CN217587529U - 一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，所述系统包括继电保护及测控终端、录波单元、电动机状态与缺陷诊断管理器、主站和客户端，所述继电保护及测控终端实时获取电动机的电压和电流的电信息采样值；所述录波单元接收所述电信息采样值，并基于录波参数进行录波以获得录波数据；所述电动机状态与缺陷诊断管理器接收所述电信息采样值和录波数据，建模后对电动机进行实时状态监测和缺陷诊断，将分析与诊断数据传输到所述主站，并可在客户端显示。本实用新型实施例的系统既具备电机机械与电气缺陷早期诊断功能，也具备电机继电保护与测控功能。

Description

一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统

技术领域

本实用新型属于电气设备监测技术领域，具体涉及一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统。

背景技术

低压感应电动机保护装置用于对低压感应电动机进行监测和保护，能够对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、外部故障等多种情况进行保护，还可设有SOE故障事件记录功能，还具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。

传统的380V/690V低压感应电动机继电保护装置安装于低压开关柜或抽屉柜内，继电保护装置仅在电动机发生运行异常或电气故障时对电动机进行保护，发出告警或跳闸指令。此时，电动机损伤和由此引发的非正常停机损失已经造成，无可挽回。特别的，在电动机大通量、满负荷、连续运转工作的石油化工领域，突发的电动机非计划停车，轻则会造成生产设备停车，重则还可能造成环境污染、设备损坏以及人员损伤。

因此，在要求电动机运行具有高可靠性、安全性和持续性的领域，有必要为电动机提供既具有基本的继电保护监测功能，在电动机发生严重故障时，将故障电动机从系统中切除，防止故障扩大；又具有对电动机早期缺陷和故障预警功能的产品，从而能够在电动机缺陷和故障发生初期就给出预警信息，使得运维人员有足够的时间对设备进行有计划的停车和预知检修；。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型实施例提出了一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统。所述继电保护与缺陷在线诊断系统包括继电保护及测控终端、录波单元、电动机状态与缺陷诊断管理器、主站和客户端。所述继电保护及测控终端与所述录波单元连接，实时获取电动机的电信息采样值，并将所述电信息采样值传输到所述录波单元，其中，所述电信息包括电压和电流；所述录波单元分别与所述继电保护及测控终端和电动机状态与缺陷诊断管理器连接，接收所述电信息采样值，并基于录波参数进行录波以获得录波数据，将所述电信息采样值和录波数据传输到所述电动机状态与缺陷诊断管理器；所述电动机状态与缺陷诊断管理器分别与所述录波单元和主站连接，接收所述电信息采样值和录波数据，根据电信息采样值对电动机正常运行特征进行建模后，对电动机进行实时状态监测和缺陷诊断，将分析与诊断数据传输到所述主站；所述主站分别与所述电动机状态与缺陷诊断管理器和客户端连接，接收所述分析与诊断数据，与所述客户端进行数据交互，对所述主站的接入设备进行配置；所述客户端显示与电动机相关的信息，并且能够通过所述客户端输入数据。

在一个实施例中，所述继电保护及测控终端包括继电保护部件和测控部件。

在一个实施例中，所述测控部件包括电压互感器和电流互感器，监测电动机的电压波形和电流波形，实时获取电动机的电压和电流的电信息采样值。

在一个实施例中，所述录波单元包括存储所述电信息采样值的RAM存储器和存储所述录波数据的flash存储器，所述电信息采样值在RAM存储器中循环存储。

在一个实施例中，一个所述录波单元与一个或多个所述继电保护及测控终端连接。

在一个实施例中，所述电动机状态与缺陷诊断管理器为一个或多个，每个所述电动机状态与缺陷诊断管理器连接多个所述录波单元。

在一个实施例中，所述继电保护及测控终端通过RS485接口接入到所述录波单元，一个所述继电保护及测控终端的RS485链路与所述录波单元的RS485接口一对一连接。

在一个实施例中，一个所述录波单元连接多个所述继电保护及测控终端，所述录波单元通过一路RJ45接口，将所述电信息采样值和录波数据传输到所述电动机状态与缺陷诊断管理器。

在一个实施例中，所述录波单元包括数据转换部件，将多路RS485总线数据转换为一路RJ45总线数据。

在一个实施例中，所述电动机状态与缺陷诊断管理器通过交换机接入主站。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提出的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，基于电动机传统继电保护装置的电动机三相电压和三相电流采样，将采样数据上传到电动机状态与缺陷诊断管理器，由电动机状态与缺陷诊断管理器对所接入电动进行实时在线状态分析与缺陷诊断。

本实用新型实施例的系统不新增采集模块，不新增电压电流互感器，对电动机的监测诊断属于非侵入式技术。本实用新型实施例的系统既具备电机机械与电气缺陷早期诊断功能，也具备电机继电保护与测控功能。本实用新型实施例的系统能对电动机的机械与电气缺陷做出全面的监测与诊断，明确缺陷类型和缺陷严重程度，减小维修难度、提高维修效率、降低维修成本，有利于减少巡检次数、提高巡检针对性。并且，系统在缺陷发生早期即能够做出诊断与预警，有利于用户提前规划检修，减少非计划停机，提高设备运行寿命，减少严重事故以及次生灾害的发生。本实用新型有利于降低企业所需的人力和时间成本，减少非计划停机带来的损失，提高企业生产效率，为企业创造巨大的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例提出的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。

本实用新型实施例提出了一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，如图1所示。

所述系统包括继电保护及测控终端、录波单元、电动机状态与缺陷诊断管理器、主站和客户端。

所述继电保护及测控终端安装于低压开关柜或抽屉柜内，实时采集所述电动机的电压和电流的电信息采样值，并将采集到的所述电信息采样值传输到所述录波单元。所述继电保护及测控终端为一个或多个，每个所述继电保护及测控终端能够对一个电动机进行监控。

所述继电保护及测控终端包括继电保护部件和测控部件。

所述继电保护部件能够实现短路保护、堵转保护、起动超时保护、过载保护、欠电流保护、欠功率保护、接地保护、漏电保护、不平衡保护、断相保护、过电压保护、欠电压保护、外部故障保护、过热保护、相序保护、tE时间保护、大电流闭锁出口和接触器失灵保护等功能。

所述测控部件能够进行开关量采集、模拟量采集、遥测值计算和电机启停控制。所述测控部件包括电压互感器和电流互感器，监测电动机的电压波形和电流波形，实时采集电动机的电压和电流的电信息采样值。

在本实施例中，所述继电保护及测控终端通过RS485接口接入到所述录波单元，一个所述继电保护及测控终端的RS485链路与所述录波单元的RS485接口一对一连接。

所述录波单元优选的临近低压开关柜或抽屉柜部署，实时接收所述继电保护及测控终端传输的电信息采样值，并基于录波参数进行录波，将所述电信息采样值和录波数据实时传输到所述电动机状态与缺陷诊断管理器。其中，所述录波参数是由所述主站配置的与电动机故障、系统扰动相关联的参数，当满足相关录波参数时，所述录波单元能够实时记录该时段全过程中线路上的三相电流、零序电流的波形数据以及母线上三相电压、零序电压的波形数据。

所述录波单元包括存储所述电信息采样值的RAM存储器和存储所述录波数据的flash存储器，所述电信息采样值在RAM存储器中循环存储。

在本实施例中，一个所述录波单元通过RS485接口连接多个所述继电保护及测控终端，从而一个录波单元能够接收多个继电保护及测控终端传输的电信息采样值。所述录波单元通过一路RJ45接口，将所述电信息采样值和录波数据传输到电动机状态与缺陷诊断管理器。由此，所述录波单元还包括数据转换部件，将多路RS485总线数据转换为一路RJ45总线数据，能够有效的减少了开关柜或抽屉柜外接通信线的数量，增加通信距离和数据传输可靠性。

所述电动机状态与缺陷诊断管理器可采用集中组屏安装部署方式。所述电动机状态与缺陷诊断管理器接收所述录波单元传输的电信息采样值和录波数据，根据电信息采样值对电动机正常运行特征进行建模后，并对电动机进行实时状态监测和缺陷诊断，将分析与诊断数据传输到所述主站，适于对电动机故障进行早期诊断与预警，有利于用户提前规划检修，减少非计划停机，减少严重事故以及次生灾害的发生。

所述电动机状态与缺陷诊断管理器对电动机的实时状态监测和缺陷诊断包括：所述电动机状态与缺陷诊断管理器根据设定的电动机参数，以及录波单元传输的电信息采样值，对电动机正常运行状态下的特征模型进行训练学习。训练学习完成后，进入实时缺陷诊断。其中，所述电动机状态与缺陷诊断管理器接收来自录波单元传输的电信息采样值和录波数据，根据电动机正常运行状态下的特征模型，对电动机机械与电气缺陷进行实时在线诊断，分析诊断出电动机的运行状态、缺陷类型和缺陷原因，并将诊断数据传输到主站。

基于电信息采样值和录波数据，所述电动机状态与缺陷诊断管理器能够进行三相交流感应电动机机械缺陷和电气缺陷的实时在线诊断。其中，所述机械缺陷包括典型轴承缺陷、轴承窜动缺陷、偏心与松动类缺陷等；所述电气缺陷包括匝间/相间绝缘劣化、接触不良、相对地绝缘劣化、断条/端环开裂缺陷等。

可选择的，一个所述电动机状态与缺陷诊断管理器能够连接多个所述录波单元，从对所有接入的电动机进行实时在线诊断与管理。

优选的，所述电动机状态与缺陷诊断管理器通过RJ45接口接入交换机，并通过交换机接入主站系统。

所述主站可部署于本地，例如部署在主控室、监控室、集控室或调度室。所述主站也可以部署在云端，此时所述电动机状态与缺陷诊断管理器经交换机通过无线路由器与云端的主站进行数据交互。

所述主站包括服务器，接收所述电动机状态与缺陷诊断管理器传输的分析与诊断数据，与所述客户端进行数据交互，以及存储数据。

所述主站能够进行实时数据、历史数据、报表管理、电机管理、电机参数配置、用户管理和系统管理，能够进行日报查询、月报查询、诊断报告查询与导出，对比电机运行历史状态和历史环境。

所述主站通过交换机还能够利用客户端交互页面对所述主站的接入设备进行配置，包括配置接入设备的通讯地址、继电保护参数、电动机参数和/或录波参数。所述系统为电动机状态与缺陷诊断管理器、录波单元分配IP地址。

所述继电保护设备参数包括短路保护电流定值、短路保护时间定值、堵转保护电流定值、堵转保护时间、电机起动时间、起动超时时间、过载保护电流定值和过载保护时间定值等；所述电动机参数包括电机额定功率、电机额定电压、电机额定电流、电机效率、CT变比、电动机转子槽数、电动机类型和电动机接线形式等；所述录波参数包括相电流突变量启动定值、相电压突变启动定值、负序电压启动定值、零序电压启动定值、频率越下限启动定值和频率越上限启动定值等。其中，对继电保护设备参数、电动机参数、录波参数的配置如下：

所述主站将继电保护设备参数、电动机参数、录波参数发送给电动机状态与缺陷诊断管理器。电动机状态与缺陷诊断管理器接收并存储电动机参数，将继电保护设备参数和录波参数转发给录波单元。录波单元接收并存储继电保护设备参数与录波参数并存储，启动与所配置继电保护设备的通讯与数据交互。

此外，继电保护设备参数、电动机参数和录波参数可以通过所述主站从继电保护设备、录波单元读取，并在客户端页面显示。

所述客户端能够显示与电动机相关的信息，并且能够通过所述客户端输入数据。

所述客户端能够显示电机基本信息、电机诊断状态、电机运行状态监测值、电机运行环境监测值、电机运行事件、缺陷诊断光字牌、机械与电气健康值、机械与电气劣化曲线，以树形图的方式呈现电机所在厂站、区域、班组等分组信息，以主接线方式呈现电机所在厂站、变电所、配电室、母线等分组信息，以不同颜色显示不同等级的分析与诊断数据/缺陷严重程度。

所述系统的工作过程如下：

所述主站对接入主站的终端信息进行配置；

所述继电保护及测控终端实时采集电动机的电信息采样值，并将采样值实时传输到录波单元；

所述录波单元实时接收继电保护及测控终端传输的采样值，通过RAM循环存储，并根据录波参数判别是否启动录波，录波数据存储在外部数据flash中；

所述录波单元实时将各继电保护及测控终端传输的电信息采样值或生成的录波数据传输到电动机状态与缺陷诊断管理器；

所述电动机状态与缺陷诊断管理器接收来自录波单元传输的电信息采样值和录波数据后，对电信息采样值和录波数据进行分析，诊断出电动机的状态、缺陷类型和缺陷严重程度，将分析与诊断数据通过交换机传输到主站；

所述主站接收电动机状态与缺陷诊断管理器传输的分析与诊断数据，发送给客户端进行显示，并根据分析与诊断数据发出警告或提示，以供值班人员查看并根据信息执行相应动作。

此外，在本实施例中，所述系统还具有在线升级维护功能。具体的，电动机状态与缺陷诊断管理器通过RJ45接口接入交换机，为每台电动机状态与缺陷诊断管理器分配一个IP地址；录波单元通过RJ45接口接入电动机状态与缺陷诊断管理器，为每台录波单元分配一个IP地址；录波单元每路RS485接口连接一台继电保护及测控终端，每路RS485接口映射为录波单元IP地址的一个端口。即可通过IP地址访问电动机状态与缺陷诊断管理器，以及通过IP地址和不同端口访问所连接的录波单元和继电保护及测控终端。

在一个实施例中，系统可对一台电动机状态与缺陷诊断管理器单独进行升级，也可对多个电动机状态与缺陷诊断管理器进行批量升级。系统可对一台录波单元单独进行升级，也可对多个录波单元进行批量升级。同样，系统可对一台继电保护及测控终端单独进行升级，也可对多个继电保护及测控终端进行批量升级。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述继电保护与缺陷在线诊断系统包括继电保护及测控终端、录波单元、电动机状态与缺陷诊断管理器、主站和客户端，

所述继电保护及测控终端与所述录波单元连接，实时获取电动机的电信息采样值，并将所述电信息采样值传输到所述录波单元，其中，所述电信息包括电压和电流；

所述录波单元分别与所述继电保护及测控终端和电动机状态与缺陷诊断管理器连接，接收所述电信息采样值，并基于录波参数进行录波以获得录波数据，将所述电信息采样值和录波数据传输到所述电动机状态与缺陷诊断管理器；

所述电动机状态与缺陷诊断管理器分别与所述录波单元和主站连接，接收所述电信息采样值和录波数据，根据电信息采样值对电动机正常运行特征进行建模后，对电动机进行实时状态监测和缺陷诊断，将分析与诊断数据传输到所述主站；

所述主站分别与所述电动机状态与缺陷诊断管理器和客户端连接，接收所述分析与诊断数据，与所述客户端进行数据交互，对所述主站的接入设备进行配置；

所述客户端显示与电动机相关的信息，并且能够通过所述客户端输入数据。

2.如权利要求1所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述继电保护及测控终端包括继电保护部件和测控部件。

3.如权利要求2所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述测控部件包括电压互感器和电流互感器，监测电动机的电压波形和电流波形，实时获取电动机的电压和电流的电信息采样值。

4.如权利要求1所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述录波单元包括存储所述电信息采样值的RAM存储器和存储所述录波数据的flash存储器，所述电信息采样值在RAM存储器中循环存储。

5.如权利要求1所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，一个所述录波单元与一个或多个所述继电保护及测控终端连接。

6.如权利要求5所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述电动机状态与缺陷诊断管理器为一个或多个，每个所述电动机状态与缺陷诊断管理器连接多个所述录波单元。

7.如权利要求1所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述继电保护及测控终端通过RS485接口接入到所述录波单元，一个所述继电保护及测控终端的RS485链路与所述录波单元的RS485接口一对一连接。

8.如权利要求7所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，一个所述录波单元连接多个所述继电保护及测控终端，所述录波单元通过一路RJ45接口，将所述电信息采样值和录波数据传输到所述电动机状态与缺陷诊断管理器。

9.如权利要求8所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述录波单元包括数据转换部件，将多路RS485总线数据转换为一路RJ45总线数据。

10.如权利要求1或9所述的适用于低压感应电动机的继电保护与缺陷在线诊断系统，其特征在于，所述电动机状态与缺陷诊断管理器通过交换机接入主站。

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