數字式電動機低頻低壓減載保護裝置的製作方法
2023-07-15 01:38:26 1
專利名稱：數字式電動機低頻低壓減載保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低頻低壓減載保護裝置，具體說涉及一種數字式電動機綜合保護裝置
背景技術：
現有數字式電動機綜合保護裝置具有短路、堵轉、缺相不平衡及過負荷保護等功 能，但在電力系統故障或運行不正常情況下，如果處理不當或處理不及時，往往會引起電力 系統的頻率崩潰或電壓崩潰。因此在電力系統頻率偏差很大時(這說明用戶的有功負載遠 大於電力的供應，有功超量越大，則引起頻率偏差越大)，這時必須迅速切除超量的有功負 載，確保電力系統的安全運行。同樣在電力系統無功功率供應不足的情況下，將引起電壓的 下降，無功不足的程度越大，則引起電壓下降的程度更甚。為電力系統安全起見，亦必須切 除相應的用戶負載。電力系統的頻率崩潰或電壓崩潰是全系統的事故。為防止該類事故的發生，必須 全系統考慮，在系統中的相應負載點，裝設低頻低壓自動減載裝置。並根據負載的重要程度 分級，在不同低頻、低壓的情況下，分別切除不同等級的負載，凡是重要性低的負載首先切 除，而後逐級上升，直到系統頻率、電壓恢復正常為止。在低壓電動機保護控制系統中，由於無功不足而引起電壓下降，頻率降低，因為低 頻低壓即引起系統電壓質量不合格，可引起線路過負荷甚至系統瓦解。為了防止電壓崩潰， 就要切除一部分負荷使電壓升高，這樣可以保護電動機運行迴路安全，可以使整個配電線 路安全運行。
發明內容
針對現有數字式電動機綜合保護裝置存在的問題，本發明提出一種高性能、高精 度對電動機及主迴路實現低頻低壓減載保護的裝置。完成上述發明目的所採取的具體技術措施是一種數字式電動機低頻低壓減載保 護裝置，其特徵是由電流/電壓隔離變送器、數位訊號處理器、實時時鐘和裝置供電電源 組成外部三相電源聯接電壓隔離變送器輸入端，電壓隔離變送器的輸出腳15，腳5，腳10 聯接低通濾波RC輸入腳17，腳8，腳7，低通濾波RC輸出腳15聯接頻率轉換/比較輸入腳 13，頻率轉換/比較輸出腳14聯接數位訊號處理器腳54，低通濾波RC輸出腳16，腳6，腳 9聯接A/D轉換晶片輸出腳17，腳7，腳8，A/D轉換晶片輸出腳17，腳7，腳8聯接數位訊號 處理器；外部三相電源聯接電流隔離變送器輸入端，電流隔離變送器輸出腳24，腳18，腳22 聯接低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21，低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21聯接A/D轉換芯 片輸出腳23，腳26，腳20，A/D轉換晶片輸出腳23，腳26，腳20聯接數位訊號處理器腳21， 腳27，腳16，數位訊號處理器的腳62、腳63、腳64、腳65、腳66、腳67、腳68聯接74HC86邏 輯晶片腳4、腳5、腳9、腳10、腳12、腳13、腳12、腳1、腳2，74HC86邏輯晶片的輸出腳3、腳 6、腳8、腳11腳聯接到mcl413驅動晶片的腳1、腳2、腳3、腳4 ；驅動晶片的腳13、腳14、腳15、腳16聯接繼電器放大信號輸入端，繼電器放大信號輸出端聯接電動機；在數位訊號處理器上按常規方式聯接時鐘模塊、顯示屏、鍵盤。本發明的有益效果A/D轉換晶片TCL2264通過精密電流/電壓隔離變送器採集 低壓主迴路電壓電流數據進行變送；經過數據轉換送入到數位訊號處理器(即「dspic高速 單片機」)進行數據計算分析，確定出有功無功、功因及電能值，當實時採集的數據達到所設 定的低頻率或低電壓及無功不足時，立即通過信號驅動晶片MC1413給繼電器保護輸出信 號進行保護跳閘及停車，使高功率電動機停車以減小負荷使用，將一部分的負荷甩掉，提高 頻率，使電壓升高，這樣可保證電動機、配電線路安全運行。本發明符合JB/T10613-2006標準《數字式電動機綜合保護裝置通用技術條件》， 可以保護電動機控制運行迴路安全，使整個低壓配電線路安全運行。
圖1是本發明內部結構原理框圖。圖2是本發明應用原理圖。圖3是本發明線路電信號採集電路原理圖。圖4是本發明邏輯驅動電路原理圖。圖5是本發明應用電路工作供電電源原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例作進一步描述。一種數字式電動機低頻低壓減載保護裝置，其結構工作原理見圖1，由/TA23M/ TV31D高精度、高線性精密電流/電壓隔離變送器、DSPIC處理器為16位高速單片機的高 性能數位訊號處理器、TCL2264A/D轉換晶片、PCF8563高精度實時時鐘和常規裝置供電電 源組成；主迴路電壓及電流通過三相高線性精密電流/電壓隔離變送器進行變送，再通過 高精度A/D轉換晶片TCL2264採集送入高性能數位訊號處理器進行數據計算分析；保護參 數可通過該裝置顯示接口或通訊方式直接進行設置；數位訊號控制器通過所設定的保護參 數進行繼電器接口保護輸出進行減小負荷；高精度時鐘(PCF8563)通過與數位訊號處理器 (CPU)進行時間數據交換來延時保護時間輸出定值。結合電路圖說明各裝置間的聯接關係，圖5是常規裝置供電電源圖，將AC/DC220V 電壓經變壓整流向裝置提供DC 12V工作電源，為A/D運放電路、數位訊號處理器及保護控 制電路提供安全穩定的供電電源；由圖3外部三相電壓/三相電流輸入，經高線性精密電流 /電壓隔離變送器進行變送，再進行低通濾波，進入到高精度A/D採集晶片TCL2264 15腳、5 腳、10腳、22腳、24腳、18腳及頻率轉換及比較信號放大；數位訊號處理器實時通過讀取A/ D 數據 17 (VAN)、15 (VBN)、22 (VCN)、54 (FREQ)、18 (AGND) 16 (IA)、21 (IB)、27 (IC)腳相連接， 進行測控數據採集進行比較數值，採集計算出相應的電流、電壓、頻率；計算出有功、無功、 功因及電能數值，數字通過顯示接口傳送給顯示單元實時顯示數據量，低頻、低壓保護參數 從顯示單元接口鍵盤操作設定；數位訊號處理器根據實時採集的數據信息與所設定的低 頻、低壓、保護參數範圍進行對比，當實時採集的電量值時，數位訊號處理器的62腳、63腳、 64腳、65腳、66腳、67腳、68腳聯接74HC86邏輯晶片4腳、5腳、9腳、10腳、12腳、13腳、12腳、1腳、2腳進行電信號邏輯與控制；74HC86邏輯晶片的輸出腳3腳、6腳、8腳、11腳聯接到驅動晶片(mcl413)的1腳(outl)、2腳(out2)、3腳(out3)、4腳(out4)進行減載輸出 信號輸入；驅動晶片的13腳、14腳、15腳、16腳直接進行信號放大來驅動繼電器輸出控制 來實現減載輸出；如圖4所示，數位訊號處理器通過採集的電量以及頻率值進行邏輯對比， 把減載輸出信號經過邏輯與晶片以及驅動晶片把數位訊號處理器發出的減載輸出信號來 驅動裝置內的繼電器輸出。當讀取的頻率或電壓數據達到所設定保護數據值時，數位訊號處理器根據軟體邏 輯方式立即保護控制輸出；由保護輸出接口通過驅動電路傳送繼電器報警輸出並停車，進 行減載以減小線路負荷；報警及停車延時時間可根據顯示單元鍵盤設定，也可根據通訊接 口，進行PC設定。圖2為數字式電動機低頻低壓減載保護裝置原理圖；由圖中①保護停車輸出接口 控制輸出使外部斷路器或接觸器斷開使電動機停車，保護電動機及使線路減小負荷使其安 全運行；②為保護報警輸出接口，當線路出現頻率、電壓過低及功率不穩定時報警繼電器跳 閘，發出報警信號提示；③為顯示及鍵盤操作單元，根據頻率、過壓及系統參數可根據顯示 及鍵盤操作；④為通訊控制接口，該通訊接口可通過計算機遠程通訊設置讀取保護信息及 狀態信息；同時該通訊接口支持Profibus Can-bus ModBus通訊協議；⑤為電壓變送器，通 過採集線路電壓進行電壓線性變送為O 0. 375V送入A/D信號放大變換電路及頻率比較 電路中；⑥為電流變送器，通過採集線路電流進行電流線性變送為O 2. 5mA送入A/D信號 放大變換電路中。圖5為裝置供電電源，按常規方法將AC/DC220V電壓經變壓整流向裝置提供DC12V 工作電源，為A/D運放電路、數位訊號處理器及保護控制電路提供安全穩定的供電電源。
權利要求
一種數字式電動機低頻低壓減載保護裝置，其特徵是由電流/電壓隔離變送器、數位訊號處理器、實時時鐘和裝置供電電源組成外部三相電源聯接電壓隔離變送器輸入端，電壓隔離變送器的輸出腳15，腳5，腳10聯接低通濾波RC輸入腳17，腳8，腳7，低通濾波RC輸出腳15聯接頻率轉換/比較輸入腳13，頻率轉換/比較輸出腳14聯接數位訊號處理器腳54，低通濾波RC輸出腳16，腳6，腳9聯接A/D轉換晶片輸出腳17，腳7，腳8，A/D轉換晶片輸出腳17，腳7，腳8聯接數位訊號處理器；外部三相電源聯接電流隔離變送器輸入端，電流隔離變送器輸出腳24，腳18，腳22聯接低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21，低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21聯接A/D轉換晶片輸出腳23，腳26，腳20，A/D轉換晶片輸出腳23，腳26，腳20聯接數位訊號處理器腳21，腳27，腳16，數位訊號處理器的腳62、腳63、腳64、腳65、腳66、腳67、腳68聯接74HC86邏輯晶片腳4、腳5、腳9、腳10、腳12、腳13、腳12、腳1、腳2，74HC86邏輯晶片的輸出腳3、腳6、腳8、腳11腳聯接到mc1413驅動晶片的腳1、腳2、腳3、腳4；驅動晶片的腳13、腳14、腳15、腳16聯接繼電器放大信號輸入端，繼電器放大信號輸出端聯接電動機；在數位訊號處理器上按常規方式聯接時鐘模塊、顯示屏、鍵盤。
全文摘要
一種數字式電動機低頻低壓減載保護裝置，由電流/電壓隔離變送器、數位訊號處理器、實時時鐘和裝置供電電源組成外部三相電源聯接電壓隔離變送器，電壓隔離變送器聯接低通濾波RC，低通濾波RC聯接頻率轉換/比較，頻率轉換/比較聯接數位訊號處理器，數位訊號處理器聯接74HC86邏輯晶片，邏輯晶片聯接到mc1413驅動晶片，驅動晶片聯接繼電器輸入端，繼電器信號輸出端聯接電動機。採集低壓主迴路電壓電流數據經過數位訊號處理器計算分析，確定出有功無功、功因及電能值，當實時採集的數據達到所設定的低頻率或低電壓及無功不足時，繼電器保護輸出信號進行保護跳閘及停車，使高功率電動機停車以減小負荷使用，提高頻率和電壓，保證電動機、配電線路安全運行。
文檔編號H02H7/09GK101820168SQ20091022029
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者劉永勝, 劉海波, 吳東波, 苑智偉 申請人:丹東華通測控有限公司