一种低压保护的校验装置和校验方法

技术领域

本发明涉及电气控制技术领域，具体涉及一种低压保护的校验装置和校验方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

电动机综合保护是一项重要的保护技术，作为其载体之一的低压保护方法广泛用于各种带电动机的设备之中，以防止电机烧坏、漏电、火灾和人身伤亡事故的发生。传统的电动机保护器具有过压、欠压、过电流和缺相保护，在做送电调试试验和现场电机保护参数设定均需要通过显示操作面板设定系统参数(一次电流、额定功率等)、保护参数(过流保护、不平衡保护、欠压保护、过压保护、欠功率保护、外部故障、过载保护、堵转保护、接地保护等)等数据，电机功率不同所对应的保护参数不同，参数设置较多(一般需要15项以上)，通过面板设置需通过密码登入，依次设置各项参数，比较繁重复杂，效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低压保护的校验装置和校验方法，该校验装置能够提供低压保护装置的信号采集与信号输出，利用C语言逻辑地址与后台软件通讯的优点，可解决现有技术产品设计中输入与输出功能不能自由设定等问题，同时，控制软件-单片机通过通信接口双向通信，实现了单片机控制功能的智能化。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种低压保护的校验装置，包括电流互感器、电压模块、电源模块、DI/DO控制板、AO输出单元、中央处理单元、通讯单元、显示模块和数据线。

所述中央处理单元，通过以通讯单元双向通信写入低压保护装置的保护参数，校验保护动作，进行对电动机的完善保护。

本发明第二方面提供一种低压保护的校验方法，具体步骤为：

(1)采用上述低压保护的校验装置，通过电流互感器、本体中的电压模块从电动机输入端采集电流、电压信号；

(2)向中央处理单元设定低压保护装置的保护参数，通过通讯单元双向通信，写入保护参数，再通过中央处理单元内部的各种逻辑、判断、计算来实现对电动机的三相电流、三相电压、漏电电流、接触器的状态的实时检测；

(3)将中央处理单元得到的结果经过AO输出单元输出，实现对电机的各项保护。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

(1)所述的校验装置提供低压保护的信号采集与信号输出，利用C语言逻辑地址与后台软件通讯的优点，可解决现有技术产品设计中输入与输出功能不能自由设定等问题；

(2)控制软件-单片机通过通信接口双向通信，实现了控制功能的智能化；

(3)向中央处理单元设定低压保护装置的保护参数，通过通讯接口双向通信来写入保护参数，大大减少了参数的设置项数，具有操作简单，运行可靠，编程方便，校验效率高的明显优势。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明所提供的低压保护的校验装置示意图；

图2为本发明所提供的低压保护的校验方法逻辑框图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中传统的电动机保护器在做送电调试试验和现场电机保护参数设定时均需要通过显示操作面板设定系统参数、保护参数等数据，且电机功率不同所对应的保护参数不同，参数设置较多，另外，通过面板设置需通过密码登入，依次设置各项参数，比较繁重复杂，效率较低。为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种低压保护的校验装置，包括电流互感器、电压模块、电源模块、DI/DO控制板、AO输出单元、中央处理单元、通讯单元、显示模块和数据线。

中央处理单元，通过以通讯单元双向通信写入低压保护装置的保护参数，校验保护动作，进行对电动机的完善保护。

中央处理单元作为控制本体的核心部件，主要通过安装在本体内部的互感器来通过穿心电缆感应出的二次电流送到中央处理单元来提供电流信号；接入的实际电压通过本体中电压模块转换为中央处理单元可以接收的电压信号，通过中央处理单元内部的各种逻辑、判断、计算来实现对电动机的三相电流、三相电压、漏电电流、接触器的状态的实时检测，从而实现对电动机的完善保护，各项保护功能相互独立，多种保护功能可同时触发，最先达到脱扣条件的保护功能发出脱扣命令。

电源模块：提供所有控制板的装置电源；在市电电压在出现电压波动或晃电的情况下，通过改变电源模块线路板的上电容、变压器等关键元器件的容量、大小来实现低压保护器装置的抗晃电功能，低压保护装置可以正常工作，持续时间为4s。

通讯单元：用于与各种上位机软件建立通讯连接。

DI/DO控制板：8路DI、5路DO，接收和输出各种不同的开关量信号，功能任意设计并且可编程。

AO输出单元：一路4～20mA信号输出，可以为DCS等上位机提供稳定的4-20mA信号，直观显示检测电动机的实时运行电流值。

显示模块：采用122＊32点阵液晶作为显示屏，可以显示电机运行的实时数据、运行状态以及设备参数的信息。

数据线：主要用于连接控制本体与显示模块，可以把控制本体的数据、状态、信号传递和通信到显示模块上，方便人为观察和控制。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述通讯单元为485通讯单元。

本发明第二方面提供一种低压保护的校验方法，具体步骤为：

(1)采用上述低压保护的校验装置，通过电流互感器、本体中的电压模块从电动机输入端采集电流、电压信号；

(2)向中央处理单元设定低压保护装置的保护参数，通过通讯单元双向通信，写入保护参数，再通过中央处理单元内部的各种逻辑、判断、计算来实现对电动机的三相电流、三相电压、漏电电流、接触器的状态的实时检测；

(3)将中央处理单元得到的结果经过AO输出单元输出，实现对电机的各项保护。

在本发明的一个或多个实施方式中，低压保护包括：过载保护、过电流保护、缺相不平衡保护、堵转保护、启动加速超时保护。

其中，过载保护反映定子、转子绕组的平均发热状况，防止电动机过热，主要保护电动机的过载及不对称过载。

缺相不平衡保护是指当电机发生缺相或三相不平衡。

堵转保护是电动机特有的一种保护，适用于电动机由于负荷过大或自身机械原因，造成电机轴被卡住(俗称“抱闸”)等故障电流很大的保护。

在本发明的一个或多个实施方式中，进行过载保护时，当电机在过负载故障运行时，测控装置根据电机的发热特性，计算电机的热容量I2t，对电机进行保护，其延时特性如下:

其中N＝I/Ir1，K为曲线速率，t为实际动作时间。I为实际电流，Ir1为电机额定电流。

其中:N＝I/Ir1

t实际动作时间。

过载特性如以下过载动作特性时间表所示。

测控装置对电机的热容以百分数计，最大值为100％。

在本发明的一个或多个实施方式中，进行缺相不平衡保护时，不平衡率的计算方法如下:

当Iav>Ir1时：

当Iav

其中I电机运行电流，Iav为三相电流平均有效值，Ir1为电机满负荷电流；

为了避免偶然情况，设置动作特性为：当运行不平衡率<动作设定值*0.95不动作，运行不衡率>动作设定值*1.0动作；

延时特性为：在定时限、固定延时设定的延时时间后动作。

在本发明的一个或多个实施方式中，进行过电流保护时，过电流保护为定时限保护：

为了避免偶然情况，设置动作特性为：当三相电流平均值<过电流设定值*0.95时不动作；当三相电流平均值>过电流设定值*1.0时动作；

延时特性为：在定时限、固定延时设定的延时时间后动作。

在本发明的一个或多个实施方式中，进行堵转保护时，当故障电流大于设定的允许分断电流时，保护装置不跳闸，只报警，直到电流跌落到允许分断电流以下再分断；

为了避免偶然情况，设置动作特性为：在三相电流最大值<堵转设定值*0.95时不动作，在三相电流最大值>堵转设定值*1.0时动作；

延时特性为：在定时限、固定延时设定的延时时间后动作。

在本发明的一个或多个实施方式中，进行启动加速超时保护时，在接收到起动命令后，在规定的时间内电流未降到额定电流(满负荷电流以下)则认为加速超时，立即停车，保护电机设备安全。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

过载保护：过载保护反映定子、转子绕组的平均发热状况，防止电动机过热。主要保护电动机的过载及不对称过载。

过载保护需设定如下参数:

实施例2

缺相不平衡保护：当电机发生缺相或三相不平衡时，若不平衡率达到保护设定值时，测控装置发出停车或报警的指令。

需设定以下参数:

动作特性:运行不平衡率<动作设定值*0.95不动作，运行不衡率>动作设定值*1.0动作。

延时特性:定时限,固定延时设定的延时时间后动作。

实施例3

过电流保护：过电流保护为定时限保护。

需设定以下参数

动作特性:三相电流平均值<过电流设定值*0.95.时不动作；

三相电流平均值>过电流设定值*1.0时动作；

延时特性:定时限,固定延时设定的延时时间后动作。

实施例4

堵转保护：堵转保护是电动机特有的一种保护，适用于电动机由于负荷过大或自身机械原因，造成电机轴被卡住(俗称“抱闸”)，等故障电流很大的保护。

当故障电流大于设定的允许分断电流时，保护装置不跳闸，只报警，直到电流跌落到允许分断电流以下再分断。

需设定以下参数:

动作特性:三相电流最大值<堵转设定值*0.95时不动作；

三相电流最大值>堵转设定值*1.0时动作；

延时特性：定时限,固定延时设定的延时时间后动作。

实施例5

启动加速超时保护：在接收到起动命令后,在规定的时间内电流未降到额定电流(满负荷电流以下)则认为加速超时，立即停车，保护电机设备安全。

如图1所示，进行电动机直接启动方式时，通过开关量DI1-DI8可以实现电动机起、停控制及保护器故障复位等。运行中通过从电动机输入端采集的电压信号(即端子的UA/UB/UC)及串入回路中的CT内置互感器的电流信号，传送至M16C单片机中央处理单元进行数据分析计算，判定电机故障类型，根据用户设定参数做出相应的继电器输出，从而实现对电机的各项保护。所有保护功能均可通过控制软件根据现场负载实际参数情况进行设置、起动或关闭，调整保护参数。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。