CN105098717A - 接触器保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提出了一种用于接触器的保护方法和装置。所述方法包括：获取通过所述接触器的电流采样值；处理所述电流采样值，获取处理结果；比较所述处理结果与预定阈值，获取比较结果；以及当所述比较结果满足预定条件，将通过所述接触器的电流断开。本公开还提供一种用于接触器的保护装置，包括电流采样单元，被配置为获取通过所述接触器的电流采样值；处理单元，被配置为处理所述电流采样值，获取处理结果；比较单元，被配置为比较所述处理结果与预定阈值，获取比较结果；以及判断单元，被配置为当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器的电流断开。通过根据本公开的实施例的接触器的保护方法和装置，为接触器和线路提供了快速而完善的保护。

Description

接触器保护方法及装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于接触器的快速保护方法及装置，更具体地，涉及一种用于电机的接触器的保护方法及装置。

背景技术

在工业用电机的现场使用中，安装有电机保护装置的配电室通常安装在远离电机的位置。一般来说，在电机运行过程中，一旦发生例如短路等故障，电机保护装置检测到电流突然增大至超过预定阈值，则发出脱扣指令给接触器，使其动作，将电机从线路中断开，从而实现对电机和线路的保护。有时，由于接地系统不良，出现短路时故障电流很有可能未达到断路器短路保护阈值但已超过了接触器承载能力，此时如果仍然由接触器断开电路会照成接触器触头粘连等问题，导致影响后续电机正常运行和控制。同时，低压线路长时间运行在故障电流下，也造成极大的安全隐患。

因此，针对这种情况，需要改进对于接触器和低压线路的保护。

发明内容

有鉴于此，本公开的实施例的目的之一在于提供一种针对接触器和低压线路的脱扣保护方法和装置，使得在电机运行状态下，当检测到故障电流时，电机保护装置能够提供快速响应，切断通过线路电流，对设备和低压电路提供迅速保护，向电机的运行提供更可靠的保护，也为操作人员的人身安全提供更完善的保障。

根据本公开的一方面，提供了一种接触器保护方法，包括：获取通过所述接触器的电流采样值；处理所述电流采样值，以获取处理结果；比较所述处理结果与预定阈值，以获取比较结果；以及当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器的电流断开。

根据本公开的一个实施例，其中根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。

根据本公开的另一个实施例，其中根据电机的额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍，来设定所述预定阈值。

根据本公开的另一个实施例，其中当所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。

根据本公开的另一个实施例，其中所述预定条件为所述计数结果大于N，其中N为整数。

根据本公开的另一个实施例，其中所述预定条件为所述计数结果大于3、4或5。

根据本公开的另一个实施例，其中获取通过所述接触器的电流采样值包括：对通过所述接触器的电流采样并进行模数转换以获取所述电流采样值。

根据本公开的另一个实施例，其中处理所述电流采样值，以获取处理结果包括：对所述电流采样值进行平方处理。

根据本公开的另一个实施例，其中当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器的电流断开包括：当所述比较结果满足预定条件时，向断路器发出瞬时脱扣信号，在所述断路器跳闸时将通过所述接触器的电流断开，并且将所述断路器的状态发送到数据控制中心或者控制器。

根据本公开的另一方面，提供了一种接触器保护装置，包括电流采样单元，被配置为获取通过所述接触器的电流采样值；处理单元，被配置为处理所述电流采样值，以获取处理结果；比较单元，被配置为比较所述处理结果与预定阈值，以获取比较结果；以及判断单元，被配置为当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器的电流断开。

根据本公开的一个实施例，其中根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。

根据本公开的另一个实施例，其中根据电机的额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍，来设定所述预定阈值。

根据本公开的另一个实施例，其中所述装置还包括计数单元，所述计数单元被配置为当所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。

根据本公开的另一个实施例，其中所述预定条件为所述计数结果大于N，其中N为整数。

根据本公开的另一个实施例，其中所述预定条件为所述计数结果大于3、4或5。

根据本公开的另一个实施例，其中所述电流采样单元被配置为对通过所述接触器的电流采样并进行模数转换以获取所述电流采样值。

根据本公开的另一个实施例，其中所述处理结果为所述电流采样值的平方。

根据本公开的另一个实施例，其中所述判断单元进一步被配置为当所述比较结果满足预定条件时，向断路器发出脱扣信号，在所述断路器跳闸时将通过所述接触器的电流断开，并且将所述断路器的状态发送到数据控制中心或者控制器。

附图说明

现将仅通过示例的方式，参考所附附图对本公开的实施例进行描述，其中：

图1示例性地图示了现有技术中电机保护设备；

图2示例性地图示了根据本公开的实施例的用于接触器的保护方法的示意性流程图；以及

图3示例性地图示了根据本公开的实施例的用于接触器的保护装置的方框图。

具体实施方式

现将结合附图对本公开的实施例进行具体的描述。应当注意的是，附图中对相似的部件或者功能组件可能使用同样的数字标示。所附附图仅旨在说明本公开的实施例。本领域的技术人员可以在不偏离本公开精神和保护范围的基础上从下述描述得到可替换技术方案。

本公开的实施例主要涉及三相线路中使用的普通工业用电机。但应当理解的是，本公开并限于此，还包括了单相线路、两相线路、或其他多相线路中使用的其他工业用电机，包括特种电机等。

图1示例性地图示了现有技术中电机保护设备。其中，如图所示，电机10、电机保护继电器12、接触器14以及断路器17均串联在三相线路中。在电机正常运行状态下，当检测到的故障电流大于接触器的脱扣电流时，电机保护继电器12向接触器14发送脱扣信号，使接触器14断开，从而使电机10从线路中断开，如A所示。在现有技术中，当检测到的故障电流大于接触器的最大允许脱扣电流时，例如，当检测到的故障电流大于8Ie(即，典型地，接触器的最大允许脱扣电流为8Ie，其中Ie表示电机额定电流)时，从检测到故障电流，到向接触器发送脱扣信号，时间长达秒级，例如为1s到300s，其具体时间长度可由用户设定。这时的脱扣基于电机的过载保护，由于大电流长时间通过线路，所产生的发热对线路和设备造成威胁，从而产生脱扣。因此，从故障发生到电机10从线路中断开，所需要的时间相当长。当检测到的故障电流大于14Ie(即，断路器的短路保护电流典型值)时，电机保护继电器12将向断路器17发送脱扣信号，使断路器17断开，从而使电机10从线路中断开，如B所示。但是，当检测到的故障电流大于例如8Ie或10Ie(取决于接触器的最大允许脱扣电流)但小于例如14Ie(取决于断路器的短路保护电流)时，如上所述，电机保护继电器12需要相当长的时间才会发出脱扣信号使得接触器14从线路断开，这造成接触器14的诸多问题，例如接触器14持续发热造成机械上加速老化或触头粘连等问题，为接触器14的安全操作带来风险。另外，低压线路长时间运行在这种故障电流下，可能使得例如线路绝缘加速老化，增加了出现接地短路故障的风险，对线路安全造成极大的安全隐患。

有鉴于此，本公开的实施例所提出的接触器保护方法和装置正是填补了这种空白，而且在提供保护的同时并未增加而外成本，为接触器和线路提供了快速、完善、经济的保护。以下将结合附图详细描述根据本公开的实施例的接触器保护方法和装置的各种细节以及可选和/或可替换的技术特征。

图2示例性地图示了根据本公开的实施例的用于接触器的保护方法的示意性流程图。如图2所示，在步骤101中，通过安装在线路上的电流互感器CT采集电流，在该实施例中，为三相电流，并通过模数转换器ADC对电流互感器CT采集到的电流值进行转换，获取电流采样值。可选地，还可以通过例如滤波器对电流互感器CT所采集的电流进行处理，以消除例如高次谐波对采样值的影响，提高采样精度。

在步骤102中，对电流采样值进行处理，例如对电流采样值进行平方处理，获取处理结果。本实施例中的平方处理不仅计算速度快，符合接触器快速动作的要求，而且所得到的处理结果可以用于电机保护设备的其他电流保护方案。可选地，例如可以用于计算电流的均方根值。可替换地，也可以使用其他本领域常用的处理方案。

在步骤103中，比较所述处理结果与预定阈值，获取比较结果。其中所述预定阈值可以根据用户选择来设定。可选地，所述预定阈值可以根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。仅作为示例，所述预定阈值可以为略小于接触器14的最大允许脱扣电流，以及可以为略大于断路器17的短路保护电流，以确保在电机正常运行时，能够与断路器和接触器形成可靠配合。可替换地，也可以根据电机的额定电流的合理倍数来设定所述预定阈值，该合理倍数选择应当保证电机正常运行时与断路器和接触器形成可靠配合。典型地，接触器14的最大允许脱扣电流例如为电机额定电流的8倍。断路器17的短路保护电流例如为电机额定电流的14倍。作为示例，所述预定阈值可以根据电机额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍来设定。所述预定阈值还可以根据例如电机额定电流的6.5、8.7、10.8、12.9等倍数来设定。可选地，所述预定阈值还可以根据电机额定电流及线路中断路器性能来设定。在一个实施例中，所述预定阈值可以由用户在使用时进行设定。在另一个实施例中，所述预定阈值可以由保护设备制造商在制造时进行设定。

在步骤104中，当所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。理论上，当所述处理结果大于所述预定阈值，说明电机在正常运行状态下发生故障。但是，由于在实际的工业环境中，有时在检测电流的过程中存在干扰，即当电机处于正常运行状态中，由于例如电流互感器CT受到干扰，在所获取的电流采样值存在噪音，使得所获取的处理结果大于预定阈值，而电机仍然处于正常运行状态中。这时，为了提高保护的准确性，应降低发生这种错误脱扣的可能性。对所述比较结果进行计数，就可以有效降低错误脱扣的可能性，提高保护的准确性。

在步骤105中，当所述计数结果大于N，所述N为整数(例如N可以为3、4或5)时，表明故障电流持续存在，排除了受到干扰的情形，这时向断路器17发出脱扣信号，由断路器17将切断电流。由于电机10和接触器14与断路器17是串联接连的，也同时切断了通过接触器14的电流，实现了对接触器14的保护。N的取值需要满足断路器脱扣响应时间的要求，并且可以根据电机的应用环境由用户进行选择或者由保护设备制造商进行设定。例如，普通工业用电机可以选择N等于3。在一些恶劣的运行环境下操作的电机，由于电流检测出现干扰的可能性更高，可以选择N等于4或者N等于5甚至更高，以提高保护的抗干扰能力。相应地，N的取值也可以为小于3的整数，从而使得针对电机的保护更具有灵敏性。

通过该实施例所示的接触器快速保护方法，可以作为在电机运行状态下对接触器和线路进行保护的方法，并且例如可以作为电机保护方案的一部分，与其他电流保护集成在一起，为设备和线路提供完善的保护。所示出的方法，完善了对电机运行状态下发生故障的电流保护。使用本公开所示出的方法进行针对接触器和低压线路的保护，对故障电流的响应时间缩短为毫秒级，相比于现有技术中在同样故障电流的情形下，高达数秒的响应时间，提供了针对接触器和低压线路更迅速而完善的保护，消除了系统的安全隐患，提高了系统的安全性。

图3示例性地图示了根据本公开的实施例的用于接触器的保护装置。下面参考图3，对该装置进行详细描述。

根据本公开的实施例的针对接触器14的保护装置，包括电流采样单元20，被配置为获取通过所述接触器的电流采样值；处理单元22，被配置为处理所述电流采样值，获取处理结果；比较单元23，被配置为比较所述处理结果与预定阈值，获取比较结果；以及判断单元25，被配置为当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器14的电流断开。

其中，电流采样单元20被配置为通过安装在线路上的电流互感器CT采集电流，在该实施例中，为三相电流，并通过模数转换器ADC对电流互感器CT采集到的电流值进行转换，获取电流采样值。可选地，还可以通过例如滤波器对电流互感器CT所采集的电流进行处理，以消除例如高次谐波对采样值的影响，提高采样精度。

处理单元22被配置为对电流采样值进行处理，例如对电流采样值进行平方处理，获取处理结果。本实施例中的平方处理不仅计算速度快，符合接触器快速动作的要求，而且所得到的处理结果可以用于电机保护设备的其他电流保护方案。可选地，例如可以用于计算电流的均方根值。可替换地，也可以使用其他本领域常用的处理方案。

比较单元23被配置为比较所述处理结果与预定阈值，获取比较结果。其中所述预定阈值可以根据用户选择来设定。可选地，所述预定阈值可以根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。仅作为示例，所述预定阈值可以为略小于接触器14的最大允许脱扣电流，以及可以为略大于断路器17的短路保护电流，以确保在电机正常运行时，能够与断路器和接触器形成可靠配合。可替换地，也可以根据电机的额定电流的合理倍数来设定所述预定阈值，该合理倍数选择应当保证电机正常运行时与断路器和接触器形成可靠配合。典型地，接触器14的最大允许脱扣电流例如为电机额定电流的8倍。断路器17的短路保护电流例如为电机额定电流的14倍。作为示例，所述预定阈值可以根据电机额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍来设定。所述预定阈值还可以根据例如电机额定电流的6.5、8.7、10.8、12.9等倍数来设定。可选地，所述预定阈值可以根据电机额定电流及线路中断路器性能来设定。在一个实施例中，所述预定阈值可以由用户在使用时进行设定。在另一个实施例中，所述预定阈值可以由保护设备制造商在制造时进行设定。

计数单元24被配置为当所述比较结果为所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述比较结果为所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。理论上，当所述处理结果大于所述预定阈值，说明电机在正常运行状态下发生故障。但是，由于在实际的工业环境中，有时检测电流的过程中存在干扰，即当电机处于正常运行状态中，由于例如电流互感器CT受到干扰，在所获取的电流采样值存在噪音，使得所获取的处理结果大于预定阈值，而电机仍然处于正常运行状态中。这时，为了提高保护的准确性，应降低发生这种错误脱扣的可能性。对所述比较结果进行计数，就可以有效降低错误脱扣的可能性，提高保护的准确性。

判断单元25被配置为当所述计数结果大于N(其中N为整数，例如可以为3、4或5)时，表明故障电流持续存在，排除了受到干扰的情形，这时向断路器17发出脱扣信号，由断路器17将切断电流。由于电机10和接触器14与断路器17是串联接连的，也同时切断了通过接触器14的电流，实现了对接触器14的保护。典型地，N的取值需要满足断路器脱扣响应时间的要求，并且可以根据电机的应用环境由用户进行选择或者由保护设备制造商进行设定。例如，普通工业用电机可以选择N等于3。在一些恶劣的运行环境下操作的电机，由于电流检测出现干扰的可能性更高，可以选择N等于4或者N等于5甚至更高，以提高保护的抗干扰能力。相应地，N的取值也可以为小于3的整数，从而使得针对电机的保护更具有灵敏性。

通过该实施例所示出的接触器保护装置，可以作为在电机运行状态下对接触器和线路进行保护装置，并且例如可以作为电机保护设备的一部分。所示出的接触器保护装置可以集成在数字处理芯片中。通过所示出的装置，完善了对电机运行状态下发生故障的电流保护。使用本公开所示出的装置进行针对接触器和低压线路的保护，对故障电流的响应时间缩短为毫秒级，相比于现有技术中在同样故障电流的情形下，高达数秒的响应时间，提供了针对接触器和低压线路更迅速而完善的保护，消除了系统的安全隐患，提高了系统的安全性。

通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。

Claims (18)

1.一种用于接触器(14)的保护方法，包括：

获取通过所述接触器的电流采样值(101)；

处理所述电流采样值，以获取处理结果(102)；

比较所述处理结果与预定阈值，以获取比较结果(103)；以及

当所述比较结果满足预定条件(105)时，将通过所述接触器的电流断开(107)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中根据电机的额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍，来设定所述预定阈值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中当所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定条件为所述计数结果大于N，其中N为整数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预定条件为所述计数结果大于3、4或5。

7.根据权利要求1所述的方法，其中获取通过所述接触器的电流采样值(101)包括：

对通过所述接触器的电流采样并进行模数转换以获取所述电流采样值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述电流采样值，以获取处理结果(102)包括：

对所述电流采样值进行平方处理。

9.根据权利要求1所述的方法，其中当所述比较结果满足预定条件(105)时，将通过所述接触器的电流断开(107)包括：

当所述比较结果满足预定条件(105)时，向断路器发出瞬时脱扣信号(106)，在所述断路器跳闸时将通过所述接触器的电流断开(107)，并且将所述断路器的状态发送到数据控制中心或者控制器(108)。

10.一种用于接触器(14)的保护装置，包括：

电流采样单元(20)，被配置为获取通过所述接触器的电流采样值；

处理单元(22)，被配置为处理所述电流采样值，以获取处理结果；

比较单元(23)，被配置为比较所述处理结果与预定阈值，以获取比较结果；以及

判断单元(25)，被配置为当所述比较结果满足预定条件时，将通过所述接触器(14)的电流断开。

11.根据权利要求10所述的装置，其中根据所述接触器的最大允许脱扣电流、断路器的短路保护电流以及在所述接触器的最大允许脱扣电流和断路器的短路保护电流之间的值中的至少一个，来设定所述预定阈值。

12.根据权利要求10所述的装置，其中根据电机的额定电流的6、7、8、9、10、11、12、13或14倍，来设定所述预定阈值。

13.根据权利要求11或12所述的装置，还包括计数单元(24)，所述计数单元被配置为当所述处理结果大于所述预定阈值时，计数结果递增，并且当所述处理结果小于或等于所述预定阈值时，计数结果递减，其中所述计数结果的初始值和最小值均为零。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述预定条件为所述计数结果大于N，其中N为整数。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述预定条件为所述计数结果大于3、4或5。

16.根据权利要求10所述的装置，其中所述电流采样单元(20)被配置为对通过所述接触器(14)的电流采样并进行模数转换以获取所述电流采样值。

17.根据权利要求10所述的装置，其中所述处理结果为所述电流采样值的平方。

18.根据权利要求10所述的装置，其中所述判断单元(25)进一步被配置为当所述比较结果满足预定条件时，向断路器(17)发出瞬时脱扣信号，当所述断路器(17)跳闸时将通过所述接触器(14)的电流断开，并且将所述断路器(17)的状态发送到数据控制中心或者控制器。