專利名稱：一種繞線式電機保護器及其保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機保護裝置，特別涉及一種繞線式電機保護器及其保護方法。
背景技術(shù)：
過流、堵轉(zhuǎn)、過熱、短路等故障是電機損毀的主要原因，電機的造價比較昂貴，維修費高，又是生產(chǎn)的重要設(shè)備，一旦發(fā)生故障將造成重大損失。因此，對它們實施有效的保護十分重要。通常采用加裝保險絲和熱繼電器裝置實施保護。而傳統(tǒng)的熱繼電器保護裝置功能少，重復性差，調(diào)整誤差大，易受環(huán)境溫度影響誤動或拒動，而且都是單機運行，不帶網(wǎng)絡(luò)控制。繞線式電機的特點，常用于頻繁啟動場合，且啟動電流大，對電網(wǎng)和其它設(shè)備沖擊大。目前，已經(jīng)應(yīng)用電機保護器基本上不能滿足繞線式電機的保護，且存在功能簡單、 處理能力差、運算速度慢、保護性能不夠完善和網(wǎng)絡(luò)性能差等缺點，因而限制了其應(yīng)用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種繞線式電機保護器及其保護方法，以達到方便的和PLC、DCS及上位機組成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，并通過上位機對現(xiàn)場設(shè)備進行操控、運行狀態(tài)監(jiān)視和歷史數(shù)據(jù)查詢。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案是一種繞線式電機保護器，包括與各電路相連接的電源電路，其特征在于，所述的電機保護器包括電流信號前置處理電路、溫度信號采集電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、鍵盤與顯示電路、報警與跳閘控制電路和通訊接口電路，所述的電流信號前置處理電路和溫度信號采集電路依次通過A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器分別與鍵盤與顯示電路和報警與跳間控制電路相連接，所述的微處理器還通過通訊接口電路與上位機相連接。所述的微處理器由執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機和執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、 故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理通訊接口的單片機所組成，兩個單片機之間通過串行通信進行數(shù)據(jù)交換。所述的執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理通訊接口的單片機通過A/D轉(zhuǎn)換電路與短路器相連接。所述的執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機型號為PIC57，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、 故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機型號為AT89S53。一種根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種繞線式電機保護器的保護方法，其特征在于， 所述的微處理器內(nèi)存貯保護程序，所述的方法包括下列步驟；1)執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機工作步驟；a)初始化步驟，用于允許接收鍵盤指令。
b)接收步驟；用于接收初始化數(shù)據(jù)；c)顯示步驟；用于顯示一級菜單；電機參數(shù)設(shè)定；d)判斷步驟；用于判斷是否有按鍵信號輸入；若是，執(zhí)行按鍵處理步驟；e)按鍵處理步驟；用于處理按鍵輸入信號并更新顯示；2)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機工作步驟；f)初始化步驟，用于程序入口定義，中斷失量確定，堆棧的初始化等；g)自檢步驟；用于保護器自檢并掃描短路器狀態(tài)；h)計算步驟；用于將采集的數(shù)據(jù)進行計算；i)判斷處理步驟；用于根據(jù)計算數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較判斷，并對數(shù)據(jù)進行處理，記錄處理數(shù)據(jù)并掃描短路器狀態(tài)；j)故障判斷步驟；用于判斷是否有故障發(fā)生，若是，將故障信息發(fā)送給執(zhí)行鍵盤、 LED顯示信號處理的單片機；k)采樣周期判斷步驟；用于判斷一周期采樣是否完成，若是，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機L)通訊步驟；用于將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。一種繞線式電機保護器及其保護方法，由于采用上述結(jié)構(gòu)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點；1、利用高性能單片機精度高、運算能力和控制能力強等特點，采用雙單片機設(shè)計，提高了保護器的響應(yīng)速度和執(zhí)行速度以及硬件可靠性，滿足了繞線式電機的保護、測量、控制和通信功能一體化的需要；2、電流傳感器采用卡式結(jié)構(gòu)，提高安裝效率；3、 整機采用模塊化結(jié)構(gòu)，傳感器和整機可組合在一起，也可分開安裝；4、高亮度LED顯示；5、 應(yīng)用單片機和數(shù)字處理技術(shù)，因此測量精度高，線性好，故障分析準確可靠，整機抗干擾能力強，并具有自診斷功能；6、采用EEPROM存儲技術(shù)，實現(xiàn)電參數(shù)設(shè)定，掉電后參數(shù)保存下來，勿須再設(shè)定；7、一機多用功能，可取代電流表、電壓表、熱繼電器、時間繼電器和漏電繼
電益寺。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明；圖1為本發(fā)明一種繞線式電機保護器電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為鍵盤、LED顯示信號處理的單片機主程序流程圖；圖3為數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機主程序流程圖；在圖1中，1、電流信號前置處理電路；2、溫度信號采集電路；3、A/D轉(zhuǎn)換電路；4、 鍵盤、LED顯示信號處理的單片機；5、數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理通訊接口的單片機；6、鍵盤與顯示電路；7、報警與跳閘控制電路；8、通訊接口電路； 9、微處理器。
具體實施例方式如圖1所示，一種繞線式電機保護器，包括與各電路相連接的電源電路，所述的電機保護器包括電流信號前置處理電路1、溫度信號采集電路2、A/D轉(zhuǎn)換電路3、微處理器9、 鍵盤與顯示電路6、報警與跳閘控制電路7和通訊接口電路8，所述的電流信號前置處理電路1和溫度信號采集電路2依次通過A/D轉(zhuǎn)換電路3、微處理器9分別與鍵盤與顯示電路6 和報警與跳間控制電路7相連接，微處理器9還通過通訊接口電路8與上位機相連接。微處理器9由執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機4和執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理通訊接口的單片機5所組成。電流互感器信號(CTQ、溫度探頭信號(RTD)分別輸入多路A/D轉(zhuǎn)換電路3進行轉(zhuǎn)換后，送入兩塊高性能單片機處理。單片機4主要負責鍵盤、LED顯示。單片機5主要負責數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理RS485串行數(shù)字接口與外部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，兩個單片機之間通過串行通信進行數(shù)據(jù)交換，從而使兩個處理器獨立工作，互不影響。提高了保護器的響應(yīng)速度和硬件可靠性，實現(xiàn)了菜單式操作，其系統(tǒng)參數(shù)、保護參數(shù)和有關(guān)參數(shù)等各種信息的查詢和設(shè)置清晰直觀、簡單明了，用戶界面友好。該保護器可測三相定子電流；三相轉(zhuǎn)子電流；一路溫度值和一個短路器接點狀態(tài)；定子/轉(zhuǎn)子的電流經(jīng)兩級電流互感器變換后送入前置處理電路1，第一級電流互感器滿量程可達9999A，第二級電流互感器滿量程為5A，溫度測量采用橋式三線制接法，可有效地抑制長線傳輸引起的誤差；并通過非線性軟件校正，有很高的測量精度。保護器進入正常工作后，單片機循環(huán)測量定子/轉(zhuǎn)子電流、溫度值、短路器接點狀態(tài)與設(shè)定值進行比較判斷， 并把測量結(jié)果送顯示器顯示，把報警信號，跳間信號送執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行。本機具有RS485串行數(shù)字接口，支持MODBUS-RTU，PR0F-IBUS-DP協(xié)議和4_20mA模擬量輸出接口，方便的和PLC， DCS及上位機組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過上位機對現(xiàn)場設(shè)備進行操控、運行狀態(tài)監(jiān)視和歷史數(shù)據(jù)查詢。參見圖2，圖2為鍵盤、LED顯示信號處理的單片機主程序流程圖；步驟20為開始，在步驟21中系數(shù)初始化用于允許接收鍵盤指令，步驟22串行通訊接收初始化數(shù)據(jù)，步驟23LED顯示電路顯示一級菜單，在步驟M中判斷是否有按鍵按下， 若是，進入步驟25執(zhí)行按鍵處理并更新顯示，若否，則返回步驟M。參見圖3，圖3為數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機主程序流程圖；步驟30開始，步驟31系統(tǒng)初始化，用于程序入口定義、中斷失量確定、堆棧的初始化等，步驟32保護器自檢并掃描短路器節(jié)點狀態(tài)；在步驟33中，對采集的電力參數(shù)和溫度參數(shù)進行計算，在步驟34中，根據(jù)計算數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較判斷，并對數(shù)據(jù)進行處理，記錄處理數(shù)據(jù)并掃描短路器狀態(tài)，步驟35判斷是否有故障發(fā)生，若是，則進入步驟36將故障信息發(fā)送給單片機4，若否，則進入步驟37。在步驟37中判斷一周期采樣是否完成，若是， 進入步驟38將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機4，若否，則返回步驟 33。在步驟39中將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。執(zhí)行完步驟39后，程序返回步驟33。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種繞線式電機保護器，包括與各電路相連接的電源電路，其特征在于，所述的電機保護器包括電流信號前置處理電路(1)、溫度信號采集電路0)、A/D轉(zhuǎn)換電路(3)、微處理器(9)、鍵盤與顯示電路(6)、報警與跳閘控制電路(7)和通訊接口電路(8)，所述的電流信號前置處理電路(1)和溫度信號采集電路( 依次通過A/D轉(zhuǎn)換電路(3)、微處理器(9)分別與鍵盤與顯示電路(6)和報警與跳閘控制電路(7)相連接，所述的微處理器(9)還通過通訊接口電路(8)與上位機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繞線式電機保護器，其特征在于，所述的微處理器(9)由執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機(4)和執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機( 所組成，兩個單片機之間通過串行通信進行數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繞線式電機保護器，其特征在于，所述的執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機( 通過A/D轉(zhuǎn)換電路(3) 與短路器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的繞線式電機保護器，其特征在于，所述的執(zhí)行鍵盤、LED 顯示信號處理的單片機(4)型號為PIC57，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳閘信號處理和處理通訊接口的單片機(5)型號為AT89S53。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的一種繞線式電機保護器的保護方法，其特征在于，所述的微處理器內(nèi)存貯保護程序，所述的方法包括下列步驟；1)執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機工作步驟；a)初始化步驟，用于允許接收鍵盤指令；b)接收步驟；用于接收初始化數(shù)據(jù)；c)顯示步驟；用于顯示一級菜單；電機參數(shù)設(shè)定；d)判斷步驟；用于判斷是否有按鍵信號輸入；若是，執(zhí)行按鍵處理步驟；e)按鍵處理步驟；用于處理按鍵輸入信號并更新顯示；2)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、計算、故障判斷和執(zhí)行報警跳間信號處理和處理通訊接口的單片機工作步驟；f)初始化步驟，用于程序入口定義，中斷失量確定，堆棧的初始化等；g)自檢步驟；用于保護器自檢并掃描短路器狀態(tài)；h)計算步驟；用于將采集的數(shù)據(jù)進行計算；i)判斷處理步驟；用于根據(jù)計算數(shù)據(jù)與設(shè)定值進行比較判斷，并對數(shù)據(jù)進行處理，記錄處理數(shù)據(jù)并掃描短路器狀態(tài)；j)故障判斷步驟；用于判斷是否有故障發(fā)生，若是，將故障信息發(fā)送給執(zhí)行鍵盤、LED 顯示信號處理的單片機；k)采樣周期判斷步驟；用于判斷一周期采樣是否完成，若是，將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給執(zhí)行鍵盤、LED顯示信號處理的單片機L)通訊步驟；用于將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種繞線式電機保護器及其保護方法，包括與各電路相連接的電源電路，其特征在于，所述的電機保護器包括電流信號前置處理電路、溫度信號采集電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器、鍵盤與顯示電路、報警與跳閘控制電路和通訊接口電路，所述的電流信號前置處理電路和溫度信號采集電路依次通過A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器分別與鍵盤與顯示電路和報警與跳閘控制電路相連接，所述的微處理器還通過通訊接口電路與上位機相連接。采用雙單片機設(shè)計，提高了保護器的響應(yīng)速度和執(zhí)行速度以及硬件可靠性，滿足了繞線式電機的保護、測量、控制和通信功能一體化的需要；一機多用功能，可取代電流表、電壓表、熱繼電器、時間繼電器和漏電繼電器等。
文檔編號H02H7/08GK102420417SQ20111043162
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者崔群, 房菁, 朱暉, 梁子貴, 王霞 申請人:蕪湖天宇科技開發(fā)有限公司