CN102279332A - 低压电动机主辅回路带电同步的监视方法 - Google Patents

Abstract

低压电动机主辅回路带电同步的监视方法，判别主辅回路带电的一致性是否被破坏：1)断路器断开且接触器仍闭合，2)母线电压失压且接触器仍闭合，3)发电机是停机态且接触器仍闭合；电动机保护控制回路接入接触器位置信号、断路器位置信号、电动机电流和母线电压，以实现相应的逻辑判断；当以上三个条件之一满足时，将认为主辅回路带电不一致；在识别到主辅回路带电不一致后，针对以上的不同情况，要选择合适的时机分开接触器。本发明方法可以提高回路的可靠性，减少安全隐患，适应多种回路设计，简单易行。

Description

低压电动机主辅回路带电同步的监视方法

技术领域

本发明属于工业配电技术领域。尤其是针对采用断路器、接触器及马达保护控制器协同控制模式的低压电动机，为提高低压电动机控制回路的安全性，在其马达保护控制器中加入监视主辅回路带电的一致性的功能，以减少现场的安全隐患。

背景技术

发电厂和广大工业企业中的低压电动机广泛采用断路器、接触器及马达保护控制器协同控制模式，如图1所示。主回路和辅助回路集中安装于MCC(Motor Control Center)，就近置于电动机负荷处，以实现电动机故障的切除和多种控制方式。

传统设计方案中，装置电源和控制电源一般取自本段主母线，既是因为方便就近取电，又是为了保证主、辅回路的同时通断。若本段母线失压后，由于交流接触器的低压释放特性，自然辅助回路也就失电，所有的元件均恢复到初始态。主、辅回路带电保持同步，对于保证现场的设备安全具有重大的意义。然而在某些情况下，可能会出现主辅回路带电不一致的情况，具体分析如下。

由于断路器会安装过流速断脱扣器，如果故障使速断保护动作，则断路器分闸，主回路失电，辅助回路仍然带电，接触器保持闭合。此时，若有人误将抽屉柜上的断路器合上，如果故障未解除，电动机会误合于故障；如果故障已解除，电动机会误启动。针对这种情况，比较好的设计回路会将辅助电源取自断路器之后的电源，或者将断路器位置信号串入辅助回路中，这样断路器断开后必然造成辅助回路失电。然而，我们所面对的外部回路未必就是很严谨的。为避免上述情况可能的发生，我们提出在马达保护控制器中加入监视主辅回路一致性的功能，在检测到主回路已失电时，必须及时断开辅助回路。

电压陷落在工业企业供配电中时有发生。有些电压陷落持续的时间很短，例如小于1S，俗称晃电。辅助回路会因为接触器的低压释放而断开，电动机因此而停机，电压恢复时电动机将重新启动。为避免母线瞬时失压造成不必要的停车和重启动，回路设计常常会将辅助回路的电源取自UPS，或双母互投，甚至其他脱离主回路的电源。虽然在瞬时断电可以起到抗晃电的作用。由于辅助电源未失电，接触器保持闭合，电动机会随着电压恢复自动投入。在短时断电时，电动机重启动时，所有的运行电动机将会同时启动，许多启动电流叠加在一起，会造成母线电压下降，导致启动失败。在长期断电或正常停电的情况下电源恢复供电时，导致电动机的意外投入，有可能造成人员伤亡和设备损坏。要避免上述情况的发生，可以在辅助电源回路中加入低压继电器和时间继电器，以实现辅助回路在主回路断电后的延时断电。低电压继电器动作启动时间继电器，时间继电器接点整定延时断开，在系统恢复正常后低电压继电器、时间继电器复位。然而，二次回路接线将因此而复杂，对于改造项目和成本敏感的项目，这并不是最好的方案。

由以上两种情况分析可知，主辅回路带电不一致存在的可能性及其危害。因此，需要通过马达保护控制器新增检查主、辅回路带电一致性的功能，在有必要时，断开接触器。

发明内容

本发明的目的是解决的现有技术存在的问题：正确辨识主辅回路带电不同步的发生，不能遗漏或误判；在识别到主辅回路不一致后，选取合适的时机断开辅助回路，不影响马达保护控制器正常的失压重启功能。本发明目的还在于：提出在马达保护控制器中加入监视主辅回路带电一致性的功能，在检测到主回路已失电时，必须及时断开辅助回路即断开接触器。

本发明对以断路器与接触器协同控制的低压电动机的控制回路进行安全监视。具体方案是：监视检测判别电动机控制的主辅回路带电的一致性，判别主辅回路带电的一致性是否被破坏有三个依据：1)断路器断开且接触器仍闭合，2)母线电压失压且接触器仍闭合，3)发电机是停机态且接触器仍闭合；为实现以上三个条件的判断，电动机保护控制回路接入接触器位置信号、断路器位置信号、电动机电流和母线电压，以实现相应的逻辑判断；当以上三个条件之一满足时，将认为主辅回路带电不一致；在识别到主辅回路带电不一致后，针对以上的不同情况，要选择合适的时机分接触器。

条件1)满足时，要延时一段时间才能分开接触器，以保证此段时间内断路器能够完全断开，延时时间可以根据具体情况而设置；

条件2)满足时，同样要延时一段时间才能分接触器，此时的处理要避免影响正常的失压重启动功能；延时时间的设置要保证不影响瞬时断电发生时，电动机不至于停车的抗晃电措施；同时也要保证在母线短时断电，电压恢复前电动机能够可靠断开，以实现分批启动；如果长期断电或正常停电时，要保证接触器可靠断开。

条件3)满足时，可能也同时满足条件1)或条件2)；当条件1)或条件2)条件满足正处于延时动作时，该条件不启动；否则，尽快断开接触器。

条件1)即第一种情况的发生有可能是电流速断保护或单相接地故障动作于断路器，此时只要断路器完全断开后，才能分接触器，否则有可能烧毁接触器。

条件2)即第二种情况要根据母线失压的长短来区别处理。如果是瞬时断电，本发明不作任何处理。由于回路设计可能采取了抗晃电措施，不适宜的分断接触器，会使破坏电动机的连续运行，带来不必要的停车和重启动。如果是短时断电，要断开接触器，以实现电动机的分批启动。此时电动机已经因为母线失压而停车或接近停车态，母线电压的恢复会使很多电动机同时启动，巨大的启动电流会使母线电压下降，而导致启动失败。为成功实现电动机的重启动，必须根据电动机的重要性进行分批启动，而要实现分批启动，就是首先要将电动机与回路断开，因此母线短时断电要断开接触器。如果是长期断电，应断开接触器。以免母线电压恢复时而引起的电动机意外启动。

条件3)有可能和条件1)或条件2)在一定时间内共同满足，因为断路器的断开最终会导致发电机停机，母线失压也会最终导致发电机停机。若第一或第二种情况由于某些原因不曾动作；或者是在主回路断开时，有人误合马达处的启动按钮造成第三种情况的发生；此时，必须尽快断开接触器。

本发明的有益效果是：

以往电动机保护控制装置的二次回路设计时，为保证主辅回路的一致性，必须在主回路中增加中间继电器，时间继电器等。是由二次回路设计来保证的，使回路复杂。本发明提供的解决方案，二次回路不需要增加设计，只需在马达保护控制装置中增加一个功能模块，具有如下特点：由马达保护控制器监视主辅回路的带电同步，可以不依赖外部回路的设计，依然能保证外部回路的可靠性。二次回路设计简单，具有较强的可操作性。节省了二次元件，如时间继电器或中间继电器，减少了成本。

本发明首次提出低压电动机主辅回路带电同步的监视方法来保证外部回路安全性。该功能可以在马达保护控制器中实现。马达保护控制器只需要接入接触器位置信号、断路器位置信号、电动机电流和母线电压，配合相应的软件，就可以实现主辅回路带电同步的监视。软件不断监视主辅回路的带电情况，一旦检测到检查到断路器断开，或母线电压失压，或发电机是停机态，而接触器仍闭合，将考虑是否断开接触器或输出告警信号。针对以上三种不同的情况，要选取合适的时机分开接触器：针对断路器断开的情况，分接触器时一定要在断路器完全断开时进行；针对母线失压的情况，分接触器一定要避开为保证电机在晃电发生时能够连续运行的措施，同时保证短时断电发生时，电压恢复前电动机能够可靠断开，以实现分批启动；针对发电机停机态的情况，由于此种情况很可能和前2种情况同时发生，当前2种条件满足正处于延时动作时，该条件不启动。此类事件信息将会记录，以便设备管理和事故分析之用。这种方法可以提高回路的可靠性，减少安全隐患，适应多种回路设计，简单易行。

附图说明

图1是本发明所针对的典型的电动机接线原理图。

图2是本发明的逻辑原理框图。

图3是本发明的实现程序流程。

具体实施方式

图1中：QF：断路器；KM：接触器；M：电动机；L1：控制回路辅助电源；L2：马达保护控制器工作电源；图2中：T1：断路器断开且接触器仍闭合处理延时值；

T2：母线电压失压且接触器仍闭合处理延时值；T3：发电机是停机态且接触器仍闭合处理延时值。Ud：母线电压失压定值；Id：判断电机是否停机态的电流定值。

本发明的增加主辅回路带电同步性的监视不需要单独的装置，只需在马达保护控制器上增加该功能模块就可以了。实现该功能模块基于上述本发明的方法，需要接入：接触器位置、断路器位置、电动机电流(用于判断电动机的状态)、母线电压。多数马达保护控制器都可以满足这个要求。

本发明方法(软件)提供定值表，作为与用户的接口，可以根据现场的具体情况进行设置。定值详见表1。该功能可以设定动作方式，以选择判断主辅回路不一致后，动作接触器而发出告警信号。三种条件每个条件有独立的投退开关和独立的延时定值，其值依据具体要求而定。表1是本发明所提供的定值表。

程序流程图如图3所示，是软件的实现形式；逻辑原理图如图2所示，是软件实现的内容。程序流程，将三个条件的识别和处理，作为三个子模块依次顺序执行。而各子模块实现的正是逻辑原理图中的判断逻辑和处理逻辑。

图3是本发明的流程图，工作过程说明如下：

①每次进入采样中断，将进入该软件模块判断。

②判断“断路器断开且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入③。若满足则启动延时，若延时到，则进入⑤。

③判断“母线电压失压且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入④。若满足则启动延时，延时到，则进入⑤。

④判断“母线发电机是停机态且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入⑥。若满足则启动延时，延时到，则进入⑤。

⑤发出告警信号，根据定值的设置决定是否分接触器。延时未到，则不再进行其他判断，等下次采样中断发生时，进入①。

⑥退出该模块。下次采样中断发生时，进入①。

同时，马达保护控制器提供事件记录。记录主辅回路带电不一致的具体情况，发生时间，动作结果等，以便设备管理和事故分析之用。

该功能一旦投入，只要装置上电，将一直执行该任务，不受电机运行状态的影响。为不影响失压重启功能，判据2和判据3动作后，不需要复归，电机可以任何方式重新启动，如失压重启、按钮启动、通信启动、开入量启动等。考虑到判据1动作大多是因为保护动作于分闸，必须手动复归之后，才能重新启动电机。

Claims (2)

1.低压电动机主辅回路带电同步的监视方法，对低压电动机控制回路进行安全监视，检测判别电动机控制的主辅回路带电的一致性；其特征是判别主辅回路带电的一致性是否被破坏有三个依据：1)断路器断开且接触器仍闭合，2)母线电压失压且接触器仍闭合，3)发电机是停机态且接触器仍闭合；为实现以上三个条件的判断，电动机保护控制回路接入接触器位置信号、断路器位置信号、电动机电流和母线电压，以实现相应的逻辑判断；当以上三个条件之一满足时，将认为主辅回路带电不一致；在识别到主辅回路带电不一致后，针对以上的不同情况，要选择合适的时机分开接触器；

条件1)满足时，要延时一段时间才能分开接触器，以保证此段时间内断路器能够完全断开，延时时间根据具体情况而设置；

条件2)满足时，同样要延时一段时间才能分开接触器，此时的处理要避免影响正常的失压重启动功能；延时时间的设置要保证不影响瞬时断电发生时，电动机不至于停车的抗晃电措施；同时也要保证在母线短时断电，电压恢复前电动机能够可靠断开，以实现分批启动；如果长期断电或正常停电时，要保证接触器可靠分开；

条件3)满足时，可能也同时满足条件1)或条件2)；当条件1)或条件2)条件满足正处于延时动作时，该条件不启动；否则，尽快分开接触器。

2.根据权利要求1所述的低压电动机主辅回路带电同步的监视方法，其特征是监视检测判别电动机控制的主辅回路即断路器与接触器带电的一致性的流程是：

①每次进入采样中断，进入模块判断；

②判断“断路器断开且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入③。若满足则启动延时，若延时到，则进入⑤；

③判断“母线电压失压且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入④。若满足则启动延时，延时到，则进入⑤；

①判断“母线发电机是停机态且接触器仍闭合”的条件是否满足，若不满足，进入⑥。若满足则启动延时，延时到，则进入⑤；

②发出告警信号，根据定值的设置决定是否分接触器；延时未到，则不再进行其他判断，等下次采样中断发生时，进入①；

③退出该模块，下次采样中断发生时，进入①。

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