一種交流電動機熱過載保護的數位化實現方法

2023-09-21 16:45:50

專利名稱：一種交流電動機熱過載保護的數位化實現方法
技術領域：
本發明涉及一種對電動機熱過載保護的數位化實現方法。
背景技術：
傳統的電動機熱過載保護的實現方法中，對熱過載故障的計算、判斷和保護往往採用採樣一次計算一次的方法來進行，這種方法對電動機保護設備的採樣和運算速度要求很高，而且對電動機發熱量的計算方法難於用數位化設備實現。本發明所涉及的保護方法採用採樣多次、計算一次形式熱量、並將與形式熱量有關的判據參數放在實時採樣計算前進行計算的方法。該方法大大減少了電動機數字保護裝置的實時計算量，降低了對電動機數字保護裝置運算速度的要求，適合於數字設備實現。

發明內容
為了克服現有的電動機熱過載保護方法對保護設備的採樣和運算速度要求高、使用不方便的缺陷，提供一種對保護設備的採樣和運算速度要求不高、使用方便的交流電動機熱過載保護方法。本方法的步驟如下電動機保護裝置上電101；分別計算 和 的值104；每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值102；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次103；判斷正序電流是否大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值In105；結果為是，則判斷電動機是否工作在啟動時間內107；步驟105的結果為否，則按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值106；步驟107的結果為是，則按照電動機啟動狀態計算時間間隔mΔt內的形式熱量值108；步驟107的結果為否，則按照電動機運行狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值109；步驟108、步驟109和步驟106的結果都送去累加形式熱量值(把每次運算所得的形式熱量值累加起來，若結果為負，則將結果置零)110；判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值111；結果為否，則判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值112；結果為否，則返回步驟102的起始端；步驟112的結果為是，則通過報警裝置報警114，並返回步驟102的起始端；步驟111的結果為是，則使電動機停止工作113；再每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值115；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次116；然後按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值117；再累加形式熱量值118；判斷累加後的形式熱量值是否小於已計算出的 值119；步驟119結果為否，則返回步驟115的起始端；步驟119結果為是，則允許電動機再啟動120，並返回步驟102的起始端。本發明的保護方法在於，採樣多次、計算一次形式熱量，且形式熱量計算簡單、並將與形式熱量有關的判據參數放在實時採樣計算前進行計算。該方法大大減少了電動機數字保護裝置的實時計算量，降低了對電動機數字保護裝置運算速度的要求，而且在對電動機的發熱判斷中考慮到了啟動狀態、運行狀態及停轉狀態對電動機熱過程的影響，因此能真實全面地反映電動機工作發熱的全過程，適合於數字設備實現，判斷非常準確、使用方便，具有較大推廣價值。


圖1是本發明方法的流程示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式的步驟如下電動機保護裝置上電101；分別計算 和 的值104；每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值102；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次103；判斷正序電流是否大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值In105；結果為是，則判斷電動機是否工作在啟動時間內107；步驟105的結果為否，則按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值106；步驟107的結果為是，則按照電動機啟動狀態計算時間間隔mΔt內的形式熱量值108；步驟107的結果為否，則按照電動機運行狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值109；步驟108、步驟109和步驟106的結果都送去累加形式熱量值(把每次運算所得的形式熱量值累加起來，若結果為負，則將結果置零)110；判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值111；步驟111結果為否，則判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值112；步驟112結果為否，則返回步驟102的起始端；步驟112的結果為是，則通過報警裝置報警114，並返回步驟102的起始端；步驟111的結果為是，則使電動機停止工作113；再每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值115；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次116；然後按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值117；再累加形式熱量值118；判斷累加後的形式熱量值是否小於已計算出的 值119；步驟119結果為否，則返回步驟115的起始端；步驟119結果為是，則允許電動機再啟動120，並返回步驟102的起始端。
電動機的啟動時間，即電動機從啟動到正常運行的時間長度，可以用實驗測定的方法預先測出，將該時間長度存入控制電路中。在步驟105的過程中，當正序電流大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值In時，啟動定時器，利用定時器計時，將定時器的計時時間與電動機啟動時間進行比較，如果正序電流大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值，而且定時器的計時時間小於電動機啟動時間，則認為電動機目前處於啟動狀態；如果正序電流大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值，而定時器的計時時間大於等於電動機啟動時間，則認為電動機處於運行狀態，接著停止定時器計時，並將定時器清零；步驟108計算電動機啟動過程的形式熱量值、步驟109計算電動機運行過程的形式熱量值及步驟106和步驟117計算電動機停轉狀態的形式熱量值要通過正序電流I1和負序電流I2的等效電流Ieq的值來模擬電動機的熱過程Ieq=K1I12+K2I22----(1)]]>式中，K1是正序電流係數；K2是負序電流係數。K1的值決定於電動機的運行狀態在電動機啟動過程中K1＝0.5，這樣可使熱過載保護躲過電動機巨大的啟動電流；在啟動完成後(處於運行過程)或停轉狀態，K1＝1。因為負序電流的熱效應遠高於正序電流，所以K2的值一般取為3～10，通常為6。
(一)電動機保護裝置上電後，執行初始化程序，讀取用戶設定值，包括電動機機端電流互感器二次側額定電流值(電動機保護器額定電流值)In、正序電流係數K1、負序電流係數K2、發熱時間常數τ1、散熱時間常數τ2等；若用戶沒有進行設定，則讀取上述各量的預設值。然後計算1.052In2和 的值(m的值一般可在2至20之間)。式中，τ1為發熱時間常數，即電動動機處於啟動狀態和運行狀態時的熱時間常數；τ2為散熱時間常數，即電動動機處於停轉狀態時的熱時間常數。τ1和τ2在電動機出廠時就已經確定。區分τ1和τ2的目的，是為了準確區分電動機的不同運行狀態對熱累積值的不同影響。In是電動機機端電流互感器二次側額定電流值。
(二)電動機保護設備檢測到電動機處於啟動狀態和運行狀態時，按下式計算在時間間隔mΔt內的形式熱量QjQj=Ieqk2-1.052In2----(2)]]>式中，Ieqk-按照第k次採樣得到的實際電流計算的等效電流值；In-電動機機端電流互感器二次側額定電流值。
將式(1)代入上式，有
Qj=K1I12+K2I22-1.052In2---(3)]]>式(3)中，在電動機處於啟動狀態和運行狀態時計算形式熱量所用的正序電流係數K1的值是不同的電動機處於啟動狀態，K1＝0.5；電動機處於運行狀態，K1＝1；I1、I2分別為電動機機端的正序電流、負序電流。
(三)保護設備檢測到電動機處於停轉狀態時，按下式計算電動機在時間間隔mΔt內的形式熱量QnQn=12(Ieqk2-1.052In2)----(4)]]>式中， 是已經計算出的。將式(1)代入上式，有Qn=12(K1I12+K2I22-1.052In2)----(5)]]>式(5)中，電動機處於停轉狀態，K1＝1。
(四)保護設備將計算得到的形式熱量進行累加，若累加值為負，則將累加值置為零。然後按下式進行熱過載動作判斷Qj+QnIn21mt----(6)]]>即滿足上式，認為電動機達到熱過載動作值。
按下式進行熱過載報警判斷Qj+Qn0.75In21mt----(7)]]>即滿足上式，認為電動機達到熱過載報警值。
(五)電動機停轉後，根據電動機可連續啟動兩次的原則，電動機每次啟動前，其熱積累值不應大於50％熱跳閘值。因此，當熱過載保護動作以後，保護裝置仍繼續計算形式熱量。然後按下式進行再啟動判斷Qj+Qn0.5In21mt----(8)]]>即滿足上式，認為電動機可以再啟動。
權利要求
1.一種交流電動機熱過載保護的數位化實現方法，其特徵在於它通過以下步驟完成電動機保護裝置上電(101)；分別計算 和 的值(104)；每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值(102)；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次(103)；判斷正序電流是否大於0.06倍的電流互感器二次側額定電流值In(105)；結果為是，則判斷電動機是否工作在啟動時間內(107)；步驟(105)的結果為否，則按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值(106)；步驟(107)的結果為是，則按照電動機啟動狀態計算時間間隔mΔt內的形式熱量值(108)；步驟(107)的結果為否，則按照電動機運行狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值(109)；步驟(108)、步驟(109)和步驟(106)的結果都送去累加形式熱量值(110)；判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值(111)；步驟(111)結果為否，則判斷累加後的形式熱量值是否大於等於已計算出的 值(112)；步驟(112)結果為否，則返回步驟(102)的起始端；步驟(112)的結果為是，則通過報警裝置報警(114)，並返回步驟(102)的起始端；步驟(111)的結果為是，則使電動機停止工作(113)；再每間隔時間Δt通過電流互感器採集電動機機端的電流值(115)；每間隔時間mΔt計算電動機的正序電流和負序電流一次(116)；然後按照電動機停轉狀態計算間隔時間mΔt內的形式熱量值(117)；再累加形式熱量值(118)；判斷累加後的形式熱量值是否小於已計算出的 值(119)；步驟(119)結果為否，則返回步驟(115)的起始端；步驟(119)結果為是，則允許電動機再啟動(120)，並返回步驟(102)的起始端。
2.根據權利要求1所述的一種交流電動機熱過載保護的數位化實現方法，其特徵在於電動機保護裝置檢測到電動機處於啟動狀態和運行狀態時，按下式計算形式熱量QjQj=K1I12+K2I22-1.052In2]]>保護設備檢測到電動機處於停轉狀態時，按下式計算形式熱量Qj=12(K1I12+K2I22-1.052In2)]]>
全文摘要
本發明公開一種對電動機熱過載事故的保護方法。一種交流電動機熱過載保護的數位化實現方法，步驟保護裝置上電後計算
文檔編號H02H7/085GK1652423SQ20051000964
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月19日 優先權日2005年1月19日
發明者佟為明, 趙志衡, 李鳳閣, 張文義, 鄢志剛 申請人:哈爾濱工業大學