CN201142568Y - 智能化同步电机失步保护装置 - Google Patents

Abstract

一种智能化同步电机失步保护装置，由信号测取及变换单元及高集成微处理器组成。高集成微处理器包含脉宽检测单元、逻辑计数、失步处理及相应闭锁控制单元；其逻辑控制时序流程为：信号测取及变换单元及闭锁控制单元输出与“与门”输入接口相接，“与门”输出接口与脉宽检测单元、逻辑计数单元输入接口相接，脉宽检测单元、逻辑计数单元输出与“或门”输入接口相接。“或门”输出及闭锁控制单元的另一路输出与“与门”输入相接，“与门”输出端接失步信号处理单元。上述除信号测取及变换单元外其它单元及之间的逻辑时序控制均由高集成微处理器智能化控制完成。本实用新型解决了目前同步电动机励磁装置采用“过负荷”保护兼作失步保护，起不到保障机电设备安全作用之不足。具有较高的失步保护灵敏度、准确性和可靠性，可适用于各类同步电动机和调相机，对于带励和失磁失步，包括堵转失步，都能起到可靠保护作用等优点，具有广泛的适应性，并能进行带载自动再整步，确保电机连续安全稳定运行，可在化工、冶金、水利、石油及电力等各行业中广泛应用。

Description

智能化同步电机失步保护装置

技术领域：

本实用新型属于电工技术领域，具体地说是一种用作同步电动机或同步调相机的失步保护与不减载自动再整步的装置。

背景技术：

同步电动机由于它所具有的一系列优点，尤其是因为它能发送无功功率，支持电网电压，有助于节约和充分利用电能，而得到日益广泛的应用，成为各工矿企业重要的电气设备之一。但同步电动机在运行过程中，不可避免地受到各类扰动(严重超载、电网波动、失励或欠励等)，当这些扰动量达到一定程度，超出电机的稳定性极限，就会引起电机失步。如果失步保护不完善，则失步事故轻则造成生产的中断或工艺流程的混乱，重则还会造成设备损坏和其他严重事故，对工农业生产造成极大的损失。

目前国内、国际失步保护装置有多种：

1、国内目前同步电动机励磁装置大多采用“过负荷”保护兼作失步保护而“过负荷”和“失步”是完全不同性质的两类故障。用过负荷的概念来设计失步保护，或简单的采用过负荷继电器兼失步保护是错误的。实践证明：这样往往会造成失步时拒动或即使动作其时延也会大大加长，因而无法满足失步保护的要求，根本起不到保障机电设备安全作用。

2、国内目前较为先进的失步保护是采用在失步时，其励磁绕组中出现交变感应电流分量，并采用电流互感器进行采样，与记忆闭锁环节相结合，构成失步保护方案，如：阿城继电器厂采用该原理。这种失步保护存在如下缺陷：

1)当电机处于带励失步时丢转不明显，滑差较小或负载堵转滑差很大时，互感器测量误差大，检测灵敏度不够而造成失步时拒动。

2)当转子开路时，互感器同样无法检测出感应交流成份，也会造成拒动。

3、目前国际上失步保护较普遍采用以下几种原理来构成：

1)反映电机定子电压和定子电流之间向量角度变化原理，或采用偏值阻抗型原理构成的失步保护。如：日本的SHM-B型晶体管失步保护继电器，英国的FOS24型失步保护继电器。

2)由检测电机内角及转差频率复合式原理构成的失步保护。如：苏联专利AC.NO353312所指出的继电器。

3)利用励磁电流在电机失步时出现瞬时低电流及其重复频率原理构成的失步保护。如苏联专利A.C.NO373814所提出的继电器。

4)根据电机失步时在其励磁绕组中出现交流感应电流分量，并加转子低电流闭锁原理构成的失步保护。如西德的MS.KAMBL18TS-I型继电器。

但上述各种失步保护都存在一定缺陷，在某些情况下仍会出现拒动或误动，即使失步保护动作往往直接跳闸或需要减载再整步，无不减载再整步功能，影响同步电机连续稳定运行，对工农业生产带来危害，技术性能令人不够满意。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服上述之不足，提供一种应用全数字微电脑控制技术对同步电机各类失步(包括带励失步及失励失步)暂态的过程中转子回路中出现不衰减的感应交变电流分量的波形特征，进行智能分析，来判别失步，对于各类失步不管其滑差大小，装置均能准确动作，无拒动区或误动区。同时可动作于快速灭磁，改善异步驱动特性，进行不减载自动再整步，使电机遇到失步事故时，既保证电机设备的安全性，又使电机能在正常负载情况下，连续稳定运行。技术解决方案：本实用新型由信号测取及变换单元及高集成微处理器组成。其特征在于：高集成微处理器包含着脉宽检测单元、逻辑计数、失步处理及相应闭锁控制单元。1、信号测取及变换单元，利用串接在转子回路中分流器或霍尔元件采样不失真的转子电流信号(毫伏级)，进行比例放大，再与阀值进行比较后得到方波脉冲波形。2，闭锁控制单元，该单元接到开始检测指令后进行失步信号的检测及判别；而在接到停止检测指令后，立即闭锁，停止检测及判别工作。信号测取及变换单元、闭锁控制单元信号经“与门”进入逻辑计数单元及脉宽检测单元。3、逻辑计数单元，1)由信号测取及变换单元得到方波脉冲，本单元对该脉冲进行计数，当连续出现3～7个间隔小于1～3s脉冲时，电机已失步，有本单元发出信号；当以上脉冲不足3～7个而下一个脉冲在1～3s内不出现时计数器清零，重新开始计数。2)对清零回路：当累计达到3～7个，在保护动作信号发出后立即清零；而当累计数不到3～7个，等待1～3s后，如仍无脉冲信号则清零。4、脉宽检测单元，由信号测取及变换单元得到的方波信号，当脉宽大于或等于0.5～0.8s时，发失步信号，电机已失步；如脉宽小于0.5～0.8s，不应误动作。计数后的信号及脉宽检测信号通过“或门”与闭锁控制单元来的信号进入“与门”对输出的失步信号，输入失步信号处理单元，该单元接到检测及判别回路的电机已失步信号，根据失步状况进行智能化处理：(1)快速灭磁—异步驱动—再整步，(2)直接跳闸。上述2-4项所有逻辑控制功能均由高集成微处理器智能化控制完成。

本实用新型基本原理是基于各类电机失步后有一共同特点，即在电机转子回路内会产生不衰减的交流分量并出现低于某一阀值的信号，，并对该信号的波形特征采用微电脑进行智能分析，来判别失步。它能准确快速判断电机失步。对于各类失步不管其滑差大小，装置均能准确动作，且具有不减载自动再整步功能，确保机组连续可靠运行；而当电机不失步时，则不管其振荡多大装置均不误动作。本实用新型的失步保护与不减载自动再整步技术原理及实施手段上均有创新，它不同于国内外同类产品，是一项具备领先水平的创新技术。

本实用新型的显著效果：能使同步电机失步保护的灵敏度、准确性和可靠性得到较大的提高，它可以适用于各种类型的同步电动机和调相机，对于带励和失磁失步，包括堵转失步，都能起到可靠保护作用，具有广泛的适应性，并能进行带载自动再整步，确保电机连续安全稳定运行，从而可以取得巨大的技术经济效益。本装置可在化工、冶金、水利、石油及电力等各行业中广泛应用。

附图说明

附图为本实用新型工作原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型作进一步阐述。

见图，本实用新型由信号测取及变换单元、高集成微处理器组成。高集成微处理器包含脉宽检测、逻辑计数、失步处理及相应的闭锁控制单元，所述信号测取及变换单元，包含分流器或霍尔元件、比例放大电路、阀值鉴别电路。所述逻辑计数单元，包含计数电路、单稳态电路、置“0”电路。其逻辑控制程序流程为：信号测取及变换单元及闭锁控制单元输出与“与门”输入接口相接，“与门”输出接口与脉宽检测单元、逻辑计数单元输入接口相接，脉宽检测单元、逻辑计数单元输出与“或门”输入接口相接。“或门”输出及闭锁控制单元的另一路输出与“与门”输入相接，“与门”输出端接失步信号处理单元。

Claims (2)

1、一种智能化同步电机失步保护装置，由高集成微处理器，信号测取及变换单元组成，其特征在于：高集成微处理器包含脉宽检测单元、逻辑计数及相应闭锁控制单元，信号测取及变换单元及闭锁控制单元输出与“与门”输入接口相接，“与门”输出接口与脉宽检测单元、逻辑计数单元输入接口相接，脉宽检测单元、逻辑计数单元输出与“或门”输入接口相接。“或门”输出及闭锁控制单元的另一路输出与“与门”输入相接，“与门”输出端接失步信号处理单元。除信号测取及变换单元外，其它单元及其之间逻辑时序控制均采用高集成微处理器智能化控制处理完成。

2、按权利要求1所述的智能化同步电机失步保护装置，其特征在于：信号测取及变换单元，包含分流器或霍尔元件、比例放大电路、阀值鉴别电路。高集成微处理器控制核心部分，包含脉宽检测、逻辑计数、失步处理及相应的闭锁控制单元；所述逻辑计数单元，包含计数电路、单稳态电路、置“0”电路。

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