一种三相交流电机电源缺相保护装置及方法与流程

本发明涉及电机控制，尤其涉及一种三相交流电机电源缺相保护装置及方法。

背景技术：

1、三相交流电机在工业中具备广泛的应用场景，在变电站中存在大量隔离开关机构，同时，由于电动机操动机构具有体积小、易于操作与控制的特点，可实现直流控制，交流操作，三相交流电动机励磁后匀速稳定地带动机构进行分、合动作，故在现代隔离开关机构被广泛应用。

2、三相交流电机作为电动机操动机构的核心动力元件，带动操动机构完成刀闸开关触头的分、合动作，从而实现隔离开关机构的分、合闸操作。因此，电机在分、合操作以及运行过程中保持稳定性对高压隔离开关的工作性能和可靠性起着极为重要的作用。

3、资料统计表明隔离开关操作故障在变电站一次设备操作故障中占据的比例最高，而隔离开关操作故障中三相交流回路电源缺相是一种比较典型的故障类型，其隐蔽性和破坏性较强。

4、当隔离开关的控制回路励磁并启动三相交流电动机运行时，如果三相交流回路出现缺相运行时，例如缺少其中一相时，就会出现比较强烈的噪音，而且电机的速度会比较慢，出现了负载比较重的问题。由于交流电机内部磁场不均匀，必然导致电动机的转速不均匀，转子转轴会发生晃动摩擦，损害设备使用寿命。当前现有技术对三相交流电机的缺相保护难以快速切断三相交流电机的三相交流回路，如果不加以快速干预，情况严重的时候可能会过热进而直接烧毁电机，甚至在极端情况下可能直接导致三相交流电机机械损坏，导致严重的人生和设备事故。

技术实现思路

1、本发明提供了一种三相交流电机电源缺相保护装置及方法，解决了当前现有技术对三相交流电机的缺相保护难以快速切断三相交流电机的三相交流回路的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种三相交流电机电源缺相保护装置，包括三相交流电机、交流电源和三相交流回路，所述交流电源通过所述三相交流回路与所述三相交流电机连接，还包括：电流互感器、控制继电器、电源缺相识别模块和回路隔离模块；

3、所述电流互感器的两端分别与所述三相交流回路和所述电源缺相识别模块连接，用于获取所述三相交流回路的三相电流，还用于将所述三相电流发送至所述电源缺相识别模块；

4、所述控制继电器连接于所述三相交流回路上，用于控制所述三相交流电机的转动状态；

5、所述电源缺相识别模块用于监测所述控制继电器的电平变化，若监测到所述控制继电器的电平变化出现高电平信号，则基于所述三相交流回路的三相电流与预设的电流整定值进行比较，根据比较结果判断所述三相交流回路是否缺相，若判断所述三相交流回路缺相，则生成缺相回路切断指令并发送至所述回路隔离模块；

6、所述回路隔离模块与所述控制继电器连接，用于基于所述电源缺相识别模块发送的所述缺相回路切断指令对所述控制继电器进行失磁操作，从而切断所述三相交流回路。

7、优选地，所述控制继电器包括第一常开继电器触点和第二常开继电器触点，所述交流电源分别通过所述第一常开继电器触点和所述第二常开继电器触点与所述三相交流电机连接。

8、优选地，所述电源缺相识别模块具体用于基于所述三相交流回路的电流正序分量有效值与预设的电流整定值进行比较，若电流正序分量有效值不大于0.05倍的额定电流的有效值，则判定所述三相交流回路存在两相或三相缺相故障，并生成缺相回路切断指令；还用于若电流正序分量有效值不小于0.2倍的额定电流的有效值且不大于0.7倍的额定电流的有效值，则判定所述三相交流回路存在一相缺相故障并生成缺相回路切断指令。

9、优选地，所述回路隔离模块包括隔离继电器和隔离开关的直流控制回路，所述隔离继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述隔离开关的直流控制回路的公共回路连接，所述隔离开关的直流控制回路与所述控制继电器连接；

10、所述隔离继电器用于基于所述电源缺相识别模块发送的所述缺相回路切断指令切断所述隔离开关的直流控制回路，从而使所述控制继电器失磁。

11、优选地，本装置还包括：告警继电器和告警模块，所述告警继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述告警模块连接；

12、所述电源缺相识别模块还用于若判断所述三相交流回路缺相，则生成缺相告警指令通过所述告警继电器发送至所述告警模块；

13、所述告警模块用于基于所述缺相告警指令发出告警。

14、优选地，所述三相交流回路上还串联有交流电源断路器和热偶继电器。

15、优选地，本装置还包括：断路继电器，所述断路继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述交流电源断路器连接；

16、所述电源缺相识别模块用于若判断所述三相交流回路缺相，则生成电源断路指令通过所述断路继电器发送至所述交流电源断路器；

17、所述交流电源断路器用于基于所述电源断路指令进行断开操作。

18、第二方面，本发明还提供了一种三相交流电机电源缺相保护方法，应用上述的一种三相交流电机电源缺相保护装置，包括以下步骤：

19、获取三相交流回路的三相电流；

20、监测控制继电器的电平变化，若监测到所述控制继电器的电平变化出现高电平信号，则基于所述三相交流回路的三相电流与预设的电流整定值进行比较，根据比较结果判断所述三相交流回路是否缺相，若判断所述三相交流回路缺相，则生成缺相回路切断指令；

21、基于所述缺相回路切断指令对所述控制继电器进行失磁操作，从而切断所述三相交流回路。

22、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

23、本发明通过电流互感器获取三相交流回路的三相电流，电源缺相识别模块监测控制继电器的电平变化，若监测到控制继电器的电平变化出现高电平信号，则基于三相交流回路的三相电流与预设的电流整定值进行比较，根据比较结果判断三相交流回路是否缺相，并生成缺相回路切断指令，通过回路隔离模块基于缺相回路切断指令对控制继电器进行失磁操作，从而切断三相交流回路，从而对三相交流电机的缺相保护快速切断三相交流电机的三相交流回路，并适用于不同电压等级且不同应用场景下的三相交流电机电源缺相运行快速识别和保护。

技术特征：

1.一种三相交流电机电源缺相保护装置，包括三相交流电机、交流电源和三相交流回路，所述交流电源通过所述三相交流回路与所述三相交流电机连接，其特征在于，还包括：电流互感器、控制继电器、电源缺相识别模块和回路隔离模块；

2.根据权利要求1所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，所述控制继电器包括第一常开继电器触点和第二常开继电器触点，所述交流电源分别通过所述第一常开继电器触点和所述第二常开继电器触点与所述三相交流电机连接。

3.根据权利要求1所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，所述电源缺相识别模块具体用于基于所述三相交流回路的电流正序分量有效值与预设的电流整定值进行比较，若电流正序分量有效值不大于0.05倍的额定电流的有效值，则判定所述三相交流回路存在两相或三相缺相故障，并生成缺相回路切断指令；还用于若电流正序分量有效值不小于0.2倍的额定电流的有效值且不大于0.7倍的额定电流的有效值，则判定所述三相交流回路存在一相缺相故障并生成缺相回路切断指令。

4.根据权利要求1所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，所述回路隔离模块包括隔离继电器和隔离开关的直流控制回路，所述隔离继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述隔离开关的直流控制回路的公共回路连接，所述隔离开关的直流控制回路与所述控制继电器连接；

5.根据权利要求1所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，还包括：告警继电器和告警模块，所述告警继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述告警模块连接；

6.根据权利要求1所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，所述三相交流回路上还串联有交流电源断路器和热偶继电器。

7.根据权利要求6所述的三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，还包括：断路继电器，所述断路继电器的两端分别与所述电源缺相识别模块和所述交流电源断路器连接；

8.一种三相交流电机电源缺相保护方法，应用权利要求1～7任一项所述的一种三相交流电机电源缺相保护装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及电机控制技术领域，公开了一种三相交流电机电源缺相保护装置及方法，本装置通过电流互感器获取三相交流回路的三相电流，电源缺相识别模块监测控制继电器的电平变化，若监测到控制继电器的电平变化出现高电平信号，则基于三相交流回路的三相电流与预设的电流整定值进行比较，根据比较结果判断三相交流回路是否缺相，并生成缺相回路切断指令，通过回路隔离模块基于缺相回路切断指令对控制继电器进行失磁操作，从而切断三相交流回路，从而对三相交流电机的缺相保护快速切断三相交流电机的三相交流回路。

技术研发人员：谢家安,吴木成,王启哲,李涛,王彦东,刘亮,林晓波
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15