CN212627121U - 预警型ac380v电动机保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种预警型AC380V电动机保护系统，涉及AC380V三相交流电动机保护技术领域。本实用新型包括信号采集装置，专用计量芯片，信号调理装置，边缘计算装置，控制器，显示屏及按键集成装置，保护信号输出装置和通讯装置。其中信号采集装置包括三相电压互感器，三相电流互感器，剩余电流互感器，开关量输入单元，振动检测单元和温度检测单元。边缘计算装置分别与开关量输入单元，专用计量芯片和信号调理装置连接，边缘计算装置用于汇总电动机运行信号并进行边缘计算，并每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标。本实用新型实施例实现早中期微弱的隐患数据特征不会被忽视的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及AC380V三相交流电动机保护技术领域，具体涉及一种预警型AC380V电动机保护系统。
背景技术
电动机是作为动力设备的主力军，应用于人类社会的各行各业。其中，在现代化、自动化生产的快速发展这样的大背景下，AC380V三相交流电动机的应用更是极大地方便了人们的生活。正是因为如此，电动机的安全问题日益受到人们的重视。
目前，AC380V三相交流电动机保护技术领域中现有的技术方案主要以本地化的电动机保护为特点，同时出现了少量的应用无线通讯和物联网技术的保护方案，如授权公告号为CN209608331U的《一种高精度电动机保护装置》这一实用新型专利。该专利应用了物联网技术远程传输报警事件信息、电动机运行状态，人们也可以远程设置报警参数。
但是，上述专利无法充分利用高频采集到的运行中的电动机的各项电气参数。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种预警型AC380V电动机保护系统，解决了现有的AC380V电动机保护方案无法充分利用高频采集的运行中的电动机的各项电气参数的技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
一种预警型AC380V电动机保护系统，电机保护系统包括：
信号采集装置，包括三相电压互感器，三相电流互感器，剩余电流互感器和开关量输入单元，信号采集装置用于采集电动机运行信号；
专用计量芯片，专用计量芯片分别与三相电压互感器，三相电流互感器连接，专用计量芯片用于接收并计算电动机运行信号；
信号调理装置，信号调理装置分别与三相电流互感器，剩余电流互感器连接，信号调理装置用于调整电动机运行信号；
边缘计算装置，边缘计算装置分别与开关量输入单元，专用计量芯片和信号调理装置连接，边缘计算装置用于汇总电动机运行信号并进行边缘计算，并每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标，新参数指标为三相平均基波剩余有功电能；
电机保护系统还包括控制器，保护信号输出装置和通讯装置；
控制器分别与边缘计算装置，显示屏及按键集成装置连接，控制器用于接收并计算边缘计算装置，用于通过保护信号输出装置输出保护动作信号，用于通过通讯装置输出数据；
保护信号输出装置还用于向所保护的电动机发送控制信号；
通讯装置还用于与云端服务器进行信息交互。
优选的，三相平均基波剩余有功电能为：Ua×Is×|cosA|、Ub×Is×|cosB|和Uc×Is×|cosC|三者均值的时间积分，其中Ua、Ub、Uc为电动机AC380V回路的三相基波负载电压，Is为基波剩余电流，A、B、C为三相基波负载电压与基波剩余电流的相位角。
优选的，信号采集装置还包括振动检测单元和温度检测单元，振动检测单元和温度检测单元均与边缘计算装置连接，振动检测单元用于检测电动机机械振动故障情况，温度检测单元用于检测电动机AC380V回路的温度，边缘计算装置还用于接收并计算振动检测单元和温度检测单元输入的数据信息。
优选的，电机保护系统还包括显示屏及按键集成装置，显示屏及按键集成装置与控制器连接，显示屏及按键集成装置用于显示控制器输出的数据，还用于操作人员向控制器输入按键指令，控制器还用于接收并计算显示屏及按键集成装置输入的数据。
优选的，专用计量芯片型号为ATT7022EU。
优选的，边缘计算装置内置芯片型号为STM32F103RET6。
优选的，控制器内置芯片型号为STM32F103RDT6。
优选的，通讯装置用于根据控制器的计算结果向云端服务器以RS485通讯方式输出数据，或根据云端服务器的指令向控制器输入控制信号。
优选的，通讯装置还用于通过外置的通讯终端向云端服务器以RS485通讯方式输出数据。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种预警型AC380V电动机保护系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：本实用新型通过设置边缘计算装置，每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标：三相平均基波剩余有功电能，在保留了早期隐患数据特征的同时，大幅压缩了需要向云端传输的数据量。信号采集装置高频采集运行中的电动机的各项电气参数后，不会再受限于通讯装置的带宽或云端服务器的处理能力而不得不采取抽样上传方案，即放弃绝大部分采样结果。进而，早中期微弱的隐患数据特征不会被忽视，有助于操作人员提前发现AC380V电动机存在的电气隐患，从而有更大可能避免突发断电停机事故带来的危害和损失，还能为定期检修时的消缺工作提供指导意见。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种预警型AC380V电动机保护系统的一实施例；
图2为信号采集装置内部结构示意图；
图3为一种预警型AC380V电动机保护系统的另一实施例。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本申请实施例通过提供一种预警型AC380V电动机保护系统，解决了现有的AC380V电动机保护方案无法充分利用高频采集的运行中的电动机的各项电气参数的技术问题，实现早中期微弱的隐患数据特征不会被忽视的技术效果。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本实用新型通过设置边缘计算装置每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标：三相平均基波剩余有功电能。在保留了早期隐患数据特征的同时，大幅压缩了数据量。信号采集装置高频采集运行中的电动机的各项电气参数后，不会受限于通讯装置的带宽和云端服务器的处理能力。进而，早期微弱的隐患数据特征不会被忽视，有助于操作人员提前发现AC380V电动机存在的电气隐患，避免了突发的断电停机情况带来的危害和损失，也能为定期检修时的消缺工作提供指导意见。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例：
本申请实施例提供了一种预警型AC380V电动机保护系统，如图1所示，本实用新型实施例包括：信号采集装置，专用计量芯片，信号调理装置，边缘计算装置，控制器，显示屏及按键集成装置，保护信号输出装置和通讯装置。
如图2所示，信号采集装置包括三相电压互感器，三相电流互感器，剩余电流互感器，开关量输入单元，振动检测单元(可选配)和温度检测单元(可选配)。信号采集装置用于采集电动机运行信号，其中三相电压互感器用于测量电动机AC380V回路三相电压，三相电路互感器用于测量电动机AC380V回路三相电流，剩余电流互感器用于测量电动机AC380V回路的剩余电流，开关量输入单元用于控制整个系统的运行与关闭，振动检测单元用于检测电动机机械振动故障情况，温度检测单元用于检测电动机AC380V回路的温度。
专用计量芯片，专用计量芯片分别与三相电压互感器，三相电流互感器连接，专用计量芯片用于接收并计算电动机运行信号。具体的，专用计量芯片型号为ATT7022EU，用于根据三相电压和三相电流信号实时计算并生成三相总功率、三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数的实时参数。
信号调理装置，信号调理装置分别与三相电流互感器，剩余电流互感器连接，信号调理装置用于调整电动机运行信号。具体的，信号调理装置用于将三相电流和剩余电流信号调整为可以被边缘计算装置内置芯片可以接收并计算的形式。这里的边缘计算装置内置芯片可以接收并计算的形式是指芯片对输入信号(都是电压信号)的电压有最大值限制，所以需要将可能的信号大小和芯片的最大值限制之间做一个处理。本申请实施例中，信号调理装置实质上是做了一个3000比1的幅度压缩，以确保三相电压互感器，三相电流互感器，剩余电流互感器采集的电动机运行信号不超过芯片的输入最大值限制。
如图3所示，边缘计算装置分别与开关量输入单元，专用计量芯片，信号调理装置，振动检测单元和温度检测单元连接。边缘计算装置内置芯片型号为STM32F103RET6，用于汇总电动机运行信号并进行边缘计算，每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标，新参数指标为三相平均基波剩余有功电能：Ua×Is×|cosA|、Ub×Is×|cosB|和Uc×Is×|cosC|三者均值的时间积分，其中Ua、Ub、Uc为电动机AC380V回路的三相基波负载电压，Is为基波剩余电流，A、B、C为三相基波负载电压与基波剩余电流的相位角。如此一来，信号采集装置高频采集运行中的电动机的各项电气参数后，不会受限于通讯装置的带宽和云端服务器的处理能力。进而，早中期微弱的隐患数据特征不会被忽视，有助于操作人员提前发现AC380V电动机存在的电气隐患，避免了突发的断电停机情况带来的危害和损失，也能为定期检修时的消缺工作提供指导意见。
边缘计算装置还用于接收并计算振动检测单元和温度检测单元输入的数据信息。
本实用新型实施例还包括控制器，显示屏及按键集成装置，保护信号输出装置和通讯装置。
控制器分别与边缘计算装置，显示屏及按键集成装置连接，用于接收并计算边缘计算装置，显示屏及按键集成装置输入的数据，用于通过保护信号输出装置输出保护动作信号，用于通过通讯装置输出数据，还用于通过显示屏及按键集成装置显示数据，控制器内置芯片型号为STM32F103RDT6。
显示屏及按键集成装置还用于显示控制器输出的数据，还用于操作人员向控制器输入按键指令。
保护信号输出装置还用于向所保护的电动机发送控制信号。
通讯装置还用于与云端服务器进行信息交互。具体的，通讯模块用于根据控制器计算结果向云端服务器或通过通讯终端向云端服务器以RS485通讯方式输出数据，或根据云端服务器的指令向控制器输入控制信号。这样一来，本实用新型实施例完善了了早中期电气安全隐患的监测预警功能。而且本实用新型实施例所使用的硬件成本很低，帮助操作人员及时发现电动机安全隐患的同时，减少了资金上的投入。
综上，与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本实用新型通过设置边缘计算装置，每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标：三相平均基波剩余有功电能，在保留了早期隐患数据特征的同时，大幅压缩了需要向云端传输的数据量。信号采集装置高频采集运行中的电动机的各项电气参数后，不会再受限于通讯装置的带宽或云端服务器的处理能力而不得不采取抽样上传方案，即放弃绝大部分采样结果。进而，早中期微弱的隐患数据特征不会被忽视，有助于操作人员提前发现AC380V电动机存在的电气隐患，从而有更大可能避免突发断电停机事故带来的危害和损失，还能为定期检修时的消缺工作提供指导意见。
2、本实用新型实施例完善了了早中期电气安全隐患的监测预警功能。
3、本实用新型实施例所使用的硬件成本很低，帮助操作人员及时发现电动机安全隐患的同时，减少了资金上的投入。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，电机保护系统包括：
信号采集装置，包括三相电压互感器，三相电流互感器，剩余电流互感器和开关量输入单元，信号采集装置用于采集电动机运行信号；
专用计量芯片，专用计量芯片分别与三相电压互感器，三相电流互感器连接，专用计量芯片用于接收并计算电动机运行信号；
信号调理装置，信号调理装置分别与三相电流互感器，剩余电流互感器连接，信号调理装置用于调整电动机运行信号；
边缘计算装置，边缘计算装置分别与开关量输入单元，专用计量芯片和信号调理装置连接，边缘计算装置用于汇总电动机运行信号并进行边缘计算，并每隔预设时间段计算出代表该时间段绝缘隐患程度的新参数指标，新参数指标为三相平均基波剩余有功电能；
电机保护系统还包括控制器，保护信号输出装置和通讯装置；
控制器分别与边缘计算装置，显示屏及按键集成装置连接，控制器用于接收并计算边缘计算装置，用于通过保护信号输出装置输出保护动作信号，用于通过通讯装置输出数据；
保护信号输出装置还用于向所保护的电动机发送控制信号；
通讯装置还用于与云端服务器进行信息交互。
2.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，三相平均基波剩余有功电能为：Ua×Is×|cosA|、Ub×Is×|cosB|和Uc×Is×|cosC|三者均值的时间积分，其中Ua、Ub、Uc为电动机AC380V回路的三相基波负载电压，Is为基波剩余电流，A、B、C为三相基波负载电压与基波剩余电流的相位角。
3.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，信号采集装置还包括振动检测单元和温度检测单元，振动检测单元和温度检测单元均与边缘计算装置连接，振动检测单元用于检测电动机机械振动故障情况，温度检测单元用于检测电动机AC380V回路的温度，边缘计算装置还用于接收并计算振动检测单元和温度检测单元输入的数据信息。
4.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，电机保护系统还包括显示屏及按键集成装置，显示屏及按键集成装置与控制器连接，显示屏及按键集成装置用于显示控制器输出的数据，还用于操作人员向控制器输入按键指令，控制器还用于接收并计算显示屏及按键集成装置输入的数据。
5.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，专用计量芯片型号为ATT7022EU。
6.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，边缘计算装置内置芯片型号为STM32F103RET6。
7.如权利要求1所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，控制器内置芯片型号为STM32F103RDT6。
8.如权利要求1～6任一项所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，通讯装置用于根据控制器的计算结果向云端服务器以RS485通讯方式输出数据，或根据云端服务器的指令向控制器输入控制信号。
9.如权利要求7所述的预警型AC380V电动机保护系统，其特征在于，通讯装置还用于通过外置的通讯终端向云端服务器以RS485通讯方式输出数据。
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| CN202021334285.XU CN212627121U (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 预警型ac380v电动机保护系统 |
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