專利名稱：智能電機(jī)保護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電機(jī)的保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，它的使用幾乎滲透到了各行各業(yè)，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)及人民生活正常進(jìn)行的重要保證，因而確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要，而在使用中造成電機(jī)燒毀甚至引發(fā)重大安全事故的事件屢見不鮮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年僅因電動(dòng)機(jī)燒毀所消耗的電量就達(dá)數(shù)千萬(wàn)度，電動(dòng)機(jī)燒毀的數(shù)量達(dá)20萬(wàn)臺(tái)次以上，容量約0.4億千瓦，因維修所耗的電磁線約5000萬(wàn)公斤，修理費(fèi)達(dá)20億元，而因停工停產(chǎn)所造成的損失更是一個(gè)無(wú)法估量的巨大數(shù)目。因此做好電動(dòng)機(jī)的保護(hù)具有節(jié)能顯著、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益及保證安全生產(chǎn)的重要意義。
電機(jī)在礦山、冶金、電力和石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用非常普遍，而且保障其正常運(yùn)行至關(guān)重要，電機(jī)保護(hù)器可應(yīng)用于這些領(lǐng)域的供配電系統(tǒng)。
從時(shí)間上劃分，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的發(fā)展大致可劃分為三代第一代是以傳統(tǒng)的機(jī)電式繼電器為主，包括熔斷器、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用自動(dòng)開關(guān)及雙金屬片式溫度繼電器等。
熔斷器是最古老、最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)的保護(hù)電器。它的主要缺點(diǎn)在于只適用于電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，而不能用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。在保護(hù)三相異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，也常常由于某一相熔斷器熔體熔斷而造成三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行。故IEC(國(guó)際電工委員會(huì))規(guī)定，凡安裝熔斷器的場(chǎng)合，必須加設(shè)斷相保護(hù)。
熱繼電器作為傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置已有80多年歷史。在結(jié)構(gòu)和性能上經(jīng)歷了3～4代日臻完善的發(fā)展過(guò)程。它是利用電流流過(guò)熱元件時(shí)的熱效應(yīng)引起雙金屬片彎曲使機(jī)構(gòu)動(dòng)作的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便、有較好的反時(shí)限特性。比較適合于恒定負(fù)載、連續(xù)運(yùn)行情況下的過(guò)載保護(hù)。但是，若用來(lái)保護(hù)頻繁起動(dòng)或重載起動(dòng)以及發(fā)生過(guò)多次短時(shí)過(guò)載的電動(dòng)機(jī)，保護(hù)效果欠佳。另外，只能對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載實(shí)現(xiàn)保護(hù)，不具備短路保護(hù)(由于存在熱慣性)，斷相保護(hù)的可靠性要受異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載率的影響。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不斷開發(fā)出具有斷相保護(hù)功能的三極熱繼電器，在一定程度上改善了斷相保護(hù)的效果。熱繼電器保護(hù)的準(zhǔn)確度較差，一是由于保護(hù)特性有一定的分散性，且不太穩(wěn)定，二是對(duì)環(huán)境溫度、機(jī)械振動(dòng)等環(huán)境因素比較敏感。熱繼電器盡管存在著許多不足之處，但由于其成本低，使用簡(jiǎn)便，目前在小型電動(dòng)機(jī)的保護(hù)中仍被廣泛地選用。
電動(dòng)機(jī)保護(hù)用自動(dòng)開關(guān)是一種具有過(guò)載和短路保護(hù)等保護(hù)功能的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，一定程度上可取代熔斷器和熱繼電器的組合。它最突出的特點(diǎn)是在進(jìn)行短路保護(hù)時(shí)不會(huì)造成異步電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行，并且分?jǐn)嗪蟮耐C(jī)時(shí)間短。第一代電動(dòng)機(jī)保護(hù)用自動(dòng)開關(guān)中的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)仍采用雙金屬片結(jié)構(gòu)，存在著與熱繼電器相同的弊端。
雙金屬片式溫度繼電器是一種埋置在電動(dòng)機(jī)繞組中，直接反映電動(dòng)機(jī)溫度的保護(hù)裝置。從理論上講，溫度保護(hù)是提高電動(dòng)機(jī)可靠性最直接、最有效的方法，對(duì)任何原因造成的繞組溫度過(guò)高均能實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)。因此，特別適用于由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過(guò)高、起動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁、變動(dòng)或沖擊性負(fù)載等原因引起的電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)。但是，由于其體積較大，安裝工藝比較復(fù)雜，動(dòng)作緩慢、返回時(shí)間長(zhǎng)，不適合在小型電動(dòng)機(jī)中使用。
第二代是采用電子元件和中小規(guī)模集成電路的電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。它包括電子式電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器及電子式溫度繼電器等等。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置是隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。
電子式電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置是由電子元器件組成，基本上無(wú)可動(dòng)部件(故稱靜止型)，不存在機(jī)械誤差和磨損。因此，動(dòng)作速度快、精度和靈敏度高，壽命較長(zhǎng)，耐沖擊和振動(dòng)，整定簡(jiǎn)便。我國(guó)這種裝置的研制始于20世紀(jì)80年代，到20世紀(jì)90年代初期，一批保護(hù)原理各異、性能良好、價(jià)格較低廉的產(chǎn)品已陸續(xù)研制、生產(chǎn)并開始推廣應(yīng)用。雖然各種電子式保護(hù)裝置的原理各不相同，但一般均具有過(guò)載、斷相、短路、三相不平衡等多種保護(hù)功能。電子式保護(hù)裝置從總體上來(lái)看，其性能價(jià)格比已接近或優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)電式保護(hù)裝置。早期因價(jià)格過(guò)于昂貴的束縛也隨著電子元器件價(jià)格的降低而逐漸消失。迄今為上被保護(hù)對(duì)象也已從以大、中型電機(jī)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詾閿?shù)眾多的中、小型電動(dòng)機(jī)為主。可以預(yù)料它在中、小型電機(jī)保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用勢(shì)頭不會(huì)減弱。由于電子式電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置屬于純硬件電路結(jié)構(gòu)，各種功能(特別是它的保護(hù)特性)都是由相應(yīng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)的。所以，仍存在著擴(kuò)展功能不夠靈活，保護(hù)特性不易改變，靈敏度及電流的整定范圍受到硬件的限制和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控不夠完善等一些缺陷。
電子式溫度繼電器是一種將溫度傳感器埋置于電機(jī)繞組內(nèi)，借助于電子裝置對(duì)電機(jī)繞組溫度進(jìn)行保護(hù)的一種電動(dòng)機(jī)保護(hù)電器。溫度傳感器多采用溫度系數(shù)大、靈敏度高、體積小和具有明顯的開關(guān)特性正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻。由于傳感器安置在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫升較高的部位，直接反映電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的溫度。因此，從理論上講，電子式溫度繼電器可以保護(hù)由各種原因引起的繞組溫度過(guò)高的電機(jī)。然而，由于溫度傳感器存在著熱慣性(盡管西門子公司宣稱其生產(chǎn)的PTC熱敏電阻的時(shí)間常數(shù)已低于2秒，在起動(dòng)、堵轉(zhuǎn)及短路時(shí)存在著一定的保護(hù)滯后。另外，安裝位置的復(fù)雜性(至今未見有繞組溫度最高點(diǎn)的確切描述)、保護(hù)溫度選擇的不確定性和傳感器維護(hù)的困難，使得其應(yīng)用受到一定的限制。
第三代是采用微處理器的智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。進(jìn)入80年代以來(lái)，微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)在原理上的概念更新、裝置上的結(jié)構(gòu)變革、性能上的完善、功能上的擴(kuò)展等方面起著強(qiáng)大的推動(dòng)作用。微處理器技術(shù)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)保護(hù)領(lǐng)域后，使基于微處理器的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置具有了優(yōu)異的保護(hù)特性、完善的功能擴(kuò)展和智能化的監(jiān)視與控制。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)外一些著名的電器公司紛紛推出以為微處理器為核心的智能化電機(jī)保護(hù)器。如德國(guó)SIEMENS公司的3UB1系列繼電器、日本FUJI公司的QA系列繼電器、美國(guó)ABB公司的SPEM繼電器、英國(guó)GEC-ALSHOM公司的GEMSTART智能控制繼電器。國(guó)內(nèi)也有許多單位在進(jìn)行研制(如上海電器科學(xué)研究所，南京自動(dòng)化研究所等)。各類產(chǎn)品型號(hào)各異、名稱不同，但其核心功能大體上有基本的保護(hù)功能、自檢、自診斷、故障參數(shù)(如故障值、故障類型等)的記憶、保護(hù)參數(shù)的整定(包括保護(hù)方式的選擇，保護(hù)特性的改變等)等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于微機(jī)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外一些公司又提出了兼有監(jiān)控、保護(hù)功能的智能化保護(hù)器。它能與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊，形成監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)，也能監(jiān)視電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)，不但能測(cè)量當(dāng)前數(shù)據(jù)，并能對(duì)過(guò)去的運(yùn)行參數(shù)及故障情況做出統(tǒng)計(jì)，幫助操作人員做出決策定以減少線路和設(shè)備的停機(jī)和維修時(shí)間。但這些設(shè)備通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，難于在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用，而在這一方面國(guó)內(nèi)的電機(jī)保護(hù)器的發(fā)展比較欠缺，而且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的電機(jī)保護(hù)器普遍存在穩(wěn)定性差、測(cè)量精度低等缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能電機(jī)保護(hù)儀，該保護(hù)儀不僅測(cè)量精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，而且組網(wǎng)方式靈活，保護(hù)種類齊全。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一種智能電機(jī)保護(hù)儀包括數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊；其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集三相交流電參量，然后把所采集的數(shù)據(jù)結(jié)果計(jì)算后寫入指定的保持寄存器中，采集的數(shù)據(jù)包括1)A、B、C三相電壓以及電流有效值，2)A、B、C三相分別的有功功率以及無(wú)功功率，3)交流電頻率，4)本次運(yùn)行所消耗的電量；計(jì)算的數(shù)據(jù)有1)根據(jù)A、B、C三相的各自有功功率以及無(wú)功功率計(jì)算出整體的有功功率以及無(wú)功功率，2)功率因數(shù)；所述保護(hù)模塊用于由所述數(shù)據(jù)采集模塊所得數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定條件判斷出是否已經(jīng)達(dá)到保護(hù)條件，當(dāng)達(dá)到保護(hù)條件則根據(jù)當(dāng)前保護(hù)的保護(hù)類型推動(dòng)相應(yīng)的繼電器(報(bào)警繼電器、保護(hù)繼電器)以及主機(jī)的故障指示燈動(dòng)作，同時(shí)在保護(hù)狀態(tài)寄存器相應(yīng)的位中寫入保護(hù)狀態(tài)，所述保護(hù)狀態(tài)寄存器包括三相中每一相的報(bào)警保護(hù)以及繼電器保護(hù)；所述通信模塊用于所述保護(hù)模塊與上位機(jī)或所述人機(jī)接口模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述人機(jī)接口模塊包括顯示單元和鍵盤操作單元，鍵盤操作單元用于設(shè)定參數(shù)，顯示單元用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和保護(hù)類別顯示。
進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用集成芯片ADE7758，所述保護(hù)模塊采用MC9S12D64工業(yè)控制芯片。
進(jìn)一步地，所述通信模塊包括RS-232、RS-485、CAN(控制器局域網(wǎng))和4-20mA模擬輸出通信口。
進(jìn)一步地，各所述通信口與所述保護(hù)模塊之間設(shè)置有光電芯片隔離。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1)測(cè)量精度高在電機(jī)采樣的設(shè)計(jì)上，本系統(tǒng)采用了專用集成芯片ADE7758。ADE7758是ADI公司為三相電能表而專門研制的專用ASIC(特定用途集成電路)，它將6通道模擬通道、ADC轉(zhuǎn)換器和專用計(jì)算的DSP集成一體，完成周期電壓、電流有效值、有功和無(wú)功的累積值(功率、電能)，通過(guò)外部輔助的數(shù)字計(jì)算可完成電網(wǎng)全部電量參數(shù)的測(cè)量，ADE7758的測(cè)量精度等級(jí)可達(dá)到在1000∶1的0.1％精度；它支持三相三線制、三相四線制等美國(guó)ANSIC12.10標(biāo)準(zhǔn)三相電機(jī)的接法，片內(nèi)集成高精度的基準(zhǔn)和溫度測(cè)量單元。采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI(串行外設(shè)接口)完成同外圍MCU(微控制單元)接口，通過(guò)SPI可實(shí)現(xiàn)對(duì)ADE7758的編程配置、電量數(shù)據(jù)的采集、校準(zhǔn)等多種功能，完成了系統(tǒng)中計(jì)量要求的低成本、系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、測(cè)量精度高、可靠性高的要求。芯片內(nèi)集成了溫度傳感器，有利于在不同環(huán)境下的溫度補(bǔ)償。與現(xiàn)有的模擬采集電路相比，本設(shè)計(jì)具有采集精度高(三相電壓、電流等的數(shù)據(jù)采集精度優(yōu)于0.5％等級(jí))、抗干擾性強(qiáng)、硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易等諸多優(yōu)點(diǎn)；2)系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較苛刻，因此需要電機(jī)保護(hù)器具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)從芯片的選擇到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，都保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。主機(jī)部分的MCU采用Motorola公司的MC9S12D64這款專用于工業(yè)控制的芯片。顯示單元的MCU MC68HC908AZ32也是Motorola公司的一款工業(yè)級(jí)微處理器。各通信接口與MCU之間都經(jīng)過(guò)了光電芯片隔離，以保護(hù)最小控制系統(tǒng)的安全；3)組網(wǎng)方式靈活本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了多種通信模塊(可選擇安裝)基于RS-485的MODBUS協(xié)議和基于CAN的DEVICENET協(xié)議進(jìn)行多臺(tái)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)監(jiān)控保護(hù)，以及4-20mA模擬量遠(yuǎn)程輸出。MODBUS協(xié)議在工業(yè)通信上應(yīng)用比較廣泛；DEVICENET協(xié)議是工業(yè)通信協(xié)議發(fā)展中的新技術(shù)，是一種穩(wěn)定、高速(最高通信波特率可達(dá)到1M bps)的通信協(xié)議。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境干擾程度不盡相同，本系統(tǒng)采用多種通信波特率，具體可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行選擇設(shè)定并自動(dòng)保存；4)保護(hù)種類齊全本系統(tǒng)考慮到了會(huì)造成電機(jī)燒毀的各種異常情況，包括過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、斷相、電流不平衡等。而且過(guò)壓比、欠壓比、過(guò)流比、保護(hù)時(shí)間等參數(shù)可以根據(jù)電機(jī)情況自由設(shè)定，有效地保護(hù)電機(jī)安全運(yùn)行。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為人機(jī)接口模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)采集模塊1、保護(hù)模塊2、通信模塊3、人機(jī)接口模塊4；其中，數(shù)據(jù)采集模塊1用于采集三相交流電參量，然后把所采集的數(shù)據(jù)結(jié)果計(jì)算后寫入指定的保持寄存器中，數(shù)據(jù)采集模塊1采用集成芯片ADE7758，數(shù)據(jù)采集模塊1主要是保護(hù)模塊2定時(shí)從專用集成芯片ADE7758中讀取各種采集到的三相交流電參量，然后把所采集的數(shù)據(jù)寫入某一指定的保持寄存器中，采集的數(shù)據(jù)有1)A、B、C三相電壓以及電流有效值，2)A、B、C三相分別的有功功率以及無(wú)功功率，3)交流電頻率，4)本次運(yùn)行所消耗的電量；計(jì)算的數(shù)據(jù)有1)根據(jù)A、B、C三相的各自有功功率以及無(wú)功功率計(jì)算出整體的有功功率以及無(wú)功功率，2)功率因數(shù)；性能要求要求間隔20ms查詢計(jì)算一組數(shù)據(jù)；此模塊中含有一個(gè)電機(jī)啟動(dòng)正常運(yùn)行以及停止?fàn)顟B(tài)判斷的功能，把判斷所得結(jié)果寫入電機(jī)狀態(tài)寄存器中；保護(hù)模塊2采用MC9S 12D64工業(yè)控制芯片，
保護(hù)模塊2是由數(shù)據(jù)采集模塊1所得數(shù)據(jù)根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)判斷出是否已經(jīng)達(dá)到保護(hù)條件，當(dāng)達(dá)到保護(hù)條件則根據(jù)當(dāng)前保護(hù)的保護(hù)類型推動(dòng)相應(yīng)的繼電器6(報(bào)警繼電器、保護(hù)繼電器)以及故障指示燈7動(dòng)作，同時(shí)在保護(hù)狀態(tài)寄存器相應(yīng)的位中寫入保護(hù)狀態(tài)；保護(hù)狀態(tài)寄存器應(yīng)該包括三相中每一相的報(bào)警保護(hù)以及繼電器6保護(hù)；保護(hù)定義①過(guò)壓比(任意一相電壓實(shí)時(shí)值-額定電壓)/額定電壓過(guò)壓比默認(rèn)值20％，過(guò)壓默認(rèn)持續(xù)時(shí)間30秒，保護(hù)類型報(bào)警，受保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行中過(guò)壓故障持續(xù)發(fā)生30秒，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警保護(hù)；②欠壓比(額定電壓-任意一相電壓實(shí)時(shí)值)/額定電壓，欠壓比默認(rèn)值20％，欠壓默認(rèn)持續(xù)時(shí)間30秒，系統(tǒng)啟動(dòng)期間，如果發(fā)生欠壓，則繼電器動(dòng)作，禁止設(shè)備起動(dòng)，受保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行期間如果發(fā)生欠壓故障持續(xù)30秒，此時(shí)報(bào)警，但不發(fā)生保護(hù)動(dòng)作；③過(guò)流比任意一相電流實(shí)時(shí)值/額定電流，過(guò)流比默認(rèn)值1.2，保護(hù)類型保護(hù)，當(dāng)某一相電流小于過(guò)流比時(shí)為正常，當(dāng)某一相電流等于過(guò)流比時(shí)，持續(xù)120秒，繼電器動(dòng)作，進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)某一相過(guò)流比大于3時(shí)，持續(xù)時(shí)間5秒，繼電器動(dòng)作，進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)某相電流過(guò)流比在Ig(設(shè)定參數(shù)中的過(guò)流比)至3之間，持續(xù)時(shí)間遵循反時(shí)限規(guī)則，T＝120-115(I-Ig)/1.8，式中T表示持續(xù)時(shí)間，I是電流實(shí)時(shí)值與額定電流之比，Ig是設(shè)定的過(guò)流比參數(shù)，④不平衡Ip任意一相電流與三相平均電流之差的絕對(duì)值與平均電流之比。
不平衡默認(rèn)值50％，保護(hù)類型報(bào)警，不平衡默認(rèn)設(shè)定時(shí)間30秒，當(dāng)不平衡持續(xù)時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間，進(jìn)行報(bào)警；⑤斷相任意一相實(shí)時(shí)值電流為0則認(rèn)為是斷相，斷相默認(rèn)設(shè)定時(shí)間60秒，
保護(hù)類型保護(hù)，斷相分為電機(jī)啟動(dòng)時(shí)斷相、電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)斷相，啟動(dòng)時(shí)斷相持續(xù)2秒時(shí)間進(jìn)行繼電器保護(hù)，運(yùn)行狀態(tài)斷相發(fā)生達(dá)到設(shè)定時(shí)間則進(jìn)行繼電器保護(hù)；保護(hù)儀在進(jìn)行報(bào)警保護(hù)判斷時(shí)，要有一定智能。如判斷斷相要和電機(jī)沒啟動(dòng)、互感器壞及保護(hù)儀通道故障區(qū)別開；判斷過(guò)流要和保護(hù)儀通道故障區(qū)別開等；通信模塊3包括RS-232、RS-485、CAN以及4-20mA模擬輸出四個(gè)通信口，RS-232口本口作為從口具有三種功能，1)與操作面板連接，2)與RS-485口具有同樣的作用，能夠通過(guò)PC機(jī)或者手抄器(顯示單元)顯示保護(hù)儀的設(shè)置值、實(shí)時(shí)值以及設(shè)置保護(hù)儀的系統(tǒng)參數(shù)，3)通過(guò)與PC機(jī)配合，完成對(duì)ADE7758的校驗(yàn)工作；RS-485口本口采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議的RTU模式，用以同上位機(jī)進(jìn)行通信，通信內(nèi)容包括傳送保護(hù)儀的電機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)值、保護(hù)儀的設(shè)置值、報(bào)警記錄、保護(hù)狀態(tài)寄存器值以及控制繼電器的開關(guān)狀態(tài)；CAN口本口應(yīng)用DEVICENET協(xié)議與上位機(jī)通信，作用同RS-485；4-20mA模擬輸出口本口可將電機(jī)的電壓、電流等參數(shù)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；人機(jī)接口模塊4包括LCD8(數(shù)據(jù)顯示和保護(hù)類別顯示)、鍵盤9和芯片10；數(shù)據(jù)顯示包括雙行循環(huán)顯示，按AB線電壓、電流，BC線電壓、電流，CA線電壓、電流，有功功率、無(wú)功功率，功率因數(shù)、頻率，電量順序顯示，每次顯示停留1秒；保護(hù)類別顯示包括保護(hù)類別顯示有兩種情況，當(dāng)相應(yīng)保護(hù)類型為報(bào)警時(shí)，指示燈作閃爍狀點(diǎn)亮，保護(hù)類型為繼電器保護(hù)時(shí)指示燈為常亮狀態(tài)；通過(guò)鍵盤9的參數(shù)設(shè)置包括互感器比、額定電壓、額定電流、過(guò)壓比、欠壓比、過(guò)流比、電流不平衡、斷相時(shí)間、電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間、通信地址(主機(jī)存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)供RS-485訪問(wèn))、RS-232波特率)2400pbs，4800pbs，9600pbs，19200pbs四種)、RS-485波特率(2400pbs，4800pbs，9600pbs，19200pbs四種)、CAN波特率(125Mpbs，250Mpbs，500Mpbs三種)、保護(hù)使能、通信使能(0通信禁止，1RS-485，2CAN)、模擬輸出使能，此外，還可以鍵盤操作清除繼電器保護(hù)。
圖1、2中，保護(hù)模塊2的MCU芯片通過(guò)SCI(串行通訊接口)0組成RS-232通信接口，通過(guò)SCI1組成RS-485通信，通過(guò)MSCAN組成CAN通信接口，通過(guò)IIC組成4-20mA的模擬輸出接口，繼電器部分是通過(guò)兩個(gè)通用I/O口控制，通信接口部分都經(jīng)過(guò)光電隔離處理，數(shù)據(jù)采集模塊1的ASIC芯片完成三相電壓電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集并通過(guò)SPI與主MCU交換數(shù)據(jù)，人機(jī)接口模塊4的MCU芯片10通過(guò)SCI與主機(jī)進(jìn)行RS-232通信，一組通用I/O口完成鍵盤9、LCD8等的控制。
權(quán)利要求1.一種智能電機(jī)保護(hù)儀，其特征在于，包括互感器、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)模塊、通信模塊和人機(jī)接口模塊，所述互感器、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)模塊、通信模塊和人機(jī)接口模塊依次相連；其中，所述人機(jī)接口模塊包括用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和保護(hù)類別顯示的顯示單元和用于設(shè)定參數(shù)的鍵盤操作單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能電機(jī)保護(hù)儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用集成芯片ADE7758，所述保護(hù)模塊采用MC9S12D64工業(yè)控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能電機(jī)保護(hù)儀，其特征在于，所述通信模塊包括RS-232、RS-485、CAN和4-20mA模擬輸出通信口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種智能電機(jī)保護(hù)儀，其特征在于，各所述通信口與所述保護(hù)模塊之間設(shè)置有光電芯片隔離。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能電機(jī)保護(hù)儀，包括數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)模塊、通信模塊、人機(jī)接口模塊；其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集三相交流電參量，然后把所采集的數(shù)據(jù)結(jié)果計(jì)算后寫入指定的保持寄存器中，所述保護(hù)模塊用于由所述數(shù)據(jù)采集模塊所得數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定條件判斷出是否已經(jīng)達(dá)到保護(hù)條件，所述通信模塊用于所述保護(hù)模塊與上位機(jī)或所述人機(jī)接口模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述人機(jī)接口模塊包括顯示單元和鍵盤操作單元，鍵盤操作單元用于設(shè)定參數(shù)，顯示單元用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和保護(hù)類別顯示。本實(shí)用新型不僅測(cè)量精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，而且組網(wǎng)方式靈活，保護(hù)種類齊全。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2896634SQ20062000148
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者張石, 鮑喜榮 申請(qǐng)人:東北大學(xué)