專利名稱：數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低頻低壓減載保護(hù)裝置，具體說涉及一種數(shù)字式電動機(jī)綜合 保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)裝置具有短路、堵轉(zhuǎn)、缺相不平衡及過負(fù)荷保護(hù)等功 能，但在電力系統(tǒng)故障或運(yùn)行不正常情況下，如果處理不當(dāng)或處理不及時，往往會引起電力 系統(tǒng)的頻率崩潰或電壓崩潰。因此在電力系統(tǒng)頻率偏差很大時(這說明用戶的有功負(fù)載遠(yuǎn) 大于電力的供應(yīng)，有功超量越大，則引起頻率偏差越大)，這時必須迅速切除超量的有功負(fù) 載，確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。同樣在電力系統(tǒng)無功功率供應(yīng)不足的情況下，將引起電壓的 下降，無功不足的程度越大，則引起電壓下降的程度更甚。為電力系統(tǒng)安全起見，亦必須切 除相應(yīng)的用戶負(fù)載。電力系統(tǒng)的頻率崩潰或電壓崩潰是全系統(tǒng)的事故。為 防止該類事故的發(fā)生，必須 全系統(tǒng)考慮，在系統(tǒng)中的相應(yīng)負(fù)載點(diǎn)，裝設(shè)低頻低壓自動減載裝置。并根據(jù)負(fù)載的重要程度 分級，在不同低頻、低壓的情況下，分別切除不同等級的負(fù)載，凡是重要性低的負(fù)載首先切 除，而后逐級上升，直到系統(tǒng)頻率、電壓恢復(fù)正常為止。在低壓電動機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)中，由于無功不足而引起電壓下降，頻率降低，因?yàn)榈?頻低壓即引起系統(tǒng)電壓質(zhì)量不合格，可引起線路過負(fù)荷甚至系統(tǒng)瓦解。為了防止電壓崩潰， 就要切除一部分負(fù)荷使電壓升高，這樣可以保護(hù)電動機(jī)運(yùn)行回路安全，可以使整個配電線 路安全運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)裝置存在的問題，本實(shí)用新型提出一種高性能、 高精度對電動機(jī)及主回路實(shí)現(xiàn)低頻低壓減載保護(hù)的裝置。完成上述發(fā)明目的所采取的具體技術(shù)措施是一種數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保 護(hù)裝置，其特征是由電流/電壓隔離變送器、數(shù)字信號處理器、實(shí)時時鐘和裝置供電電源 組成外部三相電源聯(lián)接電壓隔離變送器輸入端，電壓隔離變送器的輸出腳15，腳5，腳10 聯(lián)接低通濾波RC輸入腳17，腳8，腳7，低通濾波RC輸出腳15聯(lián)接頻率轉(zhuǎn)換/比較輸入腳 13，頻率轉(zhuǎn)換/比較輸出腳14聯(lián)接數(shù)字信號處理器腳54，低通濾波RC輸出腳16，腳6，腳 9聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳17，腳7，腳8，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳17，腳7，腳8聯(lián)接數(shù)字信號 處理器；外部三相電源聯(lián)接電流隔離變送器輸入端，電流隔離變送器輸出腳24，腳18，腳22 聯(lián)接低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21，低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換芯 片輸出腳23，腳26，腳20，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳23，腳26，腳20聯(lián)接數(shù)字信號處理器腳21， 腳27，腳16，數(shù)字信號處理器的腳62、腳63、腳64、腳65、腳66、腳67、腳68聯(lián)接74HC86邏 輯芯片腳4、腳5、腳9、腳10、腳12、腳13、腳12、腳1、腳2，74HC86邏輯芯片的輸出腳3、腳 6、腳8、腳11腳聯(lián)接到mcl413驅(qū)動芯片的腳1、腳2、腳3、腳4 ；驅(qū)動芯片的腳13、腳14、腳15、腳16聯(lián)接繼電器放大信號輸入端，繼電器放大信號輸出端聯(lián)接電動機(jī)；在數(shù)字信號處理器上按常規(guī)方式聯(lián)接時鐘模塊、顯示屏、鍵盤。本實(shí)用新型的有益效果A/D轉(zhuǎn)換芯片TCL2264通過精密電流/電壓隔離變送器 采集低壓主回路電壓電流數(shù)據(jù)進(jìn)行變送；經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換送入到數(shù)字信號處理器(即“dspic 高速單片機(jī)”)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析，確定出有功無功、功因及電能值，當(dāng)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)達(dá)到 所設(shè)定的低頻率或低電壓及無功不足時，立即通過信號驅(qū)動芯片MC1413給繼電器保護(hù)輸 出信號進(jìn)行保護(hù)跳閘及停車，使高功率電動機(jī)停車以減小負(fù)荷使用，將一部分的負(fù)荷甩掉， 提高頻率，使電壓升高，這樣可保證電動機(jī)、配電線路安全運(yùn)行。本實(shí)用新型符合JB/T10613-2006標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)字式電動機(jī)綜合保護(hù)裝置通用技術(shù)條 件》，可以保護(hù)電動機(jī)控制運(yùn)行回路安全，使整個低壓配電線路安全運(yùn)行。
圖1是本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用原理圖。圖3是本實(shí)用新型線路電信號采集電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型邏輯驅(qū)動電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型應(yīng)用電路工作供電電源原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步描述。一種數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)工作原理見圖1，由/TA23M/ TV31D高精度、高線性精密電流/電壓隔離變送器、DSPIC處理器為16位高速單片機(jī)的高 性能數(shù)字信號處理器、TCL2264A/D轉(zhuǎn)換芯片、PCF8563高精度實(shí)時時鐘和常規(guī)裝置供電電 源組成；主回路電壓及電流通過三相高線性精密電流/電壓隔離變送器進(jìn)行變送，再通過 高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片TCL2264采集送入高性能數(shù)字信號處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算分析；保護(hù)參 數(shù)可通過該裝置顯示接口或通訊方式直接進(jìn)行設(shè)置；數(shù)字信號控制器通過所設(shè)定的保護(hù)參 數(shù)進(jìn)行繼電器接口保護(hù)輸出進(jìn)行減小負(fù)荷；高精度時鐘(PCF8563)通過與數(shù)字信號處理器 (CPU)進(jìn)行時間數(shù)據(jù)交換來延時保護(hù)時間輸出定值。結(jié)合電路圖說明各裝置間的聯(lián)接關(guān)系，圖5是常規(guī)裝置供電電源圖，將AC/DC220V 電壓經(jīng)變壓整流向裝置提供DC 12V工作電源，為A/D運(yùn)放電路、數(shù)字信號處理器及保護(hù)控 制電路提供安全穩(wěn)定的供電電源；由圖3外部三相電壓/三相電流輸入，經(jīng)高線性精密電流 /電壓隔離變送器進(jìn)行變送，再進(jìn)行低通濾波，進(jìn)入到高精度A/D采集芯片TCL2264 15腳、5 腳、10腳、22腳、24腳、18腳及頻率轉(zhuǎn)換及比較信號放大；數(shù)字信號處理器實(shí)時通過讀取A/ D 數(shù)據(jù) 17 (VAN)、15 (VBN)、22 (VCN)、54 (FREQ)、18 (AGND) 16 (IA)、21 (IB)、27 (IC)腳相連接， 進(jìn)行測控?cái)?shù)據(jù)采集進(jìn)行比較數(shù)值，采集計(jì)算出相應(yīng)的電流、電壓、頻率；計(jì)算出有功、無功、 功因及電能數(shù)值，數(shù)字通過顯示接口傳送給顯示單元實(shí)時顯示數(shù)據(jù)量，低頻、低壓保護(hù)參數(shù) 從顯示單元接口鍵盤操作設(shè)定；數(shù)字信號處理器根據(jù)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)信息與所設(shè)定的低 頻、低壓、保護(hù)參數(shù)范圍進(jìn)行對比，當(dāng)實(shí)時采集的電量值時，數(shù)字信號處理器的62腳、63腳、 64腳、65腳、66腳、67腳、68腳聯(lián)接74HC86邏輯芯片4腳、5腳、9腳、10腳、12腳、13腳、12腳、1腳、2腳進(jìn)行電信號邏輯與控制；74HC86邏輯芯片的輸出腳3腳、6腳、8腳、11腳聯(lián)接 到驅(qū)動芯片(mcl413)的1腳(outl)、2腳(out2)、3腳(out3)、4腳(out4)進(jìn)行減載輸出 信號輸入；驅(qū)動芯片的13腳、14腳、15腳、16腳直接進(jìn)行信號放大來驅(qū)動繼電器輸出控制 來實(shí)現(xiàn)減載輸出；如圖4所示，數(shù)字信號處理器通過采集的電量以及頻率值進(jìn)行邏輯對比， 把減載輸出信號經(jīng)過邏輯與芯片以及驅(qū)動芯片把數(shù)字信號處理器發(fā)出的減載輸出信號來 驅(qū)動裝置內(nèi)的繼電器輸出。當(dāng)讀取的頻率或電壓數(shù)據(jù)達(dá)到所設(shè)定保護(hù)數(shù)據(jù)值時，數(shù)字信號處理器根據(jù)軟件邏 輯方式立即保護(hù)控制輸出；由保護(hù)輸出接口通過驅(qū)動電路傳送繼電器報(bào)警輸出并停車，進(jìn) 行減載以減小線路負(fù)荷；報(bào)警及停車延時時間可根據(jù)顯示單元鍵盤設(shè)定，也可根據(jù)通訊接 口，進(jìn)行PC設(shè)定。圖2為數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保護(hù)裝置原理圖；由圖中①保護(hù)停車輸出接口 控制輸出使外部斷路器或接觸器斷開使電動機(jī)停車，保護(hù)電動機(jī)及使線路減小負(fù)荷使其安 全運(yùn)行；②為保護(hù)報(bào)警輸出接口，當(dāng)線路出現(xiàn)頻率、電壓過低及功率不穩(wěn)定時報(bào)警繼電器跳 閘，發(fā)出報(bào)警信號提示；③為顯示及鍵盤操作單元，根據(jù)頻率、過壓及系統(tǒng)參數(shù)可根據(jù)顯示 及鍵盤操作；④為通訊控制接口，該通訊接口可通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通訊設(shè)置讀取保護(hù)信息及 狀態(tài)信息；同時該通訊接口支持Profibus Can-bus ModBus通訊協(xié)議；⑤為電壓變送器，通 過采集線路電壓進(jìn)行電壓線性變送為O 0. 375V送入A/D信號放大變換電路及頻率比較 電路中；⑥為電流變送器，通過采集線路電流進(jìn)行電流線性變送為O 2. 5mA送入A/D信號 放大變換電路中。圖5為裝置供電電源，按常規(guī)方法將AC/DC220V電壓經(jīng)變壓整流向裝置提供DC12V 工作電源，為A/D運(yùn)放電路、數(shù)字信號處理器及保護(hù)控制電路提供安全穩(wěn)定的供電電源。
權(quán)利要求一種數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保護(hù)裝置，其特征是由電流/電壓隔離變送器、數(shù)字信號處理器、實(shí)時時鐘和裝置供電電源組成外部三相電源聯(lián)接電壓隔離變送器輸入端，電壓隔離變送器的輸出腳15，腳5，腳10聯(lián)接低通濾波RC輸入腳17，腳8，腳7，低通濾波RC輸出腳15聯(lián)接頻率轉(zhuǎn)換/比較輸入腳13，頻率轉(zhuǎn)換/比較輸出腳14聯(lián)接數(shù)字信號處理器腳54，低通濾波RC輸出腳16，腳6，腳9聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳17，腳7，腳8，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳17，腳7，腳8聯(lián)接數(shù)字信號處理器；外部三相電源聯(lián)接電流隔離變送器輸入端，電流隔離變送器輸出腳24，腳18，腳22聯(lián)接低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21，低通濾波RC輸入腳16，腳6，腳21聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳23，腳26，腳20，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸出腳23，腳26，腳20聯(lián)接數(shù)字信號處理器腳21，腳27，腳16，數(shù)字信號處理器的腳62、腳63、腳64、腳65、腳66、腳67、腳68聯(lián)接74HC86邏輯芯片腳4、腳5、腳9、腳10、腳12、腳13、腳12、腳1、腳2，74HC86邏輯芯片的輸出腳3、腳6、腳8、腳11腳聯(lián)接到mc1413驅(qū)動芯片的腳1、腳2、腳3、腳4；驅(qū)動芯片的腳13、腳14、腳15、腳16聯(lián)接繼電器放大信號輸入端，繼電器放大信號輸出端聯(lián)接電動機(jī)；在數(shù)字信號處理器上按常規(guī)方式聯(lián)接時鐘模塊、顯示屏、鍵盤。
專利摘要一種數(shù)字式電動機(jī)低頻低壓減載保護(hù)裝置，由電流/電壓隔離變送器、數(shù)字信號處理器、實(shí)時時鐘和裝置供電電源組成外部三相電源聯(lián)接電壓隔離變送器，電壓隔離變送器聯(lián)接低通濾波RC，低通濾波RC聯(lián)接頻率轉(zhuǎn)換/比較，頻率轉(zhuǎn)換/比較聯(lián)接數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器聯(lián)接74HC86邏輯芯片，邏輯芯片聯(lián)接到mc1413驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片聯(lián)接繼電器輸入端，繼電器信號輸出端聯(lián)接電動機(jī)。采集低壓主回路電壓電流數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字信號處理器計(jì)算分析，確定出有功無功、功因及電能值，當(dāng)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)達(dá)到所設(shè)定的低頻率或低電壓及無功不足時，繼電器保護(hù)輸出信號進(jìn)行保護(hù)跳閘及停車，使高功率電動機(jī)停車以減小負(fù)荷使用，提高頻率和電壓，保證電動機(jī)、配電線路安全運(yùn)行。
文檔編號H02H7/09GK201570854SQ20092024931
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者劉永勝, 劉海波, 吳東波, 苑智偉 申請人:丹東華通測控有限公司