CN219123919U - 一种电机保护系统及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机保护系统及装置，涉及电力设备技术领域，应用于隔离开关电动机构，隔离开关电动机构包括交流接触器和电机，交流接触器的一端用于连接三相电源，另一端与电机连接；电机保护系统包括：输出检测模块，用于检测电机的工作电流和工作电压；相序检测模块，用于检测三相电源的相序；电机保护模块，用于调整交流接触器的线圈的通电状态；主控模块，分别与输出检测模块、相序检测模块和电机保护模块连接；电源模块，用于为主控模块供电。本实用新型实施例的电机保护系统能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机进行保护。

Description

一种电机保护系统及装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，特别涉及一种电机保护系统及装置。

背景技术

在高压开关设备中，隔离开关的使用量是最大的，在高压电网中起到隔离线路、建立可靠绝缘间隙的作用，隔离开关还用于换接线路以及变换母线接线方式。隔离开关性能的好坏直接影响电网的安全运行，是高压电网中最重要的设备之一。

在运行过程中，隔离开关长期受污秽、雨水、温度等因素的影响，常常出转动部位卡涩、锈蚀、堵转等机械故障，可能导致隔离开关分合不到位、操作力矩增大、机械传动部件强度下降，当电动隔离开关出现堵转时可能引起绝缘子断裂、传动机构损坏变形、电动机构损坏等事故，严重危及运行操作人员的生命安全，甚至会造成大面积设备停电事故的发生，严重地影响设备的供电可靠性和电力系统的稳定运行。目前在隔离开关电动机构中，采用热继电器来保护电机，热继电器是一种延时动作的保护装置，不能及时动作从而对电机进行保护，安全性低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电机保护系统，能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机进行保护。

本实用新型还提出了一种电机保护装置。

根据本实用新型第一方面实施例的电机保护系统，应用于隔离开关电动机构，所述隔离开关电动机构包括交流接触器和电机，所述交流接触器的一端用于连接三相电源，另一端与所述电机连接；所述电机保护系统包括：

输出检测模块，用于检测所述电机的工作电流和工作电压；

相序检测模块，用于检测所述三相电源的相序；

电机保护模块，用于调整所述交流接触器的线圈的通电状态；

主控模块，分别与所述输出检测模块、所述相序检测模块和所述电机保护模块连接；

电源模块，用于为所述主控模块供电。

根据本实用新型实施例的电机保护系统，至少具有如下有益效果：

通过输出检测模块可以实时检测电机的工作电流和工作电压，通过相序检测模块可以检测三相电源的相序，在输出检测模块检测到出现过载、断相、过压、欠压等非正常工作状态时，或相序检测模块检测到相序错误时，通过电机保护模块使得交流接触器的线圈不通电，从而断开交流接触器，使得三相电源无法接入电机，以保护电机。本实用新型实施例的电机保护系统能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机进行保护。

根据本实用新型的一些实施例，所述相序检测模块包括相互并联的三个子检测单元，每个所述子检测单元皆包括：

稳压二极管，其负极与所述三相电源中的第一相连接；

三极管，其基极与所述稳压二极管的正极连接，发射极用于连接外部电源；

第一电阻，其一端与所述三极管的集电极连接，另一端与所述主控模块连接；

第二电阻，其一端分别与所述稳压二极管的正极和所述三极管的基极连接，另一端与所述三相电源中的第二相连接，且所述第一相与所述第二相为相邻两相。

根据本实用新型的一些实施例，所述电源模块具有第一电源输入端和第二电源输入端；每个所述子检测单元还包括：

滤波电阻，其一端与所述稳压二极管的负极连接；

滤波电容，并联在所述滤波电阻的两端之间；

第一二极管，其正极分别与所述滤波电阻的另一端、所述滤波电容连接，负极与所述第一电源输入端连接；

第二二极管，其负极分别与所述滤波电阻的所述另一端、所述滤波电容连接，正极与所述第二电源输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述交流接触器包括正转接触器和反转接触器，所述正转接触器的线圈和所述反转接触器的线圈并联后构成并联结构，所述并联结构的一端与所述三相电源连接，另一端用于连接地线；所述电机保护模块采用第一继电器，所述第一继电器的常开触点的两端串联在所述并联结构的所述另一端与所述地线之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机保护系统还包括：

故障显示单元，其一端分别与所述三相电源和所述并联结构的所述一端连接；

第二继电器，其常开触点的一端与所述故障显示单元的另一端连接，另一端分别与所述第一继电器的常开触点和所述地线连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述故障显示单元采用LED灯。

根据本实用新型的一些实施例，所述输出检测模块包括：

电流传感器，用于检测所述电机的所述工作电流；

电压检测模块，用于检测所述电机的所述工作电压。

根据本实用新型第二方面实施例的电机保护装置，包括壳体以及设于所述壳体内的如上述第一方面实施例所述的电机保护系统。

根据本实用新型实施例的电机保护装置，至少具有如下有益效果：

将电机保护装置设置在隔离开关电动机构中，通过电机保护系统可以实时检测电机的工作电流、工作电压和三相电源的相序，在检测到出现过载、断相、过压、欠压、相序错误等非正常工作状态时，控制调整交流接触器的线圈不通电，从而断开交流接触器，使得三相电源无法接入电机，以保护电机。本实用新型实施例的电机保护装置能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机进行保护。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例的电机保护系统的连接示意图；

图2为本实用新型实施例的相序检测模块的电气原理图；

图3为本实用新型实施例的电源模块的电气原理图；

图4为本实用新型实施例的第一继电器和第二继电器的电气原理图；

图5为本实用新型实施例的电流传感器的电气原理图；

图6为本实用新型实施例的主控模块的电气原理图。

附图标号：

交流接触器100、正转接触器110、反转接触器120；

电机200；

电机保护系统300、电机保护模块310、故障显示单元320、第二继电器330。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型的电机保护系统300，首先对隔离开关电动机构进行一个简单叙述。如图1所示，隔离开关电动机构包括交流接触器100和电机200，交流接触器100的一端用于连接三相电源，另一端与电机200连接，交流接触器100包括正转接触器110和反转接触器120，1KM表示正转接触器110的线圈，2KM表示反转接触器120的线圈，1KMA表示正转接触器110的主触点，1KMB表示正转接触器110的辅助触点，2KMA表示反转接触器120的主触点，2KMB表示反转接触器120的辅助触点，1SA表示远方就地切换开关，1SBes表示停止按钮，1SBst表示正转按钮，2SBst表示反转按钮，1QF和2QF皆表示断路器。当按下正转按钮1SBst，正转接触器110的线圈1KM得电，正转接触器110会吸合，电机200从而正转。反转按钮2SBst和停止按钮1SBes的工作过程不再赘述。

下面将结合图1至图6对本实用新型第一方面实施例的电机保护系统300进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，并非全部实施例。

根据本实用新型第一方面实施例的电机保护系统300，应用于隔离开关电动机构，隔离开关电动机构包括交流接触器100和电机200，交流接触器100的一端用于连接三相电源，另一端与电机200连接；电机保护系统300包括输出检测模块、相序检测模块、电机保护模块310、主控模块和电源模块。输出检测模块，用于检测电机200的工作电流和工作电压；相序检测模块，用于检测三相电源的相序；电机保护模块310，用于调整交流接触器100的线圈的通电状态；主控模块，分别与输出检测模块、相序检测模块和电机保护模块310连接；电源模块，用于为主控模块供电。

输出检测模块的电流检测可以采用电流互感器或电流传感器，通过三相导线穿芯式进行电机200的工作电流采集，不需要断开主回路，简化了接线。电压检测可以采用多种方式，不能看作是对本实用新型的限定。输出检测模块实时检测电机200的工作电流和工作电压，并将检测结果传输至主控模块，当出现过载、断相、过压、欠压等非正常工作状态时，主控模块控制电机保护模块310动作，断开交流接触器100，从而使得三相电源无法接入电机200，以保护电机200。

相序检测采用过零点的方法，分别将三相电源输出的三相正弦交流电的过零信号作为主控模块外部中断的触发源，主控模块通过外部信号申请中断的时间先后判断三相正弦交流电的相序。将U相电压申请中断的时间记为Ta，将V相电压申请中断的时间记为Tb，将W相电压申请中断的时间记为Tc，当Ta<Tb<Tc、Tb<Tc<Ta且Tc<Ta<Tb时为正序，当Ta>Tb>Tc、Tb>Tc>Ta且Tc>Ta>Tb时为负序，其它时序为相序错误，主控模块则控制电机保护模块310动作，断开交流接触器100，从而使得三相电源无法接入电机200，以保护电机200。需要说明的是，相序检测模块的工作原理为本领域技术人员可知的现有技术，主控模块可以通过简单的高低电平区分等方式判断外部信号申请中断的时间先后，具体判断过程和主控模块的具体电路结构不能看作是对本实用新型的限定。

主控模块的核心片可以采用STM32G030F6P6，也可以采用其他型号的核心片。电源模块的核心片可以采用SPX3819M5-L-3-3/TR，具有低压降和低噪声输出，还具有反向电池保护、电流限制和热关机的功能。另外，电源模块可以将上述三相电源作为输入，转换成直流电压供给主控模块。需要说明的是，主控模块和电源模块的工作原理皆为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述，具体的核心片型号不能看作是对本实用新型的限定。

根据本实用新型实施例的电机保护系统300，通过输出检测模块可以实时检测电机200的工作电流和工作电压，通过相序检测模块可以检测三相电源的相序，在输出检测模块检测到出现过载、断相、过压、欠压等非正常工作状态时，或相序检测模块检测到相序错误时，通过电机保护模块310使得交流接触器100的线圈不通电，从而断开交流接触器100，使得三相电源无法接入电机200，以保护电机200。本实用新型实施例的电机保护系统300能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机200进行保护。

在本实用新型的一些实施例中，参考图2，相序检测模块包括相互并联的三个子检测单元，每个子检测单元皆包括稳压二极管、三极管、第一电阻和第二电阻。稳压二极管，其负极与三相电源中的第一相连接；三极管，其基极与稳压二极管的正极连接，发射极用于连接外部电源；第一电阻，其一端与三极管的集电极连接，另一端与主控模块连接；第二电阻，其一端分别与稳压二极管的正极和三极管的基极连接，另一端与三相电源中的第二相连接，且第一相与第二相为相邻两相。通过三相电源输入的三相正弦交流电可以改变三极管的基极电压，实现对三极管集电极和发射极导通和关断的控制。在三极管的集电极和发射极导通后，输出电压至主控模块，可以使得主控模块通过接收到输出电压的时间先后判断三相正弦交流电的相序，从而判断相序是否正确，当检测到相序错误时，主控模块控制电机保护模块310动作，断开交流接触器100，从而使得三相电源无法接入电机200，以保护电机200。需要说明的是，相序检测模块的具体电路结构不能看作是对本实用新型的限定。另外，外部电源只要能实现本实用新型的电机保护系统300的功能即可，具体结构不作限定。

在本实用新型的一些实施例中，参考图3，电源模块具有第一电源输入端和第二电源输入端；每个子检测单元还包括滤波电阻、滤波电容、第一二极管和第二二极管。滤波电阻，其一端与稳压二极管的负极连接；滤波电容，并联在滤波电阻的两端之间；第一二极管，其正极分别与滤波电阻的另一端、滤波电容连接，负极与第一电源输入端连接；第二二极管，其负极分别与滤波电阻的另一端、滤波电容连接，正极与第二电源输入端连接。三相电源输出的三相正弦交流电可以通过滤波电阻、滤波电容、第一二极管和第二二极管进行滤波处理后作为电源模块的交流电输入，不需要再外接交流电源。

在本实用新型的一些实施例中，参考图1和图4，交流接触器100包括正转接触器110和反转接触器120，正转接触器110的线圈1KM和反转接触器120的线圈2KM并联后构成并联结构，并联结构的一端与三相电源连接，另一端用于连接地线；电机保护模块310采用第一继电器，第一继电器的常开触点的两端串联在并联结构的另一端与地线之间。正转接触器110的线圈1KM和反转接触器120的线圈2KM并联后构成并联结构，第一继电器的常开触点与并联结构串联构成电机200控制回路，第一继电器的常开触点断开则正转接触器110的线圈1KM和/或反转接触器120的线圈2KM断电，正转接触器110和/或反转接触器120断开，三相电源则无法接入电机200，可以及时给电机200断电从而达到保护电机200的目的。需要说明的是，电机保护模块310还可以采用其他开关器件，不能看作是对本实用新型的限定。

在本实用新型的一些实施例中，参考图1和图4，电机保护系统300还包括故障显示单元320和第二继电器330。故障显示单元320，其一端分别与三相电源和并联结构的一端连接；第二继电器330，其常开触点的一端与故障显示单元320的另一端连接，另一端分别与第一继电器的常开触点和地线连接。在检测到电机200出现过载、断相、过压、欠压、相序错误等非正常工作状态时，控制闭合第二继电器330的常开触点，故障显示单元320进行显示报警，可以提醒工作人员出现故障，从而便于维修人员进行检修。需要说明的是，第二继电器330还可以是其他开关器件，不能看作是对本实用新型的限定。

在本实用新型的一些实施例中，参考图1，故障显示单元320采用LED灯。LED灯可以指示电机200的状态，检测到电机200处于正常状态时显示绿色，当检测到电机200发生故障后显示红灯，且可以用不同的闪烁频率来区分不同的故障，如过流故障时红灯闪烁4次，欠压故障时红灯闪烁5次，但具体的显示情况可以依据实际需要设定，LED灯的数量和具体的显示情况皆不能看作是对本实用新型的限定。另外，需要说明的是，LED灯闪烁频率的设定原理为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述。

在本实用新型的一些实施例中，参考图5，输出检测模块包括电流传感器和电压检测模块。电流传感器，用于检测电机200的工作电流；电压检测模块，用于检测电机200的工作电压。输出检测模块的电流检测采用电流传感器，通过三相导线穿芯式进行电机200的工作电流采集，不需要断开主回路，简化了接线，也可以采用电流互感器等其他电流检测器件。电压检测可以采用多种方式，不能看作是对本实用新型的限定。需要说明的是，电流采集只需要采集两相电流，图5中为采集U相和V相电流，但并不能看作是对本实用新型的限定，采集任意两相即可，其具体原理为本领域技术人员可知的现有技术，在此不再赘述。

本实用新型第二方面实施例的电机200保护装置，包括壳体以及设于壳体内的如上述第一方面实施例的电机保护系统300。将电机200保护装置设置在隔离开关电动机构中，通过电机保护系统300可以实时检测电机200的工作电流、工作电压和三相电源的相序，在检测到出现过载、断相、过压、欠压、相序错误等非正常工作状态时，控制调整交流接触器100的线圈不通电，从而断开交流接触器100，使得三相电源无法接入电机200，以保护电机200。本实用新型实施例的电机200保护装置能够在隔离开关电动机构出现故障后及时动作对电机200进行保护。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种电机保护系统，应用于隔离开关电动机构，其特征在于，所述隔离开关电动机构包括交流接触器(100)和电机(200)，所述交流接触器(100)的一端用于连接三相电源，另一端与所述电机(200)连接；所述电机保护系统(300)包括：

输出检测模块，用于检测所述电机(200)的工作电流和工作电压；

相序检测模块，用于检测所述三相电源的相序；

电机保护模块(310)，用于调整所述交流接触器(100)的线圈的通电状态；

主控模块，分别与所述输出检测模块、所述相序检测模块和所述电机保护模块(310)连接；

电源模块，用于为所述主控模块供电。

2.根据权利要求1所述的电机保护系统，其特征在于，所述相序检测模块包括相互并联的三个子检测单元，每个所述子检测单元皆包括：

稳压二极管，其负极与所述三相电源中的第一相连接；

三极管，其基极与所述稳压二极管的正极连接，发射极用于连接外部电源；

第一电阻，其一端与所述三极管的集电极连接，另一端与所述主控模块连接；

第二电阻，其一端分别与所述稳压二极管的正极和所述三极管的基极连接，另一端与所述三相电源中的第二相连接，且所述第一相与所述第二相为相邻两相。

3.根据权利要求2所述的电机保护系统，其特征在于，所述电源模块具有第一电源输入端和第二电源输入端；每个所述子检测单元还包括：

滤波电阻，其一端与所述稳压二极管的负极连接；

滤波电容，并联在所述滤波电阻的两端之间；

第一二极管，其正极分别与所述滤波电阻的另一端、所述滤波电容连接，负极与所述第一电源输入端连接；

第二二极管，其负极分别与所述滤波电阻的所述另一端、所述滤波电容连接，正极与所述第二电源输入端连接。

4.根据权利要求1所述的电机保护系统，其特征在于，所述交流接触器(100)包括正转接触器(110)和反转接触器(120)，所述正转接触器(110)的线圈和所述反转接触器(120)的线圈并联后构成并联结构，所述并联结构的一端与所述三相电源连接，另一端用于连接地线；所述电机保护模块(310)采用第一继电器，所述第一继电器的常开触点的两端串联在所述并联结构的所述另一端与所述地线之间。

5.根据权利要求4所述的电机保护系统，其特征在于，所述电机保护系统(300)还包括：

故障显示单元(320)，其一端分别与所述三相电源和所述并联结构的所述一端连接；

第二继电器(330)，其常开触点的一端与所述故障显示单元(320)的另一端连接，另一端分别与所述第一继电器的常开触点和所述地线连接。

6.根据权利要求5所述的电机保护系统，其特征在于，所述故障显示单元(320)采用LED灯。

7.根据权利要求1所述的电机保护系统，其特征在于，所述输出检测模块包括：

电流传感器，用于检测所述电机(200)的所述工作电流；

电压检测模块，用于检测所述电机(200)的所述工作电压。

8.一种电机保护装置，其特征在于，包括壳体以及设于所述壳体内的如权利要求1至7任一所述的电机保护系统(300)。

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