[发明专利]数字式电动机保护装置

权利要求书

1.一种数字式电动机保护装置，包括电源电路、交流采样电路、CPU、出口电路，MMI板，其特征在于：交流采样电路通过串行总线与CPU连接，CPU与出口电路连接，出口电路连接操作机构；

交流采样电路包括信号采集电路，信号采集电路与A/D转换器连接，A/D转换器与第一光电隔离电路连接，第一光电隔离电路与第一CAN总线连接；第一CAN总线与串行E2PROM连接；

交流采样电路还包括测频回路，测频回路与第二光电隔离电路连接，第二光电隔离电路与CPU连接；

信号采集电路包括线电压UAB信号采集电路、线电压UBC信号采集电路、两相测量电流信号采集电路、两相保护电流信号采集电路、一个零序电压信号采集电路和一个零序电流信号采集电路；

CPU为嵌入式数字信号处理器，CPU通过RS232口与MMI板连接；CPU与第五光电隔离电路连接，第五光电隔离电路通过第二CAN总线与上位管理机连接；

出口电路包括输出电路和输入电路，输出电路包括第四光电隔离电路和多路开关量输出装置，输入电路包括第三光电隔离电路和多路开关量输入装置；

出口电路采用背插式结构，电源电路、交流采样电路、CPU、出口电路及操作箱各个功能单元做成插件；

交流采样电路上有来自测量CT的电流Iac、Icc；来自PT的线电压UAB、UBC；同时还有3U0电压、3I0电流及各相保护电流；这些模拟量输入到交流采样电路电压互感器、电流互感器，目的是用于将二次交流信号隔离变换为小电流或小电压信号，经调整后输入到A/D模数转换电路，这些数字量每周波采样32点，运用付氏算法计算各电压/电流有效值，有用功率、无用功率及功率因数，并将这些数据经光电隔离电路通过CAN总线通讯管理单元，送至CPU，完成电动机启动及运行过程中电气参数的采集，其中电压互感器PT2.5mA /2.5mA ；电流互感器CT采用穿心式，测量CT 5A/2.5mA，保护CT 5A/1mA；测频回路与第二光电隔离电路连接，测频信号经第二光电隔离电路输入到CPU；

CPU采用嵌入式数字信号处理器DSP构成简洁高效的数据采集和处理系统；硬件具有两级看门狗保证系统在异常时能及时复位；软硬件自检还能使系统在运行时保证各种参数完好无损；用具有多重写闭锁功能的串行E2PROM与第一CAN总线连接，保存定值、系数和配置，确保这些参数不被误修改而且能够掉电保持；A/D转换器采用带多个通道的串行A/D，转换精度为12位，转换时间约10μs，系统用少数几个通道做A/D自检，其余通道用于对外部输入量的模数转换；

出口电路包括多路开关量输入装置和多路开关量输出装置；多路开关量输入装置包括电度采集脉冲、断路器工作状态、断路器压力信号、事故总信号，多路开关量输入装置经第三光电隔离电路输出到CPU；多路开关量输出装置的多个继电器的控制信号均由第四光电隔离电路驱动；出口电路接收CPU下发的命令并完成控制命令的输出；向CPU转发操作箱的上传信号；完成信号灯指示；放电；该插件有多个独立的继电器出口，定义成出口结点或信号；放电继电器的出口与这些继电器中的若干个实现联动，装置故障时该插件还发故障信号并闭锁跳/合闸操作；

CPU通过RS232口与液晶MMI板通讯，接收主系统的测量数据、开关量数据及各种故障告警信息供用户浏览，同时用户通过二次编程调整系统开入量的去抖时间、修改电压电流的变比、设置装置的通讯地址、做遥控的传动实验、整定保护的定值、设置何种保护动作后防止电动机二次启动和系统时间的调整，增加了系统使用的灵活性；CPU通过第二CAN总线或以太网通讯与上位管理机交换数据；

操作箱插件接收来自出口插件的控制命令，完成操作机构的跳闸、合闸操作及防跳跃功能；采集并上发开关的合位/跳位信号；实现压力异常告警及压力降低闭锁跳合闸功能；当保护因事故跳闸及开关偷跳时，操作箱发事故总信号；控制回路断线后，发控制回路断线信号；

电源插件采用220V交直流两用的开关电源，输出+5V/3A、±12V/0.3A、+24V/0.5A；其中+5V用于CPU系统、12V用于A/D采集部分、24V用于开入量和开出量的部分继电器；

保护启动采用突变量启动和有效值辅助启动两种方式，

突变量启动判别每相电流采样值的突变量，判据为：

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

Iqd为计算的启动电流，Iqdset为启动电流的定值；当任一相电流连续两个采样值的突变量大于启动定值时，保护启动并进入故障处理程序做故障计算判别；若无故障，10秒后整组复归；若有故障，则保护跳闸，10秒后复归；

保护还采用有效值作为辅助启动判别量，以便在没有明显突变量情况下保护能可靠启动；保护后启动并通过故障处理程序进行故障计算判断：若有故障，条件满足则保护跳闸，动作后若故障消失则保护快速返回；若无故障，或条件不满足，保护最多延时10秒后整组复归；

KG1、KG2为负序电流速断保护控制开关，根据Iap和Icp计算出负序电流及正序电流分量, 当负序电流大于定值时延时跳闸，负序电流速断保护可通过修改软件控制字投退，保护跳闸后可通过KG2控制字确定是否再次合闸。