一种变频电动机的差动保护系统的制作方法

本发明涉及一种利用载波通信和功率差动算法来实现变频器拖动电动机的差动保护系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术：

随着国家节能减排的要求，变频器得到了极大的重视，在电厂及工业企业中，高压(6kv/10kv)变频器拖动高压大容量电动机得到了越来越广泛的应用。特别是原先没有安装变频器的电动机，通过改造增加变频器拖动电动机以实现节能的目的。

按照现有规程要求，超过2000kw的高压电动机需安装差动保护，原先无变频器的电动机一般在电动机电源开关柜处安装了差动保护，就地采集开关柜处电流互感器的电流量以及通过二次电缆采集电动机中性点电流互感器的电流量，进行电流差动，保护范围电动机至开关柜的动力电缆和电动机。

改造增加变频器来拖动电动机也需要配置差动保护，由于变频器拖动电动机时，电动机为变频运行，开关柜处的电流互感器和电动机中性点的电流互感器频率不一致，无法进行电流差动。目前已有方法为增加变频器下方电动机上方的电流互感器，和电动机中性点电流互感器进行差动保护。保护范围仅为电动机，电动机至开关柜的动力电缆不在差动保护范围内，无快速保护，导致动力电缆故障时不能快速切除。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于变频电动机的差动保护系统，用于解决现有变频电动机保护范围仅为电动机而不包含动力电缆的问题；利用载波通信技术，使用原有电动机中性点电流互感器的二次电缆作为传输介质，不需要另外放置通讯电缆，减少改造施工难度和工作量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种变频电动机的差动保护系统，包括变频电动机保护装置、安装于电动机中性点的远端采集单元。所述的远端采集单元采集电动机中性点的三相电压量和三相电流量。所述的远端采集单元与变频电动机保护装置之间通过原有中性点电流互感器的二次电缆利用载波通信技术进行交互通讯。

所述的远端采集单元与变频电动机保护装置之间为一对一的连接。

所述的变频电动机保护装置采集电动机电源开关柜处三相电流量和三相电压量，接收所述远端采集单元传输的电动机中性点处的三相电流量和三相电压量，采用功率差动算法，完成差动保护功能。

所述的变频电动机保护装置差动保护动作后，跳开电动机电源开关柜的开关。

优选的：所述的远端采集单元将采集到的电动机中性点的三相电流量和三相电压量转换为数字量信号，通过载波通信技术将这些数字量信号实时传送到变频电动机保护装置。

优选的：所述变频电动机保护装置通过电压互感器和电流互感器采集电动机电源开关柜处的三相电压量和三相电流量。

优选的：变频电动机保护装置通过内部继电器操作开关。

优选的：远端采集单元通过中性点电流互感器和中性点电压互感器采集电动机中性点三相电流量和三相电压量。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

1、将功率差动算法应用到变频电动机差动保护，保护范围为电动机至开关柜的动力电缆和电动机，相对现有变频电动机差动保护的电流差动保护范围仅为电动机，增加了对动力电缆的快速保护。

2、远端采集单元与变频电动机保护装置之间通过载波通信技术，利用原先电动机中性点电流互感器的二次电缆进行通讯交互，不需要另外放置通讯电缆，减少改造施工难度和工作量。

3、远端采集单元就地安装并采集电动机中性点电流互感器的电流，大大缩短了电流互感器二次电缆的长度，减小了电流互感器二次负载，避免了因为二次电缆过长，电流互感器负载过重造成的电流互感器饱和现象。

4、不需要增加变频器下方电动机上方的电流互感器，简化了系统，节约投资.

附图说明

图1为本发明的电气原理图和接线示意图。

图中：

0–变频电动机差动保护系统

1–变频电动机保护装置

2–远端采集单元

3–二次电缆

4–开关

5–电压互感器

6–电流互感器

7–电动机

8–中性点电流互感器

9–中性点电压互感器

10–高压变频器

11–被保护动力电缆

12–电源母线

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。

一种变频电动机的差动保护系统，如图1所示，变频电动机差动保护系统0主要由三部分组成：变频电动机保护装置1、安装于电动机中性点的远端采集单元2和二次电缆3。

电动机7和动力电缆11为被保护对象，10为高压变频器，12为电源母线。

动力电缆11通过开关4与电源母线12上连接，电压互感器5和电流互感器6安装在电动机电源开关柜处的动力电缆11上，所述开关4、电压互感器5和电流互感器6分别与变频电动机保护装置1连接，电动机7与动力电缆11连通，中性点电流互感器8和中性点电压互感器9安装在电动机7中性点处，所述远端采集单元2分别与中性点电流互感器8和中性点电压互感器9连接，所述远端采集单元2通过二次电缆3与变频电动机保护装置1连接。

变频电动机保护装置1和远端采集单元2之间利用二次电缆3，采用载波通信技术进行通讯交互。即远端采集单元2与变频电动机保护装置1之间通过原有中性点电流互感器的二次电缆3利用载波通信技术进行交互通讯。所述的变频电动机保护装置1采集电动机电源开关柜处三相电流量和三相电压量，在本实施例中，变频电动机保护装置1通过电压互感器5和电流互感器6采集电动机电源开关柜处的三相电压量和三相电流量，并通过变频电动机保护装置1内部继电器操作开关4。

所述的远端采集单元2采集电动机中性点的三相电压量和三相电流量。在本实施例中，远端采集单元2通过中性点电流互感器8和中性点电压互感器9采集电动机中性点三相电流量和三相电压量。

所述的远端采集单元2与变频电动机保护装置1之间为一对一的连接。

远端采集单元2将采集到的电动机中性点的三相电流量和三相电压量转换为数字量信号，通过载波通信技术，利用二次电缆3将这些数字量信号实时传送到变频电动机保护装置1。

所述的变频电动机保护装置1根据采集到的电动机电源开关柜处三相电流量和三相电压量，以及接收所述远端采集单元2传输的电动机中性点处的三相电流量和三相电压量，采用功率差动算法，进行逻辑计算，一旦满足差动保护动作条件，则发出指令，跳开开关4，切除故障，完成差动保护功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种变频电动机的差动保护系统，包括一台变频电动机保护装置，以及安装于电动机中性点的远端采集单元；所述的远端采集单元采集电动机中性点的三相电压量和三相电流量；所述的远端采集单元与变频电动机保护装置之间通过原有中性点电流互感器的二次电缆利用载波通信技术进行通讯。本发明解决了现有变频电动机保护范围仅为电动机而不包含动力电缆的问题；利用载波通信技术，使用原有电动机中性点电流互感器的二次电缆作为传输介质，不需要另外放置通讯电缆，减少改造施工难度和工作量。

技术研发人员：丁宁;高亮;王广领;季海峰
受保护的技术使用者：江苏金智科技股份有限公司
技术研发日：2018.12.28
技术公布日：2019.06.11