專利名稱：一種用電設備抗晃電保護方法及其抗晃電保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ電子領(lǐng)域，尤其涉及ー種電網(wǎng)晃電狀態(tài)下電機等用電設備抗晃電保護方法及其抗晃電保護裝置。
背景技術(shù)：
晃電是指電網(wǎng)電壓因雷擊、電網(wǎng)中某ー電路電氣短路事故或電氣操作等原因造成的電網(wǎng)瞬時波動乃至瞬時失壓的電氣故障現(xiàn)象。由于晃電過程是瞬間的，且受其影響的只是電壓量，故絕大部分電氣設備是不會因晃電故障本身而導致?lián)p壞的，但電網(wǎng)電壓的瞬間降低會導致依賴電網(wǎng)電壓供電的交流接觸器線圈電源電壓瞬時降低。一般情況下，晃電故障時間只要大于60毫秒、電壓值低于70%額定電壓值，交流接觸器鐵芯會因交流接觸器線圈電壓的降低而動作跳閘，交流接觸器的主觸點隨即分閘。交流接觸器是遠距離控制、聯(lián)鎖控制的關(guān)鍵電氣元件，其主觸點控制 著電機等用電設備的電源，交流接觸器主觸點的分閘，會使電機等用電設備因失去電源而停止運行。值得ー提的是，失去控制電源的普通交流接觸器主觸點分閘后是不會自動合閘的，需依賴人工恢復合閘。因此，晃電結(jié)束后，電機等用電設備將在較長時間段內(nèi)處于停止運行的狀態(tài)，給供電可靠性要求比較高的企事業(yè)的安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面帶來直接的以及間接的經(jīng)濟損失。為避免晃電故障給企事業(yè)帶來的經(jīng)濟損失，各電氣控制研究機構(gòu)、電氣控制元件制造単位對晃電故障物理特性、控制元件特性作了大量的研究。目前具有代表性的抗晃電技術(shù)有ニ種方法其一、研制具有抗晃電特性的交流接觸器，其ニ、給交流接觸器線圈提供UPS不間斷控制電源。中國發(fā)明專利申請“抗晃電智能交流接觸器”(申請?zhí)朇N200810072005，公開號CN101393819)公開了ー種抗晃電交流接觸器，包括大功率整流電路，采樣電路，檢測電路，大功率開關(guān)管，光耦隔離器，儲能器，反激式拓撲電路，高頻變壓器，單片機系統(tǒng)，通信模塊，光耦合器件的電源及接觸器本體，利用高壓起動回路完成啟動，利用連接到儲能器的失壓保持回路完成接觸器線圈在晃電狀態(tài)維持吸合。該發(fā)明的抗晃電交流接觸器雖然具有在晃電事故發(fā)生時自保持、不發(fā)生晃電事故時正常分斷的功能，但是，由于儲能器會延長跳閘動作時間，當電機等用電設備自身發(fā)生短路事故，需要交流接觸器快速跳閘時，往往會因儲能器和失壓保持回路的存在而無法及時動作。給交流接觸器線圈提供UPS不間斷電源的方法同樣也包含了儲能電路，也會增加控制系統(tǒng)的反應時間。ー個大中型企業(yè)的110KV等級電網(wǎng)管控的電機等用電設備數(shù)量高達數(shù)千臺乃至上萬臺，短路故障產(chǎn)生的巨大的短路電流不但會給電機等用電設備本身造成致命的損害，也會給電網(wǎng)及供電設備產(chǎn)生嚴重影響。當電網(wǎng)中某一回路發(fā)生短路事故時，如果帶有儲能器的抗晃電交流接觸器的不能快速跳閘，造成的整個電網(wǎng)電壓瞬間降低，短路故障進ー步擴大為電網(wǎng)晃電故障，導致同一電網(wǎng)中眾多的電機等用電設備同時集體“罷エ”，給企業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的影響。除此之外，抗晃電交流接觸器電路結(jié)構(gòu)復雜，動作可靠性相對較低，維修困難；UPS不間斷電源是集中提供的，而電機等負載是分散在各處的，需要増加大量的UPS不間斷電源與眾多的交流接觸器之間連接的線路，新增設的UPS不間斷電源及連接線路不僅提高了項目投資成本，且控制線路的故障概率相對較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供ー種用電設備抗晃電保護方法，解決現(xiàn)有技術(shù)采用抗晃電接觸器和給交流接觸器線圈提供UPS不間斷電源的抗晃電方法不能正確識別低電壓原因，不能快速跳閘造成故障擴大的技術(shù)問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是ー種使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法，包含以下步驟a)用于輸入設定參數(shù)并將設定參數(shù)存儲到存儲裝置的步驟，所述的設定參數(shù)至少·包括過流設定值和晃電允許時間設定值；b)用于采樣輸入的步驟，該步驟對電網(wǎng)電壓和負載電流實時采樣輸入，并將采樣值存儲到存儲裝置；c)用于比較采樣值和設定參數(shù)，判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟；d)用于抗晃電再啟動輸出的步驟，該步驟通過輸出端ロ發(fā)出晃電恢復再啟動信號，控制用電設備恢復運行；e)用于退出抗晃電保護狀態(tài)的步驟，所述的判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟c為過流閉鎖失壓超時判斷流程，該流程包括如下步驟Cl)用于判斷失壓狀態(tài)的步驟，該步驟比較電壓采樣值與低電壓設定值，若電壓采樣值小于低電壓設定值，則判定為失壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)到過流閉鎖比較步驟c2，否則，轉(zhuǎn)到判斷電壓恢復的步驟c4 ；c2)用于判斷過流閉鎖的步驟，該步驟比較電流采樣值與過流設定值，若電流采樣值大于過流設定值，則判定為過流閉鎖狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否則，進入步驟c3 ；c3)用于啟動失壓定時器的步驟；c4)用于判斷電壓恢復的步驟，該步驟比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，若電壓采樣值大于恢復電壓設定值，則判定為電壓恢復狀態(tài)，進入步驟c5，否則，返回采樣輸入步驟b;c5)用于判斷失壓超時的步驟，該步驟比較失壓時間與晃電允許時間設定值，若失壓時間大于晃電允許時間設定值，則判定為失壓超時狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否則，判定為晃電故障，轉(zhuǎn)到步驟山執(zhí)行抗晃電再啟動操作。本發(fā)明的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的較佳的技術(shù)方案是在所述的采樣輸入步驟b之后還包括用于保護裝置充電的步驟bl，該步驟包含以下動作比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，判斷有壓條件；比較電流采樣值與有流設定值，判斷有流條件；
若同時滿足有壓條件和有流條件，啟動充電計時器，執(zhí)行充電時間計時；比較充電時間和穩(wěn)定時間設定值，若充電時間達到穩(wěn)定時間設定值，則進入保護裝置充電完成狀態(tài)，轉(zhuǎn)到判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟C，否則，返回采樣輸入步驟b，所述的退出抗晃電保護狀態(tài)的步驟e是保護裝置放電步驟，該步驟包括如下動作停止井清除充電計時器；退出保護裝置充電完成狀態(tài)。本發(fā)明的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的更好的技術(shù)方案是 所述的采樣輸入步驟b的采樣值至少包括三相電壓采樣值和三相電流采樣值；所述的判斷失壓狀態(tài)的步驟Cl包含對三相電壓采樣值與低電壓設定值的比較結(jié)果進行“與”運算的動作；所述的判斷過流閉鎖的步驟c2包含對三相電流采樣值與過流設定值的比較結(jié)果進行“或非”運算的動作；所述的判斷電壓恢復的步驟c4包含對三相電壓采樣值與恢復電壓設定值的比較結(jié)果進行“或”運算的動作。本發(fā)明的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的進ー步改進的技術(shù)方案是步驟a中所述的設定參數(shù)還包含延時啟動時間設定值，所述的用于抗晃電再啟動輸出的步驟d還包括啟動延時器和根據(jù)延時啟動時間設定值延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號的動作。本發(fā)明的另ー個目的是要提供一種實施上述方法的抗晃電保護裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)的抗晃電交流接觸器的電路結(jié)構(gòu)復雜、成本高、可靠性較低、維修困難的技術(shù)問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置，由微機保護器、電壓變送器、電流互感器、交流接觸器、啟動按鈕、停止按鈕、控制開關(guān)組成，所述的微機保護器包含電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、電源模塊、中央處理單元、控制模塊和人機交互単元，電壓變送器連接到電網(wǎng)電壓輸入端，電流互感器與交流接觸器的主觸點串聯(lián)連接到負載電流回路中，電壓變送器的輸出通過電壓信號處理模塊連接中央處理單元，電流互感器的輸出通過電流信號處理模塊連接到中央處理單元，控制模塊連接到控制開關(guān)、啟動按鈕、停止按鈕、交流接觸器的輔助觸點和線圈連接的控制回路，其特征在于所述的中央處理單元至少包含如下功能模塊用于執(zhí)行抗晃電保護方法的控制程序的微處理器；用于存儲所述的抗晃電保護方法的控制程序的程序存儲裝置；用于電壓和電流米樣輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；用于存儲電壓和電流采樣值的寄存器或數(shù)據(jù)存儲裝置；用于存儲通過人機接ロ單元輸入的設定參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置；用于比較采樣值和設定參數(shù)的比較器軟件功能模塊；用于識別電網(wǎng)晃電故障的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊?！N適用于三相電網(wǎng)的實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置，上比較器軟件功能模塊包括三個用于比較三相電壓采樣值與低電壓設定值、判斷失壓狀態(tài)的比較器；三個用于比較三相電流采樣值與過流設定值、判斷過流狀態(tài)的比較器；三個用于比較三相電壓采樣值與恢復電壓設定值、判斷電壓恢復的比較器。本發(fā)明的實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置的一種較佳的技術(shù)方案是所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊包含過流閉鎖失壓判斷模塊、失壓超時判斷模塊和超時閉鎖電壓恢復判斷模塊；所述的過流閉鎖失壓判斷模塊由失壓判斷與門、過流判斷或非門和過流閉鎖與門組成，三個判斷失壓狀態(tài)的比較器的輸出端連接到失壓判斷與門的輸入端，三個判斷過流狀態(tài)的比較器的輸出端連接到過流判斷或非門的輸入端，失壓判斷與門和過流判斷或非門 的輸出端連接到過流閉鎖與門的輸入端；所述的失壓超時判斷模塊是ー個包含定時器的邏輯判斷模塊，過流閉鎖與門的輸出端連接到定時器，啟動定時器進行失壓計時，若定時器的計時值小于晃電允許時間設定值，失壓超時判斷模塊輸出高電平，否則，輸出低電平；所述的超時閉鎖電壓恢復判斷模塊由電壓恢復判斷或門和超時閉鎖與門組成，三個判斷電壓恢復的比較器的輸出連接到電壓恢復判斷或門的輸入端，電壓恢復判斷或門的輸出端和失壓超時判斷模塊的輸出端連接到超時閉鎖與門的輸入端；所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊通過超時閉鎖與門的輸出端連接到所述的控制模塊，通過控制模塊發(fā)出晃電恢復再啟動信號。本發(fā)明的實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置的更好的技術(shù)方案是所述的抗晃電保護裝置還包含延時器功能模塊，所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊的輸出端連接到延時器功能模塊，啟動延時器按照延時啟動時間設定值延時，通過所述的控制模塊延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號。本發(fā)明的實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置的一種更好的技術(shù)方案是所述的抗晃電保護裝置還包含保護裝置充放電功能模塊，所述的保護裝置充放電功能模塊由有壓判斷與門、有流判斷與門、充電啟動與門和充電計時器組成，有壓判斷與門和有流判斷與門的輸出端連接到充電啟動與門的輸入端，充電延時與門的輸出端連接到啟動充電計時器，若同時滿足有壓條件和有流條件，充電計時器啟動計時，若充電計時器的計時值超過充電計時設定值，充電計時器輸出高電平，進入保護裝置充電完成狀態(tài)。上述保護裝置充放電功能模塊的充電計時器設有放電復位輸入端，該放電復位輸入端通過或門連接到晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊，若所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊檢測到過流閉鎖狀態(tài)或失壓超時狀態(tài)，或者發(fā)出晃電恢復再啟動信號之后，放電復位輸入端置為高電平，保護裝置放電并退出保護裝置充電完成狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在電網(wǎng)晃電識別技術(shù)方案中采用的過流閉鎖失壓判斷、失壓超時閉鎖判斷以及電壓恢復判斷，可以有效地區(qū)分電網(wǎng)故障與電機短路事故、電網(wǎng)晃電故障與電網(wǎng)失電事故等不同性質(zhì)、不同類型的故障或事故事件，避免了保護裝置在電機短路事故以及電網(wǎng)失電事故誤動作事件發(fā)生，保障了設備和人身安全；
本發(fā)明在控制軟件結(jié)構(gòu)設計采用通過人機接ロ輸入并存儲設定參數(shù)，可靈活地實現(xiàn)按負荷特性、網(wǎng)絡特性設定過流設定值、晃電允許時間設定值和延時啟動時間設定值等基本檢測和控制參數(shù)，提高了抗晃電保護的可靠性和控制精度；本發(fā)明所采用的保護裝置充放電方案，不僅可以有效地避免因保護裝置誤動作或電網(wǎng)長期失電而導致電機突然啟動，保障了設備及人身安全；而且還保障了晃電裝置在電網(wǎng)晃電狀態(tài)下只動作一次，避免短時間內(nèi)因系統(tǒng)反復晃電導致電機反復啟動和停止。本發(fā)明所采用的所采用的晃電恢復延時啟動方案，可根據(jù)用電設備性質(zhì)配置不同的延時啟動時間設定值，實現(xiàn)電網(wǎng)晃電時，電機和用電設備的分批啟動，使電網(wǎng)免受大電流沖擊；本發(fā)明所采用與門和或門邏輯判斷功能模塊完成晃電狀態(tài)判斷邏輯，可以地避免保護裝置的誤動或拒動，保障了保護裝置動作的可靠性；本發(fā)明方法采用計算機程序控制實現(xiàn)晃電識別與保護功能，不僅解決了現(xiàn)有的抗 晃電交流接觸器的電路結(jié)構(gòu)復雜、成本高、可靠性較低、維修困難的問題，而且具備保護功能強大靈活、管理設置方便、采樣速度快、采樣穩(wěn)定性好、控制精度高和抗干擾強等特點。


圖I使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的軟件流程圖；圖2抗晃電保護裝置的微機保護器硬件結(jié)構(gòu)框圖；圖3晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊的邏輯框圖；圖4抗晃電保護裝置的硬件結(jié)構(gòu)及接線圖；圖5保護裝置充放電功能模塊的邏輯框圖。
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)合附圖和實施例進行進一歩地詳細描述。圖I是本發(fā)明的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法第一個實施例的軟件流程圖，本實施例的流程圖僅包含了實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的基本步驟，不包含本專業(yè)普通技術(shù)人員所熟悉的微機系統(tǒng)計算機軟硬件上電初始化等過程所需的公知程序步驟。本發(fā)明提供的實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法的基本步驟包括步驟a，用于輸入設定參數(shù)并將設定參數(shù)存儲到存儲裝置的步驟實現(xiàn)用電設備抗晃電保護所涉及的參數(shù)包括用于判定失壓的低電壓設定值，用于判定過電流的過流設定值，用于判定上電和電壓恢復的恢復電壓設定值，用于判斷裝置充電的有流設定值，用于判斷充電穩(wěn)定的充電計時設定值，用于失壓超時判斷的晃電允許時間設定值、用于延時啟動控制的延時啟動時間設定值等設定參數(shù)。在本實施例中，低電壓設定值取電源相電壓的70%= 154V，恢復電壓設定值取電源相電壓的90%= 198V，有流設定值固定取值1000mA、充電計時設定值固定取值10S，為方便操作，這些固定參數(shù)預先設置并存儲在存儲器中。過流設定值dl、晃電允許時間設定值d2和延時啟動時間設定值d3根據(jù)需要負載設定，可通過微機保護器之輸入按鍵組1073輸入，并存儲在中央信號處理單元105之EPROM存儲器1053中，參見圖2。
步驟b，用于采樣輸入的步驟，該步驟對電網(wǎng)電壓和負載電流實時采樣輸入，并將采樣值存儲到存儲裝置三相電壓Ua、Ub、Uc經(jīng)電壓變送器200轉(zhuǎn)換后成為直流模擬信號，通過電流信號處理模塊102傳送給中央處理單元105，三相電流Ia、Ib、Ic經(jīng)電流互感器300轉(zhuǎn)換后成為mA級電流信號，通過電壓信號處理模塊103傳送給中央處理單元105，再由中央處理單元105之模數(shù)轉(zhuǎn)換器1051轉(zhuǎn)換為電壓采樣值和電流采樣值，存儲到采樣通道的寄存器中，在本實施例中，電壓米樣值和電流米樣值包括三相電壓米樣值和三相電流米樣值。步驟C，用于比較采樣值和設定參數(shù)，判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟在本實施例中，本步驟稱為過流閉鎖失壓超時判斷流程，其基本邏輯功能如圖3所示，包括用于判斷失壓狀態(tài)的步驟f，用于判斷過流閉鎖的步驟g，用于啟動失壓定時器 的步驟h，用于判斷電壓恢復的步驟i和用于判斷失壓超時的步驟j。步驟d，用于抗晃電再啟動輸出的步驟，該步驟通過輸出端ロ發(fā)出晃電恢復再啟動信號，控制用電設備恢復運行在本實施例中，本步驟包括啟動延時器和根據(jù)延時啟動時間設定值延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號的動作。若步驟c判斷結(jié)果為電網(wǎng)晃電故障，程序控制啟動延時器進行計時，計時至延時啟動時間設定值d3值時，發(fā)出觸發(fā)信號給控制模塊106，通過控制模塊的繼電器觸點1062發(fā)出。設置延時啟動的目的是為了避免電機和用電設備在發(fā)生晃電事故時同時啟動，形成較大的沖擊電流。通過設置不同的延時啟動時間設定值d3數(shù)值，實現(xiàn)電機和用電設備分批啟動，可以減緩晃電結(jié)束后，電機和用電設備啟動對電網(wǎng)的沖擊。本實施例的技術(shù)方案還包含保護裝置充電的步驟，設置保護裝置充電的環(huán)節(jié)，是為了避免晃電保護裝置誤動作，其邏輯功能如圖5所示。步驟k，包含以下動作比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，判斷有壓條件，在本實施例中，有壓條件是電源電壓要達到額定相電壓220V的90 %，即，U > 198V ；比較電流采樣值與有流設定值，判斷有流條件，在本實施例中，有流條件是負載電流要達到 1000mA，即 I > IOOOmA ；若同時滿足有壓條件和有流條件，啟動充電計時器，執(zhí)行充電時間計時；比較充電時間和穩(wěn)定時間設定值，在本實施例中，穩(wěn)定時間設定值為10S，若充電時間達到穩(wěn)定時間設定值，即，t> 10S，則進入保護裝置充電完成狀態(tài)，轉(zhuǎn)到判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟C，否則，返回采樣輸入步驟b。步驟e，用于退出抗晃電保護狀態(tài)的步驟設置本步驟的目的是保證本發(fā)明的抗晃電保護方法在程序執(zhí)行結(jié)束后恢復狀態(tài)，在本實施例中，本步驟為保護裝置放電步驟，該步驟包括如下動作停止井清除充電計時器；退出保護裝置充電完成狀態(tài)。以下再結(jié)合圖I和圖3對步驟c所述的過流閉鎖失壓超時判斷流程進ー步加以說明，該流程包括如下步驟步驟Cl，用于判斷失壓狀態(tài)的步驟，該步驟比較電壓采樣值與低電壓設定值，在本實施例中，低電壓設定值為154V，即判斷條件為U < 154，若電壓采樣值小于低電壓設定值，則判定為失壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)到過流閉鎖比較步驟c2，否則，轉(zhuǎn)到電壓恢復判斷的步驟c4 ；在本實施例中，判斷失壓狀態(tài)的步驟Cl包含對三相電壓采樣值與低電壓設定值的比較結(jié)果進行“與”運算的動作，即，本步驟的判據(jù)是Ua、Ub、Uc均小于154V為低電壓；本步驟檢測到低電壓信號，就說明系統(tǒng)異常，此異常有可能是電機或用電設備短路事故引起的，也有可能是電網(wǎng)短時或長時失壓引起的，因此，需要進ー步通過步驟c2進行過流閉鎖判斷，避免因短路造成的低電壓造成保護裝置誤動作。步驟c2，用于判斷過流閉鎖的步驟，該步驟比較電流采樣值與過流設定值dl，即判斷條件為I > dl，若電流采樣值大于過流設定值，則判定為過流閉鎖狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否則，進入步驟c3 ；在本實施例中，判斷過流閉鎖的步驟c2包含對三相電流采樣值與過流設定值的 比較結(jié)果進行“或非”運算的動作。步驟c3，用于啟動失壓定時器的步驟；步驟c4，用于判斷電壓恢復的步驟，該步驟比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，在本實施例中，恢復電壓設定值為198V,即判斷條件為U > 198,若電壓米樣值大于恢復電壓設定值，則判定為電壓恢復狀態(tài)，進入步驟c5判斷失壓超吋，否則，返回采樣輸入步驟b ；在本實施例中，判斷電壓恢復的步驟c4包含對三相電壓采樣值與恢復電壓設定值的比較結(jié)果進行“或”運算的動作。步驟c5，用于判斷失壓超時的步驟，該步驟比較失壓時間與存儲裝置中儲存的晃電允許時間設定值d2，若失壓時間大于晃電允許時間設定值，則判定為失壓超時狀態(tài)，說明低電壓的原因不是電網(wǎng)晃電引起，而是電網(wǎng)長期失電，程序轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否則，判定為晃電故障，轉(zhuǎn)到步驟山執(zhí)行抗晃電再啟動操作。圖4是本發(fā)明的實施上述抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置的一個實施例的硬件結(jié)構(gòu)及接線圖。本實施例的抗晃電保護裝置采用一體化結(jié)構(gòu)，由微機保護器100、電壓變送器200、電流互感器300、交流接觸器400、啟動按鈕500、停止按鈕600、控制開關(guān)700組成，所述的微機保護器100包含電流信號處理模塊102、電壓信號處理模塊103、電源模塊104、中央處理單元105、控制模塊106和人機交互單元107，電壓變送器200連接到電網(wǎng)電壓輸入端，電流互感器300與交流接觸器400的主觸點串聯(lián)連接到負載電流回路中，電壓變送器200的輸出通過電壓信號處理模塊103連接中央處理單元105，電流互感器300的輸出通過電流信號處理模塊103連接到中央處理單元105，控制模塊106連接到控制開關(guān)700、啟動按鈕500、停止按鈕600、交流接觸器400的輔助觸點401和線圈402連接的控制回路。在本實施例中，電壓變送器200用于將電網(wǎng)中的電壓隔離變送成電壓信號處理模塊103所要求的直流模擬信號。所述電流互感器300為三相組合式電流互感器，用于將負載電流轉(zhuǎn)換到電流信號處理模塊102所要求的輸入電流范圍。交流接觸器400的主觸頭用于控制電機一次回路電源接通或切斷，其二次觸頭401與啟動按鈕500并聯(lián)，用于電機啟動后保持控制交流接觸器線圈402通電，交流接觸器線圈402用于控制交流接觸器主觸頭閉合或斷開。啟動按鈕500、停止按鈕600，控制開關(guān)700型號用于抗晃電控制裝置控制回路接通或切斷。在本實施例中，抗晃電保護裝置通過外部斷路器DL連接到三相交流電源，連接到抗晃電保護裝置的外部負載為電機?？够坞姳Ｗo裝置的外部接線端接線方法為，保護裝置的接線端Tl、T3、T5分別連接斷路器DL的下樁頭LI、L2、L3 ;保護裝置的接線端T2、T4、T6分別連接電機的進線樁頭U、V、W，接線端N與電源N線連接。本實施例的抗晃電保護裝置的內(nèi)部主回路接線方法為，三根單芯電纜分別連接裝置的接線端T1、T3、T5，并穿過電流互感器300鐵芯后分別與交流接觸器400主觸頭Jl、J2、J3連接，交流接觸器400主觸頭J4、J5、J6分別與裝置的接線端Τ2、Τ4、Τ6連接。本實施例的抗晃電保護裝置的內(nèi)部控制回路接線方法為，由裝置的接線端Τ5引出控制線1，連接至控制開關(guān)700左側(cè)接線端，控制開關(guān)700右側(cè)接線端引出控制線3，連接至停止按鈕600左側(cè)接線端，停止按鈕600右側(cè)接線端引出控制線5，連接至微機保護器開關(guān)量接線端排108之輸出公共接線端0C0M，微機保護器開關(guān)量輸出接線端排108之接線端01引出控制線7，連接至啟動按鈕500右側(cè)接線端，啟動按鈕500左側(cè)接線端引出控制線9，連接至交流接觸器線圈402左側(cè)接線端,交流接觸器線圈402右側(cè)接線端引出控制線2,連接至保護裝置的接線端N。·本實施例的抗晃電保護裝置的內(nèi)部測量回路接線方法為，由保護裝置的接線端Tl、Τ3、Τ5分別引出控制線11、12、13，連接至電壓變送器200輸入接線端Ua、Ub、Uc，由電壓變送器200輸出接線端A、B、C分別引出控制線21、22、23，連接至微機保護器檢測接線端排101之接線端Ua、Ub、Uc。三相組合式電流互感器300 二次線la、lb、Ic，直接與微機保護器檢測接線端排101之la、lb、Ic接線端連接。本實施例的抗晃電保護裝置的電機啟動操作的控制回路為電源線L3-控制開關(guān)700-停止按鈕600-電器常閉觸點1061-啟動按鈕500-交流接觸器線圈402-電源線N本實施例的抗晃電保護裝置的啟動后運行狀態(tài)的控制回路為電源線L3-控制開關(guān)700-停止按鈕600-繼電器常閉觸點1061-輔助觸頭401-線圈402-電源線N電機停止操作吋，按動停止按鈕600，交流接觸器線圈402失電，其輔助觸頭401斷開，使停止按鈕600復位以后，保持了交流接觸器線圈402的開路。電網(wǎng)晃電時的特征是電源先失壓，爾后電壓瞬間恢復正常。在電網(wǎng)電壓無壓時，交流接觸器線圈402因電網(wǎng)失壓斷電，裝置中微機保護器100檢測到電網(wǎng)晃電后，其輸出繼電器動作，則輸出繼電器之觸點1061由閉合改為斷開、觸點1062由斷開改為閉合，電網(wǎng)發(fā)生晃電故障時，本實施例的抗晃電保護裝置的控制回路為電源線L3-控制開關(guān)700-停止按鈕600-繼電器常開觸點1062-線圈402-電源
線N交流接觸器線圈402將在電網(wǎng)電壓恢復及微機保護器輸出繼電器觸點1062閉合的作用下恢復受電。在本實施例中，電流信號處理模塊102為整流放大濾波電路，其作用是將由電流互感器300采集到的電流模擬量信號整流成直流信號送入中央信號處理單元105中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器1051進行AD轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換采用同步采樣模式，即同時采集同一個通道的電壓和電流值；同時，在采樣通道配置寄存器中將三個電壓電流通道依次排列，使得在一次定時器觸發(fā)下，一次性完成所有通道的轉(zhuǎn)換。電壓信號處理模塊103為分壓濾波電路，其作用是將由電壓變送器200采集到的電壓模擬量信號，轉(zhuǎn)換成直流信號后送入中央信號處理單元105中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器1051進行AD轉(zhuǎn)換計算，所有的模數(shù)轉(zhuǎn)換均采用內(nèi)部定時器中斷觸發(fā)。電源模塊104為交直流轉(zhuǎn)換電路，其作用是將輸入的220V電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的5V直流電源，作為中央信號處理單元105直流電源。所述中央信號處理單元105為微機保護器100核心模件，由12位高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器1051、高性能微處理器1052、大容量存儲器1053組成?？刂颇K106為輸出繼電器，輸出繼電器有2副觸點，其中一副常開觸點1062用于接通電網(wǎng)晃電時交流接觸器400控制回路。人機交互單元107的主要功能是實現(xiàn)傳達人對裝置的命令及顯示裝置內(nèi)的各種信息，相當于電腦鍵盤和顯示器的結(jié)合體，通過人機交互単元，能方便地依據(jù)不同的保護對象和要求，輸入或修訂過流設定值dl 、晃電允許時間設定值d2和延時啟動時間設定值d3等設定值，查看各種保護信息及裝置維護信息。人機交互単元107由LED顯示器1071、狀態(tài)指示燈組1072、輸入按鍵組1073組成。LED顯示器1071由4個數(shù)碼管組成，用于顯示整定值、狀態(tài)量以及測量值。狀態(tài)指示燈組1072由2個指示燈組成，分別給出電源告警及裝置故障告警信號，正常時指示燈常量，故障時指示燈閃爍。按鍵組1073由5個觸摸式按鍵組成，分別用于，裝置動作后復歸、菜單顯示、參數(shù)設定遞增、參數(shù)設定遞減、參數(shù)設定確認。在本實施例中，中央處理單元105還包含如下功能模塊用于執(zhí)行抗晃電保護方法的控制程序的微處理器1052 ；用于存儲所述的抗晃電保護方法的控制程序的程序存儲裝置1053 ；用于電壓和電流米樣輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊1051 ；用于存儲電壓和電流采樣值的寄存器或數(shù)據(jù)存儲裝置，該寄存器或數(shù)據(jù)存儲裝置可以是微處理器內(nèi)部集成的存儲功能単元，也可以是EPROM存儲單元1053 ；用于存儲通過人機接ロ單元輸入的設定參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置1053 ；用于比較采樣值和設定參數(shù)的比較器軟件功能模塊；用于識別電網(wǎng)晃電故障的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊。上述比較器軟件功能模塊包括三個用于比較三相電壓采樣值與低電壓設定值、判斷失壓狀態(tài)的比較器；三個用于比較三相電流采樣值與過流設定值、判斷過流狀態(tài)的比較器；三個用于比較三相電壓采樣值與恢復電壓設定值、判斷電壓恢復的比較器。上述晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊包含過流閉鎖失壓判斷模塊L01、失壓超時判斷模塊LOl和超時閉鎖電壓恢復判斷模塊L03，參見圖3。設置晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊的目的是用來識別低電壓是電網(wǎng)電壓晃動引起的還是因電機過流引起的，如果低電壓是電網(wǎng)晃動引起則啟動抗晃電保護功能，反之，則閉鎖抗晃電保護功能。過流閉鎖失壓判斷模塊LOl由失壓判斷與門L011、過流判斷或非門L012和過流閉鎖與門L013組成，三個判斷失壓狀態(tài)的比較器的輸出端連接到失壓判斷與門LOll的輸入端，三個判斷過流狀態(tài)的比較器的輸出端連接到過流判斷或非門L012的輸入端，失壓判斷與門LOll和過流判斷或非門L012的輸出端連接到過流閉鎖與門L013的輸入端。失壓超時判斷模塊L02是ー個包含定時器Lbd的邏輯判斷模塊，過流閉鎖與門L013的輸出端連接到定時器Lbd，啟動定時器Lbd進行失壓計時，若定時器Lbd的計時值小于晃電允許時間設定值d2，失壓超時判斷模塊L02輸出高電平，否則，輸出低電平。所述的超時閉鎖電壓恢復判斷模塊L03由電壓恢復判斷或門L031和超時閉鎖與門L032組成，三個判斷電壓恢復的比較器的輸出連接到電壓恢復判斷或門L031的輸入端，電壓恢復判斷或門L031的輸出端和失壓超時判斷模塊L02的輸出端連接到超時閉鎖與門L032的輸入端；電壓恢復判斷模塊L03采用或門的目的是為了避免因某相二次線路斷線，
裝置拒動，提高抗晃電裝置的可靠性?；坞姞顟B(tài)判斷邏輯功能模塊通過超時閉鎖與門L032的輸出端輸出電網(wǎng)晃電信號，晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊可以直接連接到控制模塊106，通過控制模塊106發(fā)出晃電
恢復再啟動信號。本實施例的抗晃電保護裝置還包含軟件功能模塊延時器，在本實施例中，晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊的輸出端連接到延時器功能模塊，由程序控制啟動延時器按照延時啟動時間設定值d3延時，通過所述的控制模塊106延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號。
本實施例的抗晃電保護裝置還包含保護裝置充放電功能模塊，所述的保護裝置充放電功能模塊由有壓判斷與門LI I、有流判斷與門L12、充電啟動與門L13和充電計時器Lcd組成，參見圖5，有壓判斷與門Lll和有流判斷與門L12的輸出端連接到充電啟動與門L13的輸入端，充電延時與門L13的輸出端連接到啟動充電計時器Led，若同時滿足有壓條件和有流條件，即U > 198V，I > 1000mA，充電計時器Lcd啟動計時，若充電計時器Lcd的計時值超過充電計時設定值10S，充電計時器Lcd輸出高電平，進入保護裝置充電完成狀態(tài)。上述保護裝置充放電功能模塊的充電計時器Lcd設有放電復位輸入端，該放電復位輸入端通過或門連接到晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊，若所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊檢測到過流閉鎖狀態(tài)或失壓超時狀態(tài)，或者發(fā)出晃電恢復再啟動信號之后，放電復位輸入端置為高電平，保護裝置放電并退出保護裝置充電完成狀態(tài)。設置微機保護器充電環(huán)節(jié)，是為了避免晃電裝置誤動作，這是因為，在合上斷路器DL以前，裝置滿足無壓、無流條件，L013與門輸出為1，合上斷路器DL后，裝置突然來電，L031或門的輸出為1，晃電裝置將會動作，從而會導致電機經(jīng)延時器延時后非計劃啟動，危及人員安全。設置了充電環(huán)節(jié)后，由于合上斷路器DL以前，裝置無流，即I く 1000mA，裝置不會充電，那么此時即使裝置滿足無壓、無流條件，裝置也不會動作，只有在合上斷路器DL后，滿足充電的有壓條件，繼而合上電機啟動按鈕500后，滿足充電的有流條件，再經(jīng)10秒延時后，滿足充電的穩(wěn)定運行條件，裝置才會完成充電，從而為晃電裝置的運行作準備。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，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)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法，包含以下步驟 a)用于輸入設定參數(shù)并將設定參數(shù)存儲到存儲裝置的步驟，所述的設定參數(shù)至少包括過流設定值和晃電允許時間設定值； b)用于采樣輸入的步驟，該步驟對電網(wǎng)電壓和負載電流實時采樣輸入，并將采樣值存儲到存儲裝置； c)用于比較采樣值和設定參數(shù)，判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟； d)用于抗晃電再啟動輸出的步驟，該步驟通過輸出端ロ發(fā)出晃電恢復再啟動信號，控制用電設備恢復運行； e)用于退出抗晃電保護狀態(tài)的步驟， 其特征在于 所述的判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟c為過流閉鎖失壓超時判斷流程，該流程包括如下步驟 Cl)用于判斷失壓狀態(tài)的步驟，該步驟比較電壓采樣值與低電壓設定值，若電壓采樣值小于低電壓設定值，則判定為失壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)到過流閉鎖比較步驟c2，否則，轉(zhuǎn)到判斷電壓恢復的步驟c4 ； c2)用于判斷過流閉鎖的步驟，該步驟比較電流采樣值與過流設定值，若電流采樣值大于過流設定值，則判定為過流閉鎖狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否則，進入步驟c3 ； c3)用于啟動失壓定時器的步驟；c4)用于判斷電壓恢復的步驟，該步驟比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，若電壓采樣值大于恢復電壓設定值，則判定為電壓恢復狀態(tài)，進入步驟c5，否則，返回采樣輸入步驟b ；c5)用于判斷失壓超時的步驟，該步驟比較失壓時間與晃電允許時間設定值，若失壓時間大于晃電允許時間設定值，則判定為失壓超時狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟e退出抗晃電保護狀態(tài)，否貝1J，判定為晃電故障，轉(zhuǎn)到步驟d，執(zhí)行抗晃電再啟動操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法，其特征在于 所述的采樣輸入步驟b之后還包括用于保護裝置充電的步驟bl，該步驟包含以下動作 比較電壓采樣值與恢復電壓設定值，判斷有壓條件； 比較電流采樣值與有流設定值，判斷有流條件； 若同時滿足有壓條件和有流條件，啟動充電計時器，執(zhí)行充電時間計時； 比較充電時間和穩(wěn)定時間設定值，若充電時間達到穩(wěn)定時間設定值，則進入保護裝置充電完成狀態(tài)，轉(zhuǎn)到判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟C，否則，返回采樣輸入步驟b，所述的退出抗晃電保護狀態(tài)的步驟e是保護裝置放電步驟，該步驟包括如下動作 停止并清除充電計時器； 退出保護裝置充電完成狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法，其特征在于 所述的采樣輸入步驟b的采樣值至少包括三相電壓采樣值和三相電流采樣值；所述的判斷失壓狀態(tài)的步驟Cl包含對三相電壓采樣值與低電壓設定值的比較結(jié)果進行“與”運算的動作； 所述的判斷過流閉鎖的步驟c2包含對三相電流采樣值與過流設定值的比較結(jié)果進行“或非”運算的動作； 所述的判斷電壓恢復的步驟c4包含對三相電壓采樣值與恢復電壓設定值的比較結(jié)果進行“或”運算的動作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的使用計算機程序控制實現(xiàn)用電設備抗晃電保護方法，其特征在于步驟a中所述的設定參數(shù)還包含延時啟動時間設定值，所述的用于抗晃電再啟動輸出的步驟d還包括啟動延時器和根據(jù)延時啟動時間設定值延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號的動作。
5.ー種實施權(quán)利要求I所述的抗晃電保護方法的抗晃電保護裝置，由微機保護器、電壓變送器、電流互感器、交流接觸器、啟動按鈕、停止按鈕、控制開關(guān)組成，所述的微機保護器包含電流信號處理模塊、電壓信號處理模塊、電源模塊、中央處理單元、控制模塊和人機交互単元，電壓變送器連接到電網(wǎng)電壓輸入端，電流互感器與交流接觸器的主觸點串聯(lián)連接到負載電流回路中，電壓變送器的輸出通過電壓信號處理模塊連接中央處理單元，電流互感器的輸出通過電流信號處理模塊連接到中央處理單元，控制模塊連接到控制開關(guān)、啟動按鈕、停止按鈕、交流接觸器的輔助觸點和線圈連接的控制回路，其特征在于所述的中央處理單元至少包含如下功能模塊 用于執(zhí)行抗晃電保護方法的控制程序的微處理器； 用于存儲所述的抗晃電保護方法的控制程序的程序存儲裝置； 用于電壓和電流采樣輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 用于存儲電壓和電流采樣值的寄存器或數(shù)據(jù)存儲裝置； 用于存儲通過人機接ロ單元輸入的設定參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置； 用于比較采樣值和設定參數(shù)的比較器軟件功能模塊； 用于識別電網(wǎng)晃電故障的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗晃電保護裝置，其特征在于所述的比較器軟件功能模塊包括 三個用于比較三相電壓采樣值與低電壓設定值、判斷失壓狀態(tài)的比較器； 三個用于比較三相電流采樣值與過流設定值、判斷過流狀態(tài)的比較器； 三個用于比較三相電壓采樣值與恢復電壓設定值、判斷電壓恢復的比較器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗晃電保護裝置，其特征在于 所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊包含過流閉鎖失壓判斷模塊、失壓超時判斷模塊和超時閉鎖電壓恢復判斷模塊； 所述的過流閉鎖失壓判斷模塊由失壓判斷與門、過流判斷或非門和過流閉鎖與門組成，三個判斷失壓狀態(tài)的比較器的輸出端連接到失壓判斷與門的輸入端，三個判斷過流狀態(tài)的比較器的輸出端連接到過流判斷或非門的輸入端，失壓判斷與門和過流判斷或非門的輸出端連接到過流閉鎖與門的輸入端； 所述的失壓超時判斷模塊是ー個包含定時器的邏輯判斷模塊，過流閉鎖與門的輸出端連接到定時器，啟動定時器進行失壓計時，若定時器的計時值小于晃電允許時間設定值，失壓超時判斷模塊輸出高電平，否則，輸出低電平； 所述的超時閉鎖電 壓恢復判斷模塊由電壓恢復判斷或門和超時閉鎖與門組成，三個判斷電壓恢復的比較器的輸出連接到電壓恢復判斷或門的輸入端，電壓恢復判斷或門的輸出端和失壓超時判斷模塊的輸出端連接到超時閉鎖與門的輸入端； 所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊通過超時閉鎖與門的輸出端連接到所述的控制模塊，通過控制模塊發(fā)出晃電恢復再啟動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗晃電保護裝置，其特征在于所述的抗晃電保護裝置還包含延時器功能模塊，所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊的輸出端連接到延時器功能模塊，啟動延時器按照延時啟動時間設定值延時，通過所述的控制模塊延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任ー權(quán)利要求所述的抗晃電保護裝置，其特征在于所述的抗晃電保護裝置還包含保護裝置充放電功能模塊，所述的保護裝置充放電功能模塊由有壓判斷與門、有流判斷與門、充電啟動與門和充電計時器組成，有壓判斷與門和有流判斷與門的輸出端連接到充電啟動與門的輸入端，充電延時與門的輸出端連接到啟動充電計時器，若同時滿足有壓條件和有流條件，充電計時器啟動計時，若充電計時器的計時值超過充電計時設定值，充電計時器輸出高電平，進入保護裝置充電完成狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗晃電保護裝置，其特征在于所述的保護裝置充放電功能模塊的充電計時器設有放電復位輸入端，所述的放電復位輸入端通過或門連接到晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊，若所述的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊檢測到過流閉鎖狀態(tài)或失壓超時狀態(tài)，或者發(fā)出晃電恢復再啟動信號之后，放電復位輸入端置為高電平，保護裝置放電并退出保護裝置充電完成狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)晃電狀態(tài)下電機或用電設備抗晃電保護方法及其抗晃電保護裝置，該方法判斷識別電網(wǎng)晃電故障的步驟為過流閉鎖失壓超時判斷流程和保護裝置充電的步驟，可以根據(jù)延時啟動時間設定值延時發(fā)出晃電恢復再啟動信號。該抗晃電保護裝置包含用于執(zhí)行抗晃電保護功能的硬件模塊和用于識別電網(wǎng)晃電故障的晃電狀態(tài)判斷邏輯功能模塊，本發(fā)明在電網(wǎng)晃電識別技術(shù)方案中采用的過流閉鎖失壓判斷、失壓超時閉鎖判斷以及電壓恢復判斷，可以有效地區(qū)分電網(wǎng)故障與電機短路事故、電網(wǎng)晃電故障與電網(wǎng)失電事故等不同性質(zhì)、不同類型的故障或事故事件，避免了保護裝置在電機短路事故以及電網(wǎng)失電事故誤動作事件發(fā)生，保障了設備和人身安全。
文檔編號H02H7/18GK102842887SQ20111016540
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者艾德越 申請人:上海寶鋼化工有限公司