CN105429102A - 一种一台变频器带多台电机的保护报警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一台变频器带多台电机的保护报警方法及保护报警系统。本发明保护报警方法通过对变频器与电机之间的电流信号进行检测，当过流、缺相或三相不平衡时，发出报警信号。采用本发明能及时发现异常故障，且能有效确定故障电机。

Description

一种一台变频器带多台电机的保护报警方法及系统

技术领域

本发明涉及一种一台变频器带多台电机的保护报警系统及其实现方法。

背景技术

由一台变频器拖动多台电机运行在工业设备中较为常见，如：木工雕刻机、石材切割机等，在这些设备运行时，其中一台电机发生过载、过流、缺相、电流不平衡故障，剩余电机如果还正常运行，变频器也不会报警，故障电机发生过载、过流、缺相或电流不平衡故障但一直未被发现，最终会导致故障电机烧损；如果发生短路故障，变频器报警停机，但不能快速确定故障电机，需要长时间检测才能确定故障点，以上情况均会影响生产产量及产品质量，甚至涉及人身安全。

恰恰这些设备是多台小功率电机拖动，在电机运行过程中容易造成过载和设备卡死，造成电机过载、过热，甚至会造成停机，以及上面提及的质量、安全问题。这就要求工作人员能够及时发现处理，快速地恢复设备正常运行。但是，由于现场设备的电机有很多，仅靠仪电工巡回检查劳动强度很大，也会有遗漏、错检的问题，并由此造成不必要的损失。

对于电机及设备的安全保护，如何实现电机运行状态以及故障点的精确判断，对电机保护装置如何采取进一步的动作起着至关重要的作用，这涉及到安全生产和设备的使用寿命等问题。但现有的电机状态识别装置，采用的技术方案电路相当复杂，设备成本较高，对电机运行状态的检测不够精确。

如果所有电机过载和过热信号送DCS检查并监控发出报警，这个很容易做到，也很方便，但现场电机很多，要把这些都送DCS，那DCS控制点数增加了很多，DCS要增加很多卡件，那么DCS系统相应就很大，另外要增加很多现场电机到DCS的电缆，这样投资就更大。

现有的一台变频器带多台电机系统，其中一台电机故障致使现场多台电机一起停机，或因长时间故障运行致使电机烧毁，现场电机过多排查难度过大，不能快速确定问题锁定故障点，致使严重影响产品质量或电机烧毁，甚至带来更为严重的人身安全问题；现有DCS检查及监控报警系统能解决上述问题，但是成本投入很大，厂商基于成本考虑及场地限制难以接受此方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种成本低，能及时发现异常故障、且能有效确定故障电机的保护报警方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种一台变频器带多台电机的保护报警方法，该保护报警方法通过对变频器与电机之间的电流信号进行检测，当过流、缺相或三相不平衡时，发出报警信号。

本发明保护报警方法通过对变频器与电机之间的电流信号分别进行过流、缺相或三相不平衡检测，三者检测后的输出信号通过或门逻辑电路模块后输出；当通过或门逻辑电路模块后输出的信号为故障信号时，将故障信号进行锁存，发出报警信号，变频器接到报警信号后停机复位。

当故障确认整改后，手动复位清除锁存的故障信号。

上述报警方法具体步骤如下：

（1）变频器提供给电机的电流信号经三相电源线进入对应的三相电流传感器电路模块后，经对应的信号处理电路模块处理后，分别通过对应的短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块进行过流、缺相或三相不平衡检测；

（2）当未检测到过流、缺相及三相不平衡时，短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块均输出高电平信号，通过或门逻辑电路模块后仍为高电平的信号，经故障锁存电路模块锁存后提供给声光电报警电路模块，声光电报警电路模块不动作；当检测到过流时，过流检测电路模块输出低电平故障信号，当检测到缺相时，缺相检测电路模块输出低电平故障信号，当检测到相间不平衡时，相间不平衡检测电路模块输出低电平故障信号，当短路检测电路模块、缺相检测电路模块或相间不平衡检测电路模块中任一检测到异常输出的低电平故障信号，三者输出信号通过或门逻辑电路模块后仍为低电平信号，经对应的故障锁存电路模块锁存后，将低电平的故障报警信号提供给对应的声光电报警电路模块，声光电报警电路模块动作，快速锁定故障电机；

（3）声光电报警电路模块将故障报警信号反馈给变频器，变频器接到故障报警信号后停机复位；

（4）待故障确认整改后，手动复位或由变频器清除锁存的低电平故障报警信号后，变频器重新启动运行。

本发明还提供了一种一台变频器带多台电机的保护报警系统，该保护报警系统包括保护报警模块；保护报警模块包括多路保护报警电路；各路保护报警电路分别设于变频器与对应的电机之间；其中，保护报警电路包括以下模块：

三相电流传感器电路模块：通过三相电源线接收变频器提供的电流信号；

信号处理电路模块：与三相电流传感器电路模块相连，对获取的电流信号处理后输出至短路检测电路模块、缺相检测电路模块和相间不平衡检测电路模块；

短路检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行短路故障检测；

缺相检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行缺相故障检测；

相间不平衡检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行相间不平衡故障检测；

或门逻辑电路模块：将短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块的输出信号通过或门逻辑电路模块后，输出信号至声光电报警电路模块；

声光电报警电路模块：接收或门输出的信号，当为故障信号时进行声光电报警。

上述保护报警电路还包括：故障锁存电路模块：用于接收或门的输出信号，锁存后输出至声光电报警电路模块。

各保护报警电路的声光电报警电路模块分别通过声光电报警信号线与变频器相连；变频器通过清除故障信号线与各保护报警电路的故障锁存电路模块相连。

本发明保护报警电路还包括手动复位电路模块；手动复位电路模块与故障锁存电路模块相连。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明一种一台变频器带多台电机的保护报警系统，结构简单，无需采用DCS系统，减少了设备投资，成本低廉，同时不受场地限制。

2、本发明采用声光电报警技术，在一台变频器带多台电机系统中，对故障电机的判断迅速准确，同时通过保护电路保障电机不被烧坏及发生对地短路时的人身安全等，安全性高，容易实现，提高了设备电机的安全性及稳定性。

3、本发明中保护报警模块中各路报警信号通过或门逻辑电路模块后通过保护报警反馈信号线与所述变频器连接，从而实现对每台电机异常的现场集中监测、报警，及时发现故障。且变频器通过保护报警反馈信号线接收保护报警信息进行停机复位后，需经过手动复位或变频器通过复位清除信号线提供信号将锁存的故障信号清除后，系统才能重新启动，从而保障现场工作人员的人身安全，并减少不必要的财产损失，为现场设备集中管理提供方便。

附图说明

图1为本发明一台变频器带多台电机的保护报警系统的结构框图；

图2为图1中保护报警电路的结构框图。

图中，01-变频器，02-保护报警模块，03-电机，04-保护报警电路，11-三相电流传感器电路模块，12-信号处理电路模块，13-短路检测电路模块，14-缺相检测电路模块，15-相间不平衡检测电路模块，16-或门逻辑电路模块，17-手动复位电路模块，18-故障锁存电路模块，19-声光电报警电路模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一台变频器带多台电机的保护报警系统，包括设于变频器01与多台电机03之间的保护报警模块02，该保护报警模块02包含多路保护报警电路04，每个保护报警电路04连接一台对应的电机03。保护报警模块02通过三相电源线、复位清除信号线、声光电报警反馈信号线与变频器01连接，接入的三相电源线、复位清除信号线、声光电报警反馈信号线同时连接各路保护报警电路04。

结合图2，保护报警模块02包含多路保护报警电路04，各路保护报警电路04均包括三相电流传感器电路模块11、信号处理电路模块12、短路检测电路模块13、缺相检测电路模块14、相间不平衡检测电路模块15、手动复位电路模块17、故障锁存电路模块18及声光电报警电路模块19。三相电流传感器电路模块11与信号处理电路模块12耦接，信号处理电路模块12分别与短路检测电路模块13、缺相检测电路模块14及相间不平衡检测电路模块15相耦接，短路检测电路模块13、缺相检测电路模块14及相间不平衡检测电路模块15输出信号通过或门逻辑电路模块16后与故障信号锁存电路模块17相耦接，故障信号锁存电路模块17与声光电报警电路模块19相耦接，声光电报警电路模块19通过声光电报警反馈信号线与变频器01连接，变频器01通过复位清除信号线与故障锁存电路模块18连接，手动复位电路模块17与故障锁存电路模块18相耦接。

上述保护报警系统具体实现的步骤为：

步骤一：三相电流传感器电路模块11通过三相电源线接收变频器01提供的电流信号，经信号处理电路模块12处理后，电流信号分别通过短路检测电路模块13、缺相检测电路模块14及相间不平衡检测电路模块15进行检测。

步骤二：当未检测到过流、缺相及三相不平衡，三个检测电路模块均输出高电平信号，通过或门逻辑电路模块16后仍为高电平的信号经故障锁存电路模块18后提供给声光电报警电路模块19，声光电报警电路模块19不动作，本系统正常运行。当发生过流，如电机接线不正常或功率不匹配等情况，则所述的过流检测电路模块13会输出低电平信号；当发生缺相，如三相线中有一路接触不良等情况，则所述的缺相检测电路模块14会输出低电平信号；当发生相间不平衡，如三相电压不平衡或电机相间多路、局部接地、接线错误等情况，则所述的相间不平衡检测电路模块15会输出低电平信号；只要有任一检测电路模块检测到异常输出低电平故障信号，则三个检测电路模块输出信号通过或门逻辑电路模块16后仍为低电平信号，经故障锁存电路模块18后将低电平故障报警信号提供给声光电报警电路模块19，则声光电报警电路模块19动作；也即保护报警模块02中对应的那一路保护报警电路04会发出声光电报警信息，系统快速锁定故障点；

步骤三：保护报警模块02中每一路输出的保护报警信号通过或门逻辑电路模块16后反馈给变频器01，只要保护报警模块02中有一路检测到异常，则变频器01接到保护报警信号后停机复位；

步骤四：待故障确认整改后，通过故障电机对应的保护报警电路04中的手动复位电路模块17手动或由变频器01直接提供复位清除的信号后，本系统重新启动运行。

Claims (8)

1.一种一台变频器带多台电机的保护报警方法，其特征在于：所述保护报警方法通过对变频器与电机之间的电流信号进行检测，当过流、缺相或三相不平衡时，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的保护报警方法，其特征在于：所述保护报警方法通过对变频器与电机之间的电流信号分别进行过流、缺相或三相不平衡检测，三者检测后的输出信号通过或门逻辑电路模块后输出；当通过或门逻辑电路模块后输出的信号为故障信号时，将故障信号进行锁存，发出报警信号，变频器接到报警信号后停机复位。

3.根据权利要求2所述的保护报警方法，其特征在于：当故障确认整改后，手动复位清除锁存的故障信号。

4.根据权利要求3所述的保护报警方法，其特征在于：所述保护报警方法包括以下步骤：

（1）变频器提供给电机的电流信号经三相电源线进入对应的三相电流传感器电路模块后，经对应的信号处理电路模块处理后，分别通过对应的短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块进行过流、缺相或三相不平衡检测；

（2）当未检测到过流、缺相及三相不平衡时，短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块均输出高电平信号，通过或门逻辑电路模块后仍为高电平的信号，经故障锁存电路模块锁存后提供给声光电报警电路模块，声光电报警电路模块不动作；当检测到过流时，所述过流检测电路模块输出低电平故障信号，当检测到缺相时，所述缺相检测电路模块输出低电平故障信号，当检测到相间不平衡时，所述相间不平衡检测电路模块输出低电平故障信号，当短路检测电路模块、缺相检测电路模块或相间不平衡检测电路模块中任一检测到异常输出的低电平故障信号，三者输出信号通过或门逻辑电路模块后仍为低电平信号，经对应的故障锁存电路模块锁存后，将低电平的故障报警信号提供给对应的声光电报警电路模块，声光电报警电路模块动作，快速锁定故障电机；

（3）声光电报警电路模块将故障报警信号反馈给变频器，变频器接到故障报警信号后停机复位；

（4）待故障确认整改后，手动复位清除锁存的低电平故障报警信号后，变频器重新启动运行。

5.一种一台变频器带多台电机的保护报警系统，其特征在于：该保护报警系统包括保护报警模块；所述保护报警模块包括多路保护报警电路；各保护报警电路分别设于变频器与对应的电机之间；各保护报警电路均包括以下模块：

三相电流传感器电路模块：通过三相电源线接收变频器提供的电流信号；

信号处理电路模块：与三相电流传感器电路模块相连，对获取的电流信号处理后输出至短路检测电路模块、缺相检测电路模块和相间不平衡检测电路模块；

短路检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行短路故障检测；

缺相检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行缺相故障检测；

相间不平衡检测电路模块：接收信号处理电路模块处理后的电流信号，进行相间不平衡故障检测；

或门逻辑电路模块：将短路检测电路模块、缺相检测电路模块及相间不平衡检测电路模块的输出信号通过或门逻辑电路模块后，输出信号至声光电报警电路模块；

声光电报警电路模块：接收或门输出的信号，当为故障信号时进行声光电报警。

6.根据权利要求5所述的保护报警系统，其特征在于：所述保护报警电路还包括：

故障锁存电路模块：接收或门的输出信号，锁存后输出至声光电报警电路模块。

7.根据权利要求6所述的保护报警系统，其特征在于：各保护报警电路的声光电报警电路模块分别通过声光电报警信号线与变频器相连；所述变频器通过清除故障信号线与各保护报警电路的故障锁存电路模块相连。

8.根据权利要求7所述的保护报警系统，其特征在于：所述保护报警电路还包括手动复位电路模块；所述手动复位电路模块与故障锁存电路模块相连。