提供的ARM7TDMI處理器內(nèi)核ARM7TDMI處理器內(nèi)核包含了 32位RISC處理器構(gòu)架、32*8硬件乘法器，主頻75MHz。此外，微處理器302還包含了零等待靜態(tài)存儲器SRAM，用于存放電流、電壓、延時時間等保護(hù)參數(shù)定值代碼與數(shù)據(jù)；外部存儲器接口控制器EMI，用于與隨機存取存儲器303、閃速存儲器304連接；通用定時器HMER用于保護(hù)延時控制；串行外設(shè)接口 SPI用于人機交互單元4的雙向數(shù)據(jù)通訊，AC97C控制器端口用于支持功率控制輸出單元5操作。該嵌入式處理器具有低功耗、低成本、精度高的優(yōu)點。隨機存取存儲器303用于電流、電壓檢測數(shù)據(jù)的存取，采用型號為IntelK4S641632H-TC60的存儲芯片，該芯片可以直接訪問任一個單個存儲器單元并完成數(shù)據(jù)刷新，其判別地址、刷新序列、讀取數(shù)據(jù)、再充電耗時為70納秒。采用16M內(nèi)存容量的目的是為了滿足檢測信號海量存儲的需求。閃速存儲器304為程序存儲器，芯片型號為TE28F160，存儲容量為2MB，擦寫次數(shù)為100000次，用于存儲過電流、低電壓、晃電再啟動等保護(hù)判別程序。閃速存儲器304還作為非易失存儲器用于保存通過人機交互單元設(shè)定的參數(shù)整定值，以保證電機保護(hù)器斷電停機時不丟失設(shè)定參數(shù)。本實施例中的功率控制輸出單元5采用了包含一組常閉觸點和一組常開觸點的電子型功率繼電器，型號為JZC32F-SH-3RH12，線圈功率O. 55W，觸點切換電壓250V AC，觸點切換電流5A。其中，常閉觸點501用于發(fā)生過電流、過負(fù)荷、低電壓等事故時切斷交流接觸器線圈KM控制電源，輸出繼電器常開觸點502用于電網(wǎng)晃電故障結(jié)束后接通交流接觸器線圈KM控制電源。所述人機交互單元4由數(shù)據(jù)顯示電路401、狀態(tài)指示電路402、操作控制電路403組成，用于實現(xiàn)人與微處理器302交互通訊。數(shù)據(jù)顯示電路401采用四位數(shù)碼顯示管，用于顯示菜單狀態(tài)、參數(shù)整定值、檢測值。狀態(tài)指示電路402包含3個發(fā)光二級管，用于電機運行及電源狀態(tài)及故障報警顯示，正常時指示燈常亮，故障時指示燈閃爍。操作控制電路403包含5個觸摸式按鍵，分別用于電機保護(hù)器動作后復(fù)歸、菜單選擇、參數(shù)設(shè)定遞增、參數(shù)設(shè)定遞減和參數(shù)設(shè)定確認(rèn)。操作控制電路403是用來通過菜單操作方式，依據(jù)不同的保護(hù)對象和要求向保護(hù)器輸入或修訂過電流、晃電時間、延時動作時間等定值，并可查看各種保護(hù)信息及裝置維護(hù)信息，控制數(shù)據(jù)顯示電路401、狀態(tài)指示電路402及中央處理單元3工作狀態(tài)。本發(fā)明提供了一種用于所述的智能電機保護(hù)器的使用計算機程序控制實現(xiàn)電動 機保護(hù)的方法，保護(hù)控制程序的邏輯功能框圖參見圖2，主要包含以下步驟a)通過電流互感器CT對電機電流Ia、Ib和Ic進(jìn)行采樣，并通過電流信號處理電路201處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入要求；通過電壓互感器PT對電源電壓Ua、Ub和Uc進(jìn)行采樣，并通過電壓信號處理電路202處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路301的輸入要求；通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器301將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到微處理器302 ；b)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷相l(xiāng)a、Ib和Ic電流是否超出短路保護(hù)整定值dl，如果任何一相的電流超出短路保護(hù)整定值dl，立即發(fā)出故障保護(hù)控制信號使常閉觸點501斷開，快速切斷電機電源；c)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電流Ia、Ib和Ic是否超出過負(fù)荷保護(hù)整定值d2，如果各相電流都超出過負(fù)荷保護(hù)整定值d2，啟動過負(fù)荷狀態(tài)計時，計時超出過負(fù)荷延時時間d6后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號使常閉觸點501斷開，切斷電機電源；d)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電壓Ua、Ub和Uc是否低于低電壓保護(hù)整定值d3，如果各相電壓都低于低電壓保護(hù)整定值d3，啟動低壓狀態(tài)記時，計時超出低電壓延時時間d7后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號使常閉觸點501斷開，切斷電機電源；e)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷各相電壓Ua、Ub和Uc是否達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值d4,如果任何一相的電壓達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值d4且電壓恢復(fù)時間Thf未超出晃電恢復(fù)時間整定值d5，則判定為晃電恢復(fù)狀態(tài)，啟動晃電恢復(fù)計時，計時超出晃電恢復(fù)時間d8后,發(fā)出電網(wǎng)晃電再啟動信號使常開觸點502閉合,重新啟動電機。本發(fā)明的用于智能型電機保護(hù)器的使用計算機程序?qū)崿F(xiàn)電動機保護(hù)的方法的進(jìn)一步改進(jìn)的方案還包含以下步驟f)通過數(shù)據(jù)顯示電路401顯示菜單狀態(tài)、參數(shù)整定值或檢測值；g)通過狀態(tài)顯示電路顯示電動機保護(hù)器的工作狀態(tài)；h)接收操作控制電路的輸入，執(zhí)行菜單選擇、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)設(shè)定確認(rèn)或電機保護(hù)器動作后的復(fù)位操作。i)保存經(jīng)確認(rèn)的參數(shù)整定值至非易失存儲器304，作為比較判斷和保護(hù)控制的基準(zhǔn)。本發(fā)明的智能型電機保護(hù)器的電機控制連接原理圖入圖3所示，本發(fā)明電機保護(hù)器的外部接線為，輸入端口 I的電流檢測信號端子la、lb、Ic與電流互感器CT 二次輸出線la、lb、Ic連接、輸入端口 I的電壓檢測信號端子Ua、Ub、Uc與電壓互感器二次輸出線Ua、Ub、Uc連接，輸入端口 I的電源端子L與熔斷器RD的右側(cè)端子d連接，與輸出端口 6相接的功率控制輸出單元5之常閉觸點501及502的上端a與停止按鈕SA2右端連接，輸出繼電器常閉觸點501下端與交流接觸器輔助觸頭KM2左端b連接，而輸出繼電器常閉觸點502下端與交流接觸器輔助觸頭KM2右端c連接。連接特點為，輸出繼電器常閉觸點501與停止按鈕SA2與交流接觸器輔助觸頭KM2串聯(lián)后接通流接觸器線圈KM。輸出繼電器常開觸點502與停止按鈕SA2串聯(lián)后接通交流接觸器線圈KM，從而將交流接觸器輔助觸頭KM2剔除出控制回路。電機運行時交流接觸器線圈KM控制電路的路徑為電源L-斷路器DL-熔斷器RD-停止按鈕SA2—常閉觸點501—交流接觸器輔助觸頭KM2—交流接觸器線圈KM—零 線N上述電路在電機正常運行時是導(dǎo)通的，當(dāng)電機發(fā)生過電流、過負(fù)荷或電網(wǎng)低電壓故障時，智能型電機保護(hù)器動作，功率控制輸出單元5之常閉觸點501斷開，交流接觸器線圈KM失電，交流接觸器主觸頭KMl、交流接觸器輔助觸頭KM2相繼斷開，以切斷故障電流，保護(hù)電網(wǎng)及電機安全。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生晃電時，在電網(wǎng)低電壓階段，交流接觸器線圈KM因電網(wǎng)低電壓失電，電機靠慣性減速運轉(zhuǎn)。但在電網(wǎng)電壓瞬間恢復(fù)后，智能型電機保護(hù)器再次發(fā)出指令，功率控制輸出單元5之常開觸點502閉合，恢復(fù)了電機供電。此時，電機運行時交流接觸器線圈KM控制電路的路徑為電源L-斷路器DL-熔斷器RD-停止按鈕SA2-常開觸點502-交流接觸器線圈KM—零線N上述電路中，因常開觸點502在常態(tài)下是斷開的，故在電網(wǎng)電壓恢復(fù)前，上述電路未導(dǎo)通。但在電網(wǎng)電壓瞬間恢復(fù)后，功率控制輸出單元5常開觸點502閉合，所述電路導(dǎo)通。交流觸器線圈KM在輸出繼電器恢復(fù)受電，交流接觸器主觸頭KMl閉合，電機瞬間恢復(fù)運轉(zhuǎn)，保護(hù)生產(chǎn)秩序、經(jīng)濟(jì)效益及安全生產(chǎn)不受影響。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非用作為對本發(fā)明的限定，任何基于本發(fā)明的實質(zhì)精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能型電機保護(hù)器，由輸入端口、信號及電源處理單元、中央處理單元、功率控制輸出單元、輸出端口和人機交互單元組成，輸入端口通過信號及電源處理單元連接到中央處理單元，中央控制單元通過功率控制輸出單元連接到輸出端口，人機交互單元連接到中央處理單元，其特征在于， 所述的信號及電源處理單元包含電流信號處理電路、電壓信號處理電路和電源模塊，所述中央處理單元包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器，微處理器的故障保護(hù)控制信號和晃電再啟動信號輸出端通過所述的功率控制輸出單元連接到輸出端口。
2.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于， 所述的電流信號處理電路、電壓信號處理電路由整流濾波電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成，輸入端口電路接入的交流電流和電壓信號通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為直流信號，輸送到電平轉(zhuǎn)換電路，調(diào)整為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電平傳送到中央處理單元。
3.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器為多路輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，電流信號處理電路及電壓信號處理電路提供的三相電流和三相電壓模擬量信號連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出端連接到微處理器的數(shù)據(jù)輸入端口。
4.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述的微處理器為16位或32位嵌入式微處理器。
5.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述的人機交互單元包括數(shù)據(jù)顯示電路、狀態(tài)指示電路和操作控制電路組成，所述的數(shù)據(jù)顯示電路為LED或LCD顯示器，所述的操作控制電路為按鍵式或觸摸式鍵盤，所述的狀態(tài)指示電路為LED指示燈，人機交換單元直接或者通過鍵盤顯示接口電路連接到微處理器。
6.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述的電源模塊包含超級電容濾波電路或者備用電池，能夠在外部電源晃電時斷電狀態(tài)下維持中央處理單元供電至最大晃電恢復(fù)時間。
7.權(quán)利要求I所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述的功率控制輸出單元為至少包含一組常閉觸點和一組常開觸點的電子型功率繼電器，所述的常閉觸點通過輸出端口連接到電機的交流接觸器線圈回路，當(dāng)電機發(fā)生過電流或過負(fù)荷或低電壓或電網(wǎng)晃電等事故時，微處理器產(chǎn)生的故障保護(hù)控制信號控制常閉觸點由閉合轉(zhuǎn)換為斷開切斷電機電源；當(dāng)電網(wǎng)晃電電壓恢復(fù)后，微處理器產(chǎn)生的晃電再啟動信號控制常開觸點由斷開轉(zhuǎn)換為閉合，給電機提供再啟動電源。
8.權(quán)利要求7所述的智能型電機保護(hù)器，其特征在于，所述常閉觸點與停止按鈕和交流接觸器輔助觸頭串聯(lián)后接通交流接觸器線圈；所述的常開觸點與停止按鈕串聯(lián)后接通交流接觸器線圈，將交流接觸器輔助觸頭剔除出控制回路。
9.一種用于智能型電機保護(hù)器的使用計算機程序?qū)崿F(xiàn)電動機保護(hù)的方法，其特征在于包含以下步驟 a)通過電流互感器對電機電流進(jìn)行采樣，并通過電流信號處理電路處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入要求；通過電壓互感器對電源電壓進(jìn)行采樣，并通過電壓信號處理電路處理采樣信號使其適合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入要求；通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到微處理器；b)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷各相電流是否超出短路保護(hù)整定值，如果任何一相的電流超出短路保護(hù)整定值，立即發(fā)出故障保護(hù)控制信號，快速切斷電機電源； C)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電流是否超出過負(fù)荷保護(hù)整定值，如果各相電流都超出過負(fù)荷保護(hù)整定值，啟動過負(fù)荷狀態(tài)計時，計時超出過負(fù)荷延時時間后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號，切斷電機電源； d)依據(jù)“邏輯與”關(guān)系判斷各相電壓是否低于低電壓保護(hù)整定值，如果各相電壓都低于低電壓保護(hù)整定值，啟動低壓狀態(tài)記時，計時超出低電壓延時時間后，發(fā)出故障保護(hù)控制信號，切斷電機電源； e)依據(jù)“邏輯或”關(guān)系判斷各相電壓是否達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值，如果任何一相的電壓達(dá)到電網(wǎng)晃電恢復(fù)電壓整定值，判斷是否為晃電恢復(fù)狀態(tài)，如果是晃電恢復(fù)狀態(tài)，發(fā)出電網(wǎng)晃電再啟動信號，重新啟動電機。
10.權(quán)利要求9所述的用于智能型電機保護(hù)器的使用計算機程序?qū)崿F(xiàn)電動機保護(hù)的方法，其特征在于還包含以下步驟 f)通過數(shù)據(jù)顯示電路顯示菜單狀態(tài)、參數(shù)整定值或檢測值； g)通過狀態(tài)顯示電路顯示電動機保護(hù)器的工作狀態(tài)； h)接收操作控制電路的輸入，執(zhí)行菜單選擇、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)設(shè)定確認(rèn)或電機保護(hù)器動作后的復(fù)位操作； i)保存經(jīng)確認(rèn)的參數(shù)整定值至非易失存儲器，作為比較判斷和保護(hù)控制的基準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種智能型電機保護(hù)器及其保護(hù)方法，由輸入端口、信號及電源處理單元、中央處理單元、功率控制輸出單元、輸出端口和人機交互單元組成，信號及電源處理單元包含電流信號處理電路、電壓信號處理電路和電源模塊，中央處理單元包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器，微處理器的故障保護(hù)控制信號和晃電再啟動信號輸出端通過所述的功率控制輸出單元連接到輸出端口。本發(fā)明的電機保護(hù)方法，包含電壓電流采樣輸入，過電流短路保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，低壓保護(hù)和晃電再啟動保護(hù)步驟。具備高可靠性和快速性，控制靈活，使電機保護(hù)不僅能在電機過流、過負(fù)荷、失壓等故障狀態(tài)下可靠動作，而且還能在電網(wǎng)晃電狀態(tài)下自動恢復(fù)運行。
文檔編號H02H3/06GK102790378SQ20111013337
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者艾德躍 申請人:上海寶鋼化工有限公司