CN110601346A - 一种具有防晃电功能的电动机综合保护控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，包括微处理器及与其连接的主回路失压检测电路、超级电容储能电路、低功耗使能电路、接触器控制电路、遥信状态监测电路、通信总线输出电路、模拟量输出电路、显示按键操作电路；低功耗使能电路与遥信状态监测电路、通信总线输出电路、模拟量输出电路、显示按键操作电路连接。当检测到电动机主回路电压出现“晃电”失压现象，超级电容持续为控制器供电，控制器进入低功耗模式，并记录当前运行状态；当主回路电压恢复，依据统计的掉电时间间隔，控制器执行“立即重合闸”、“分批延时重合闸”或“失压停车”，实现防晃电功能，恢复之前保存的运行状态，以此保证电机不间断运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，应用于石油、化工、水泥等对不间断持续生产较高要求的企事业单位等领域。
背景技术
在企业生产过程中，往往都会存在因雷击、短路故障重合闸或内部电网故障等原因而产生电网电压瞬时下降至额定电压的10％-80％，持续时间为0.5个周波至60s，这种现象称为“电压跌落”，又称“晃电”。低压电机回路基本采用交流接触器控制，交流接触器电压保持的大致要求为：电压不小于45％或者失压时间不大于60ms。因此晃电现象极易造成生产设备的大面积非计划停车，给连续生产企业(如石化行业)造成重大损失，甚至造成设备事故和人身事故。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特点在于，其包括微处理器、主回路失压检测电路、超级电容储能电路、低功耗使能控制电路、接触器控制电路和辅助功能电路，所述微处理器分别与主回路失压检测电路、超级电容储能电路、低功耗使能控制电路、接触器控制电路和辅助功能电路电连接；
所述主回路失压检测电路用于检测电动机主回路中的当前电压值并传输至微处理器；
所述微处理器用于检测当前电压值是否达到起动电压值，在为是时启动检测电动机主回路是否存在晃电现象；
所述微处理器还用于检测当前电压值是否达到整定的失压值，在为是时记录当前掉电时刻，并动作低功耗使能控制电路和超级电容储能电路，所述低功耗使能控制电路用于断开辅助功能电路的电源，所述超级电容储能电路用于为微处理器供电；
所述微处理器还用于检测当前电压值是否大于整定的恢复电压值，在为是时记录当前恢复电压时刻，计算掉电时间间隔等于当前恢复电压时刻与当前掉电时刻间的时间间隔；
所述微处理器还用于判断掉电时间间隔是否小于整定的晃电时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行立即重合闸操作，判断掉电时间间隔是否大于整定的晃电时间但小于整定的延时重启时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行分批延时重合闸操作，判断掉电时间间隔是否大于整定的延时重启时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行失压停车操作。
较佳地，微处理器在完成相关判断后，再次动作低功耗使能控制电路，恢复辅助功能电路的电源。
较佳地，所述辅助功能电路包括遥信状态监测电路、通信总线输出电路、模拟量输出电路、以及显示按键操作电路，所述低功耗使能控制电路包含4个光耦继电器；
所述低功耗使能控制电路的光耦继电器R1与显示按键操作电路的电源V1电连接，光耦继电器R2与遥信状态监测电路的电源V2电连接；光耦继电器R3与通信总线输出电路的电源V3电连接；光耦继电器R4与模拟量输出电路的电源V4电连接。
较佳地，所述通信总线输出电路是自带交换机功能的双以太网接口。
较佳地，所述接触器控制电路具有3组交直流通用的、且负载能力达10A的大功率继电器。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明可方便接入低压三相交流电动机控制回路中使用，当主回路失压检测电路检测到“晃电”现象(电压瞬时跌落)，控制器通过低功耗使能控制电路自动降低自身功耗，并使用超级电容的储能供电，掉电后可持续工作60秒，当主回路失压检测电路检测到“电压恢复”依据统计的掉电时间间隔，控制器执行“立即重合闸”、“分批延时重合闸”或“失压停车”，实现防晃电功能，以此保证电机不间断运行，保证生产的安全性和连续性。且省去UPS或双电源为控制器供电，大大降低用户使用成本。
附图说明
图1为本发明的整体电路原理框图；
图2为本发明的低功耗使能控制电路的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明的整体电路原理框图，包括微处理器1、主回路失压检测电路2、超级电容储能电路3、低功耗使能控制电路4、接触器控制电路5、遥信状态监测电路(即开关量检测电路)6、通信总线输出电路7、模拟量输出电路8、以及显示按键操作电路9。
如图1所示中，主回路失压检测电路2与微处理器1相连，其可测量至最高AC690V的三相交流电压值，并将“晃电”、“恢复”状态信号传输给微处理器1，主回路失压检测电路2选用现有的电压检测电路。
如图1所示中，超级电容储能电路3与微处理器1相连，为微处理器1供电。
如图1所示中，接触器控制电路5与微处理器1相连，其具有3组交直流通用的、且负载能力达10A的大功率继电器，以实现单向电机、正反转电机的起停控制。
如图1所示中，遥信状态监测电路6与微处理器1相连，遥信状态监测电路6即为现有的开关量检测电路。
如图1所示中，通信总线输出电路7与微处理器1相连，其为自带交换机功能的双以太网接口，采用IP175G交换机芯片，以实现以太网菊花链接线方式。
如图1所示中，模拟量输出电路8与微处理器1相连，模拟量输出电路8为现有技术。
如图1所示中，显示按键操作电路9与微处理器1相连，显示按键操作电路9为现有技术。
如图2所示为本发明的低功耗使能控制电路的原理框图，低功耗使能控制电路4的光耦继电器R1与显示按键操作电路9的电源V1连接；低功耗使能控制电路4的光耦继电器R2与遥信状态监测电路6的电源V2连接；低功耗使能控制电路4的光耦继电器R3与通信总线输出电路7的电源V3连接；低功耗使能控制电路4的光耦继电器R4与模拟量输出电路8的电源V4连接。
如图1和图2所示，本发明的具体工作流程如下：
将本发明的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器连接于电动机主回路中。
当电动机开始正常起动并运行，主回路失压检测电路2检测当前电压值并传输至微处理器1，微处理器1检测到当前电压值达到起动电压值(即75％的额定电压)，此时，开始启动检测是否出现“晃电”现象；反之，若电动机未起动或当前电压值未达到起动电压值，禁止启动检测是否出现“晃电”现象。
当电动机在正常运行态下，此时主回路失压检测电路2检测到当前电压值并传输至微处理器1，微处理器1检测到当前电压值出现跌落并小于整定的失压值Ud，微处理器1开始统计掉电时间间隔，并动作低功耗使能控制电路4和超级电容储能电路3，关闭电动机综合保护控制器的辅助功能电路的电源(显示按键操作电路9的电源V1、遥信状态监测电路6的电源V2、通信总线输出电路7的电源V3、模拟量输出电路8的电源V4)，超级电容持续为控制器供电，使电动机综合保护控制器本身功耗降为最低。
掉电状态下，若主回路失压检测电路2检测到当前电压值并传输至微处理器1，微处理器1检测到当前电压值大于整定的恢复电压值Ur，微处理器1计算掉电时间间隔T，若T小于整定的晃电时间Ta，则微处理器1控制接触器控制电路5执行“立即重合闸”操作；若T大于Ta但小于整定的延时重启时间Tb，则微处理器1控制接触器控制电路5执行“分批延时重合闸”操作；若T大于Tb，则微处理器1控制接触器控制电路5执行“失压停车”(即不合闸)操作。完成相关判据后，微处理器1再次动作低功耗使能控制电路4，恢复控制器辅助功能电路的电源。
本发明设计合理，结构紧凑，超级电容与智能低功耗模式的优化组合可维持控制器60秒的掉电后正常工作时间，可广泛应用于石油、化工、水泥等对不间断持续生产较高要求的企事业单位等领域。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特征在于，其包括微处理器、主回路失压检测电路、超级电容储能电路、低功耗使能控制电路、接触器控制电路和辅助功能电路，所述微处理器分别与主回路失压检测电路、超级电容储能电路、低功耗使能控制电路、接触器控制电路和辅助功能电路电连接；
所述主回路失压检测电路用于检测电动机主回路中的当前电压值并传输至微处理器；
所述微处理器用于检测当前电压值是否达到起动电压值，在为是时启动检测电动机主回路是否存在晃电现象；
所述微处理器还用于检测当前电压值是否达到整定的失压值，在为是时记录当前掉电时刻，并动作低功耗使能控制电路和超级电容储能电路，所述低功耗使能控制电路用于断开辅助功能电路的电源，所述超级电容储能电路用于为微处理器供电；
所述微处理器还用于检测当前电压值是否大于整定的恢复电压值，在为是时记录当前恢复电压时刻，计算掉电时间间隔等于当前恢复电压时刻与当前掉电时刻间的时间间隔；
所述微处理器还用于判断掉电时间间隔是否小于整定的晃电时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行立即重合闸操作，判断掉电时间间隔是否大于整定的晃电时间但小于整定的延时重启时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行分批延时重合闸操作，判断掉电时间间隔是否大于整定的延时重启时间，在为是时微处理器控制接触器控制电路执行失压停车操作。
2.如权利要求1所述的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特征在于，微处理器在完成相关判断后，再次动作低功耗使能控制电路，恢复辅助功能电路的电源。
3.如权利要求1所述的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特征在于，所述辅助功能电路包括遥信状态监测电路、通信总线输出电路、模拟量输出电路、以及显示按键操作电路，所述低功耗使能控制电路包含4个光耦继电器；
所述低功耗使能控制电路的光耦继电器R1与显示按键操作电路的电源V1电连接，光耦继电器R2与遥信状态监测电路的电源V2电连接；光耦继电器R3与通信总线输出电路的电源V3电连接；光耦继电器R4与模拟量输出电路的电源V4电连接。
4.如权利要求1所述的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特征在于，所述通信总线输出电路是自带交换机功能的双以太网接口。
5.如权利要求1所述的具有防晃电功能的电动机综合保护控制器，其特征在于，所述接触器控制电路具有3组交直流通用的、且负载能力达10A的大功率继电器。
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