CN102420417B - 一种绕线式电机保护器及其保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绕线式电机保护器及其保护方法，包括与各电路相连接的电源电路，其特征在于，所述的电机保护器包括电流信号前置处理电路、温度信号采集电路、A/D转换电路、微处理器、键盘与显示电路、报警与跳闸控制电路和通讯接口电路，所述的电流信号前置处理电路和温度信号采集电路依次通过A/D转换电路、微处理器分别与键盘与显示电路和报警与跳闸控制电路相连接，所述的微处理器还通过通讯接口电路与上位机相连接。采用双单片机设计，提高了保护器的响应速度和执行速度以及硬件可靠性，满足了绕线式电机的保护、测量、控制和通信功能一体化的需要；一机多用功能，可取代电流表、电压表、热继电器、时间继电器和漏电继电器等。
Description
技术领域
本发明涉及电机保护装置，特别涉及一种绕线式电机保护器及其保护方法。
背景技术
过流、堵转、过热、短路等故障是电机损毁的主要原因，电机的造价比较昂贵，维修费高，又是生产的重要设备，一旦发生故障将造成重大损失。因此，对它们实施有效的保护十分重要。通常采用加装保险丝和热继电器装置实施保护。而传统的热继电器保护装置功能少，重复性差，调整误差大，易受环境温度影响误动或拒动，而且都是单机运行，不带网络控制。
绕线式电机的特点，常用于频繁启动场合，且启动电流大，对电网和其它设备冲击大。
目前，已经应用电机保护器基本上不能满足绕线式电机的保护，且存在功能简单、处理能力差、运算速度慢、保护性能不够完善和网络性能差等缺点，因而限制了其应用和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种绕线式电机保护器及其保护方法，以达到方便的和PLC、DCS及上位机组成网络监控系统，并通过上位机对现场设备进行操控、运行状态监视和历史数据查询。
为解决上述技术问题，本发明技术方案是一种绕线式电机保护器，包括与各电路相连接的电源电路，其特征在于，所述的电机保护器包括电流信号前置处理电路、温度信号采集电路、A/D转换电路、微处理器、键盘与显示电路、报警与跳闸控制电路和通讯接口电路，所述的电流信号前置处理电路和温度信号采集电路依次通过A/D转换电路、微处理器分别与键盘与显示电路和报警与跳闸控制电路相连接，所述的微处理器还通过通讯接口电路与上位机相连接。
所述的微处理器由执行键盘、LED显示信号处理的单片机和执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机所组成，两个单片机之间通过串行通信进行数据交换。
所述的执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机通过A/D转换电路与短路器相连接。
所述的执行键盘、LED显示信号处理的单片机型号为PIC57，执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机型号为AT89S53。
一种根据权利要求1-4所述的一种绕线式电机保护器的保护方法，其特征在于，所述的微处理器内存贮保护程序，所述的方法包括下列步骤；
1)执行键盘、LED显示信号处理的单片机工作步骤；
a)初始化步骤，用于允许接收键盘指令。
b)接收步骤；用于接收初始化数据；
c)显示步骤；用于显示一级菜单；电机参数设定；
d)判断步骤；用于判断是否有按键信号输入；若是，执行按键处理步骤；
e)按键处理步骤；用于处理按键输入信号并更新显示；
2)执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机工作步骤；
f)初始化步骤，用于程序入口定义，中断失量确定，堆栈的初始化等；
g)自检步骤；用于保护器自检并扫描短路器状态；
h)计算步骤；用于将采集的数据进行计算；
i)判断处理步骤；用于根据计算数据与设定值进行比较判断，并对数据进行处理，记录处理数据并扫描短路器状态；
j)故障判断步骤；用于判断是否有故障发生，若是，将故障信息发送给执行键盘、LED显示信号处理的单片机；
k)采样周期判断步骤；用于判断一周期采样是否完成，若是，将测量数据发送给执行键盘、LED显示信号处理的单片机
L)通讯步骤；用于将测量数据发送给上位机。
一种绕线式电机保护器及其保护方法，由于采用上述结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点；1、利用高性能单片机精度高、运算能力和控制能力强等特点，采用双单片机设计，提高了保护器的响应速度和执行速度以及硬件可靠性，满足了绕线式电机的保护、测量、控制和通信功能一体化的需要；2、电流传感器采用卡式结构，提高安装效率；3、整机采用模块化结构，传感器和整机可组合在一起，也可分开安装；4、高亮度LED显示；5、应用单片机和数字处理技术，因此测量精度高，线性好，故障分析准确可靠，整机抗干扰能力强，并具有自诊断功能；6、采用EEPROM存储技术，实现电参数设定，掉电后参数保存下来，勿须再设定；7、一机多用功能，可取代电流表、电压表、热继电器、时间继电器和漏电继电器等。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明一种绕线式电机保护器电路结构框图；
图2为键盘、LED显示信号处理的单片机主程序流程图；
图3为数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机主程序流程图；
在图1中，1、电流信号前置处理电路；2、温度信号采集电路；3、A/D转换电路；4、键盘、LED显示信号处理的单片机；5、数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机；6、键盘与显示电路；7、报警与跳闸控制电路；8、通讯接口电路；9、微处理器。
具体实施方式
如图1所示，一种绕线式电机保护器，包括与各电路相连接的电源电路，所述的电机保护器包括电流信号前置处理电路1、温度信号采集电路2、A/D转换电路3、微处理器9、键盘与显示电路6、报警与跳闸控制电路7和通讯接口电路8，所述的电流信号前置处理电路1和温度信号采集电路2依次通过A/D转换电路3、微处理器9分别与键盘与显示电路6和报警与跳闸控制电路7相连接，微处理器9还通过通讯接口电路8与上位机相连接。微处理器9由执行键盘、LED显示信号处理的单片机4和执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机5所组成。
电流互感器信号(CTS)、温度探头信号(RTD)分别输入多路A/D转换电路3进行转换后，送入两块高性能单片机处理。单片机4主要负责键盘、LED显示。单片机5主要负责数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理RS485串行数字接口与外部网络协议，两个单片机之间通过串行通信进行数据交换，从而使两个处理器独立工作，互不影响。提高了保护器的响应速度和硬件可靠性，实现了菜单式操作，其系统参数、保护参数和有关参数等各种信息的查询和设置清晰直观、简单明了，用户界面友好。
该保护器可测三相定子电流；三相转子电流；一路温度值和一个短路器接点状态；定子/转子的电流经两级电流互感器变换后送入前置处理电路1，第一级电流互感器满量程可达9999A，第二级电流互感器满量程为5A，温度测量采用桥式三线制接法，可有效地抑制长线传输引起的误差；并通过非线性软件校正，有很高的测量精度。保护器进入正常工作后，单片机循环测量定子/转子电流、温度值、短路器接点状态与设定值进行比较判断，并把测量结果送显示器显示，把报警信号，跳闸信号送执行机构执行。本机具有RS485串行数字接口，支持MODBUS-RTU，PROF-IBUS-DP协议和4-20mA模拟量输出接口，方便的和PLC，DCS及上位机组成网络系统，通过上位机对现场设备进行操控、运行状态监视和历史数据查询。
参见图2，图2为键盘、LED显示信号处理的单片机主程序流程图；
步骤20为开始，在步骤21中系数初始化用于允许接收键盘指令，步骤22串行通讯接收初始化数据，步骤23LED显示电路显示一级菜单，在步骤24中判断是否有按键按下，若是，进入步骤25执行按键处理并更新显示，若否，则返回步骤24。
参见图3，图3为数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机主程序流程图；
步骤30开始，步骤31系统初始化，用于程序入口定义、中断失量确定、堆栈的初始化等，步骤32保护器自检并扫描短路器节点状态；在步骤33中，对采集的电力参数和温度参数进行计算，在步骤34中，根据计算数据与设定值进行比较判断，并对数据进行处理，记录处理数据并扫描短路器状态，步骤35判断是否有故障发生，若是，则进入步骤36将故障信息发送给单片机4，若否，则进入步骤37。在步骤37中判断一周期采样是否完成，若是，进入步骤38将测量数据发送给执行键盘、LED显示信号处理的单片机4，若否，则返回步骤33。在步骤39中将测量数据发送给上位机。执行完步骤39后，程序返回步骤33。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种绕线式电机保护器的保护方法，所述的电机保护器包括与各电路相连接的电源电路，电流信号前置处理电路（1）、温度信号采集电路（2）、A/D转换电路（3）、微处理器（9）、键盘与显示电路（6）、报警与跳闸控制电路（7）和通讯接口电路（8），所述的电流信号前置处理电路（1）和温度信号采集电路（2）依次通过A/D转换电路（3）、微处理器（9）分别与键盘与显示电路（6）和报警与跳闸控制电路（7）相连接，所述的微处理器（9）还通过通讯接口电路（8）与上位机相连接；
所述的微处理器（9）由执行键盘、LED显示信号处理的单片机（4）和执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机（5）所组成，两个单片机之间通过串行通信进行数据交换；
所述的执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机（5）通过A/D转换电路（3）与断路器相连接；
所述的执行键盘、LED显示信号处理的单片机（4）型号为PIC57，执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机（5）型号为AT89S53,其特征在于，所述的微处理器内存贮保护程序，所述的方法包括下列步骤：
1）执行键盘、LED显示信号处理的单片机工作步骤；
a)初始化步骤，用于允许接收键盘指令；
b)接收步骤；用于接收初始化数据；
c)显示步骤；用于显示一级菜单；电机参数设定；
d)判断步骤；用于判断是否有按键信号输入；若是，执行按键处理步骤；
e)按键处理步骤；用于处理按键输入信号并更新显示；
2）执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机工作步骤；
f)初始化步骤，用于程序入口定义，中断失量确定，堆栈的初始化；
g)自检步骤；用于保护器自检并扫描断路器状态；
h)计算步骤；用于将采集的数据进行计算；
i)判断处理步骤；用于根据计算数据与设定值进行比较判断，并对数据进行处理，记录处理数据并扫描断路器状态；
j)故障判断步骤；用于判断是否有故障发生，若是，将故障信息发送给执行键盘、LED显示信号处理的单片机；
k)采样周期判断步骤；用于判断一周期采样是否完成，若是，将测量数据发送给执行键盘、LED显示信号处理的单片机；
L)通讯步骤；用于将测量数据发送给上位机。
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