一种集成抗晃电保护功能的电动机微机保护器的制作方法

本实用新型涉及抗晃电保护技术领域，特别是集成抗晃电保护功能的电动机微机保护器。

背景技术：

晃电是指因电网中的电气操作（例如重合闸、设备启动、误操作）或者电网中的电气故障（例如雷击、短路故障、发电厂故障、污闪）等原因造成的电网瞬时波动乃至瞬时失压的电气故障现象（例如电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件）。

晃电过程造成的电压暂态过程虽然很短暂，但是电网电压的瞬间降低会导致依赖电网电压供电的交流接触器线圈控制电压瞬时降低，进而导致交流接触器铁芯动作跳闸——>交流接触器的主触点分闸——>电机等用电设备因失去电源而停止运行。失去控制电源的普通交流接触器主触点分闸后不会自动合闸，需依赖人工恢复合闸。而所有低压电机控制柜旁不可能时刻有人值守，从发生晃电到通知维护人员再到维护人员赶到现场，需要几分钟到十几分钟的时间。因此，晃电结束后，电机等用电设备将在较长时间段内处于停止运行的状态，这就给供电可靠性要求比较高的企业带来较大损失，这些损失包括：停工、开工产生的废品、原料、电力、人力损失，生产线停滞造成的原料运输设备的损失等等。

目前的抗晃电技术有三种技术方案：其一、研制具有抗晃电特性的交流接触器，其二、给交流接触器线圈提供UPS不间断控制电源，其三，在电动机微机保护器中集成抗晃电功能。

第一种技术方案的原理是通过在吸合过程中进行交直流转换，使直流保持线圈正常吸合工作状态，消除交流电源波动对交流接触器的影响，保证晃电发生时接触器不脱扣。这类设备的缺点是内部结构复杂，运行不可靠。

第二种技术方案，采用UPS不间断供电会增加诸多线路和UPS设备，成本较高。

第三种技术方案，例如公开号为CN102842887A的中国专利申请“一种用电设备抗晃电保护方法及其抗晃电保护器”，披露了一种微机保护器，该微机保护器采用单片机等智能芯片，能够预设低电压设定值、过流设定值，通过将采集的电气量与这些参数比较以判断是否发生晃电，再通过与晃电允许时间设定值等参数进行比较以确定抗晃电保护措施。该方案使用了单片机等智能芯片来实现晃电检测与控制逻辑。但是通常智能芯片也通过交流电源转换为低压直流之后取电，其本身也会受到晃电的影响。如果晃电的电压跌落程度较大或者持续时间较长以至于影响到微机保护器的智能芯片的供电，也就是说，如果外部的电机电源与内部的微机保护器的装置电源同时“掉电”或“晃电”的情况，那么微机保护器也无法可靠实现抗晃电保护功能。实际上，这也是现场最常见的现象，因此，现有方案存在有一定的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种集成抗晃电保护功能的电动机微机保护器，用于解决现有技术中微机保护器在晃电时本身供电问题造成无法完成抗晃电保护功能的问题。

一种集成抗晃电保护功能的电动机微机保护器，包括CPU，CPU驱动连接有继电器控制电路，所述继电器控制电路用于控制二次控制回路；CPU输入采样连接有电机电源检测电路，所述电机电源检测电路用于采样电机电源电压，CPU还输入采样连接有装置电源检测电路，所述装置电源检测电路用于采样所述电动机微机保护器的电源电压；CPU还连接掉电保持存储器和实时时钟模块。

进一步的，所述掉电保持存储器为EEPROM。

进一步的，所述实时时钟模块为DS1302。

进一步的，所述装置电源检测电路包括电阻分压电路，分压电阻两端直接连接CPU。

进一步的，所述装置电源检测电路包括电阻分压电路，分压电阻通过比较器连接CPU。

本实用新型的电动机微机保护器，不仅像现有技术那样检测了外部的电机电源电压，还检测了内部的微机保护器本身的装置电源电压。当电机运行过程中同时出现电机电源和装置电源“掉电”、“晃电”情况时，通过掉电保持存储器及时记录保存所有电机运行的相关信息，同时记录掉电时刻（即发生“掉电”或“晃电”的时刻）。保护器再次上电后，读取上述掉电时刻，同时根据实时时钟模块得到再次上电时刻，从上述掉电时刻到再次上电时刻之间的时间就是发生“晃电”或“掉电”的掉电时间，然后根据该掉电时间的长短，控制电机执行“立即启动”、“分批延时启动”或“不启动”，从而实现了这种情况下的抗晃电保护，相对于现有技术具有显著的进步。

附图说明

图1是电动机微机保护器的结构框图；

图2是电动机微机保护器及相关系统图；

图3是一种装置电源检测电路；

图4是另一种装置电源检测电路；

图5是电动机微机保护器工作流程示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的电动机微机保护器的结构框图，下文将电动机微机保护器简称为保护器。保护器的核心是单片机，即中央处理器CPU。CPU的输入I/O口连接有电机电源检测电路和装置电源检测电路，CPU的输出I/O口连接有继电器控制电路；CPU还连接一个掉电保持存储器，例如EEPROM存储器。CPU还连接有实时时钟模块，用于计时，实时时钟模块带有时钟芯片和备用电池，如DS1302。

CPU还驱动控制一个继电器控制电路，该继电器控制电路用于控制二次控制回路。继电器控制电路和二次控制回路均属于现有技术，故本实施例不对它们的具体结构进行叙述。

结合图2的系统框图可知，电机电源检测电路用于检测电机电源，例如图2中所示的三相四线的L2和N（作为其他实施方式，也可以连接其他相的电压，如L1和N、L3和N；除了连接相电压，还可以连接线电压）。电机电源检测电路的输出连接CPU的对应输入I/O口，将电机电源电压信息送入CPU。

电机电源检测电路可以采用光耦隔离电路实现，具体的电路结构属于现有技术，在此不再赘述。

结合图2的系统框图可知，装置电源检测电路用于采样保护器的电源，本实施例中，保护器的电源为从电机电源取电的开关电源，将交流电源整流降压为适用于保护器的直流电源。装置电源检测电路采样连接开关电源的输出，并且将采集到的装置电压信息经过CPU的相应I/O口送入CPU。

如图3所示，装置电源检测电路可以采用电阻分压电路，由CPU直接采集。还可以如图4所示，采用带有比较器的电路，经过比较器与参考电压（参考电压可以设计为需要采集的阈值，可以由参考电阻Ref提供）比较后再由CPU采集。

CPU通过上述电机电源检测电路监测作为“外部电压”的电机电源电压，通过上述装置电源检测电路监测作为“内部电压”的装置电源电压，还可以监测电机运行的相关信息。

对于电机运行过程中同时出现电机电源和装置电源“掉电”、“晃电”的情况，通过掉电保持存储器及时记录保存所有电机运行的相关信息，同时记录掉电时刻（即发生“掉电”或“晃电”的时刻）。保护器再次上电后，读取上述掉电时刻，同时根据实时时钟模块得到再次上电时刻，从上述掉电时刻到再次上电时刻的时间就是发生“晃电”或“掉电”的掉电时间，然后根据上述掉电时间的长短，控制电机执行“立即启动”、“分批延时启动”或“不启动”。

如图5所示，保护器的具体工作原理如下，分为三种情况：

第一种情况：电机电源与装置电源同时“掉电”或“晃电”时，此情况为现场最常见现象。

当电机电源检测电路检测到电机电源“掉电”或“晃电”（检测的方式和判据可以参考背景技术中的公开文献），同时装置电源检测电路检测到装置电压跌落到2.9V以下时，CPU记录掉电时电机运行的所有信息（电机的运行状态、外部电压、掉电时刻）并存入掉电保持存储器的“时间存储区域”。保护器再次上电时，掉电时保存的相关信息加载进入CPU，根据掉电时刻和当前时刻可以得到掉电时间的长短，将掉电时间与用户预设的“失电重启动时间”、“延时重启动时间”与“恢复延时”比较计算，判断电机的执行情况为“立即启动”、“分批延时启动”或“不启动”。“失电重启动时间”的整定值为T1，“恢复延时”的整定值为T2，掉电时间记为T。

具体的比较逻辑为：

Ø当电压的骤降时间少于“失电重启”时间，即T<T1,（通过继电器控制电路和二次控制回路）控制电机的接触器立即闭合，电机自启动；

Ø当失电时间大于设定的“失电重启”时间，并且小于“恢复延时”和“失电重启”时间之和，即T1<T<T1+T2，电机可经过“延时启动”时间后再启动；“延时启动”整定值为T3。

Ø如果失电的时间大于“恢复延时”时间和“失电重启”时间之和，即T>T1+T2，本次失压重启动终止操作。

第二种情况：当检测到电机电源正常，而仅装置电源“掉电”或“晃电”时，进行“装置失电”的报警。

第三种情况：当检测到装置电源正常，而电机电源“掉电”或“晃电”时，根据用户预设的“立即重启动时间”“延时重启动时间”与“恢复时间”比较计算，判断电机的执行情况为“立即启动”、“分批延时启动”或“不启动”。这种情况与现有技术的情况基本相同，而现有技术中，如果抗晃电功能的供电时间较短的话，不能实现分批延时重启动，用户的设置的“分批重启动时间”已经超过“晃电模块”的供电时间，亦不能实现分批延时重启动。

以上为本实用新型的一种较佳实施例，但是应当理解，上述具体的描述不应理解为对本实用新型实质和范围的限定，本领域技术人员再根据上述实施例做出的明显变型或者替换仍属于本实用新型保护的范围。