基于諧波檢測的斷相檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及三相電機(jī)的斷相檢測，具體是一種基于諧波檢測的斷相檢測電路。能準(zhǔn)確判斷三相電機(jī)的全部斷相故障。包括電流互感器、與電流互感器輸出端相連的三相半波精密整流電路、與三相半波精密整流電路輸出端相連的分壓電路和100Hz帶通濾波電路、單相全波精密整流電路、大時間常數(shù)低通濾波電路、反相端與大時間常數(shù)低通濾波電路輸出端連接的比較器；100Hz帶通濾波電路的輸出端與單相全波精密整流電路連接，單相全波精密整流電路、分壓電路與大時間常數(shù)低通濾波電路輸入端連接；比較器同相端接地。本實用新型以簡單、普通的模擬電路實現(xiàn)，無需依賴智能處理器和復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，能準(zhǔn)確、可靠地檢出斷相故障，且不受供電不平衡的干擾。
【專利說明】基于諧波檢測的斷相檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及三相電機(jī)的斷相檢測，具體是一種基于諧波檢測的斷相檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]三相電機(jī)有兩種接線方式:星形接法和角形接法，這兩種接法都存在發(fā)生外部斷相或內(nèi)部斷相故障的可能。所謂外部斷相是因電機(jī)外接的供電電纜(芯線)或連接斷開而導(dǎo)致的斷相；所謂內(nèi)部斷相是因電機(jī)內(nèi)部的線路(比如繞組)或連接斷開而導(dǎo)致的斷相。典型的斷相情況有4種情況:1、星形接法外部斷相，如圖1、2所示；2、星形接法內(nèi)部斷相，如圖3、4所示；3、角形接法外部斷相，如圖5、6所示；4、角形接法內(nèi)部斷相，如圖7、8所示；從電流互感器檢測到的電流上來看，前三種情況的性質(zhì)是一樣的:三相中有一相無電流，致使電機(jī)單相運(yùn)行，這時，A、B兩相電流互為反相(假設(shè)C斷相);但最后一種情況卻有所不同，在這種情況下，雖然發(fā)生了斷相(角形負(fù)載內(nèi)部斷相)，但仍然處在三相運(yùn)行中，只不過現(xiàn)在是非對稱三相運(yùn)行，其中，A、B兩相之間相差的角度不是120°而是150°，B、C兩相之間相差60°，C、A兩相之間相差150° ;另外，B、C兩相的電流幅度雖然相等，但它們只等于A相電
流幅度的0.577倍(1/4 )。
[0003]針對三相電機(jī)的斷相故障，現(xiàn)有斷相檢測方法及特點如下:1、采用電流互感器檢測電機(jī)的三相供電線路，通過檢測線路的電流來判斷線路是否完好，但是該方法無法檢測出角形接法的內(nèi)部斷相；2、使用微機(jī)保護(hù)，保護(hù)原理:三相用電設(shè)備正常工作時，負(fù)序電流為零；當(dāng)發(fā)生斷相故障時，會出現(xiàn)負(fù)序電流，其中，負(fù)序電流按照如下步驟獲取:a、使用電流互感器采集電機(jī)各相供電線路的電流信號，送入單片機(jī)或ARM等智能處理器；b、由智能處理器運(yùn)行微機(jī)保護(hù)算法(如:兩點乘積算法、倒數(shù)法、半周積分法等)計算出相電流的向量值；c、以兩個相電流的向量值計算得到負(fù)序電流值。微機(jī)保護(hù)能夠準(zhǔn)確判斷所有斷相故障，動作可靠，但是對硬件電路要求高，軟件計算量大，計算中涉及大量數(shù)學(xué)運(yùn)算(如求導(dǎo)、三角函數(shù)等)，需要使用高性能的處理器。而且三相供電不平衡時也會出現(xiàn)負(fù)序電流，使保護(hù)動作，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷是否因斷相導(dǎo)致保護(hù)動作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為了能準(zhǔn)確判斷三相電機(jī)的全部斷相故障，且不受供電不平衡的干擾，提供了 一種基于諧波檢測的斷相檢測電路。
[0005]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:基于諧波檢測的斷相檢測方法，包括如下步驟:
[0006]I)、采集步驟，采用電流互感器采集電機(jī)三相供電線路的電流信號；
[0007]2)、提取步驟，對采集步驟得到的三相電流信號進(jìn)行整流，提取三相電流包絡(luò)信號;
[0008]3)、二次諧波檢測步驟，采用IOOHz帶通濾波電路檢測三相電流包絡(luò)信號的二次諧波分量；
[0009]4)、二次諧波比重確定步驟，確定三相電流包絡(luò)信號中二次諧波的比重(或稱含量);
[0010]5)、判斷步驟，依據(jù)三相電流包絡(luò)信號中二次諧波的比重進(jìn)行判斷，如0 <二次諧波比重<判斷值n，則電機(jī)未發(fā)生斷相；如二次諧波比重>判斷值n，則電機(jī)發(fā)生斷相；其中，所述判斷值n的取值范圍為:0.4 >判斷值n > 0.24。
[0011]判斷值n的取值范圍是按照如下分析過程確定的:依據(jù)三相電機(jī)典型的斷相情況，三相電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可以劃分為:單相運(yùn)行狀態(tài)(即星形接法外部或內(nèi)部斷相以及角形接法外部斷相)、角形接法內(nèi)部斷相運(yùn)行狀態(tài)、三相對稱運(yùn)行狀態(tài)(即未發(fā)生斷相)，其對應(yīng)電流波形如圖9、10、11所示；圖9、10、11中粗實線所示為A、B、C三個電流波形的包絡(luò)信號。在三相對稱運(yùn)行時，這一信號含有三次諧波(即150Hz成分，相對于正弦50Hz而言)，沒有二次諧波(IOOHz成分等于O)。當(dāng)發(fā)生斷相時，無論是哪一種斷相情況，在這一信號中都會包含相當(dāng)比重的二次諧波含量。
[0012]設(shè)定電機(jī)的三相電流信號為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種基于諧波檢測的斷相檢測電路，其特征在于:包括三個用于采集電機(jī)三相供電線路電流信號的電流互感器、與電流互感器輸出端相連的三相半波精密整流電路、與三相半波精密整流電路輸出端相連的分壓電路、由IOOHz帶通濾波電路和單相全波精密整流電路構(gòu)成的二次諧波檢測電路、與分壓電路輸出端及二次諧波檢測電路輸出端相連的大時間常數(shù)低通濾波電路、反相端與大時間常數(shù)低通濾波電路輸出端連接的比較器；100Hz帶通濾波電路的輸出端與單相全波精密整流電路連接，輸入端與三相半波精密整流電路的輸出端連接，單相全波精密整流電路與大時間常數(shù)低通濾波電路的輸入端連接；比較器的同相端接地。
【文檔編號】G01R29/16GK203490297SQ201320538466
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】高旭彬, 韓炬, 呼守信, 石濤, 馮家鵬, 夏長春, 王宇鵬, 張雷, 滿子良, 賈運(yùn)紅, 張小剛, 唐會成, 王光肇 申請人:中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院, 山西天地煤機(jī)裝備有限公司