本實(shí)用新型屬于異步電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)電力工業(yè)迅猛發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的使用幾乎滲透到了各行各業(yè)，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)及人民生活正常進(jìn)行的重要保證。因而確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要。由于電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)本身質(zhì)量及工作環(huán)境等多種因素，電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、電流不平衡、欠載及過(guò)流等故障，并由此帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的開(kāi)發(fā)與研制勢(shì)在必行。目前多數(shù)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置仍在使用8/16位的單片機(jī)，由于此類單片機(jī)大部分缺少SPI接口、I2C總線及A/D轉(zhuǎn)換口等功能模塊。如果要進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的性能，則需要通過(guò)添加相應(yīng)的芯片進(jìn)行擴(kuò)展。這無(wú)形中增加了系統(tǒng)制造成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)產(chǎn)品的體積將隨著芯片的增加而增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問(wèn)題，提供一種三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，形成對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的有效保護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，包括處理器以及與處理器相連的信號(hào)采集模塊、按鍵模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通訊模塊、控制模塊；

所述處理器用于建立與各模塊之間的信號(hào)連接與處理；

所述信號(hào)采集模塊用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行采集；

所述按鍵模塊包括參數(shù)設(shè)置鍵和復(fù)位鍵，用于設(shè)定運(yùn)行參數(shù)和復(fù)位，并形成參數(shù)信號(hào)和復(fù)位信號(hào)發(fā)送至處理器；

所述存儲(chǔ)模塊包括程序存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器用于存放程序，靜態(tài)存儲(chǔ)器用于對(duì)采集計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，只讀存儲(chǔ)器用于對(duì)按鍵模塊設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述顯示模塊用于對(duì)按鍵模塊設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)外顯示；

所述通訊模塊包括若干物理接口，用于進(jìn)行遙控與遙測(cè)；

所述控制模塊包括與處理器輸出端相連的I/O控制器。

進(jìn)一步地，所述處理器還連接有時(shí)鐘模塊，所述時(shí)鐘模塊包括外接晶體振蕩器，采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，時(shí)鐘頻率為12MHz。

進(jìn)一步地，所述處理器采用80C196MC單片機(jī)，包括CPU、存貯器、中斷控制器、I/O口和片內(nèi)外設(shè)，片內(nèi)外設(shè)包括1個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、1個(gè)事件處理器陣列、兩個(gè)定時(shí)器、1個(gè)三相波形發(fā)生器和1個(gè)脈寬調(diào)制單元。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)采集模塊包括電流互感器與變壓器；

所述電流互感器的二次側(cè)通過(guò)電阻短接，從電阻兩端引出電壓，送入單片機(jī)，以獲得電流的采集信號(hào)；

所述變壓器用于將采集來(lái)的電壓信號(hào)變換成單片機(jī)可以接受的信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述按鍵模塊中參數(shù)設(shè)置鍵由上翻、下翻、返回和確認(rèn)四個(gè)鍵組成，通過(guò)這些按鍵可以進(jìn)行面板菜單操作，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定；所述復(fù)位鍵用于故障解除后的復(fù)位或者在緊急停車時(shí)使用。

進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)模塊中程序存儲(chǔ)器采用32K的EPROM27256芯片，所述靜態(tài)存儲(chǔ)器采用32K的RAM62256芯片，所述只讀存儲(chǔ)器采用電可擦除可編程的EEPROMX84041芯片。

進(jìn)一步地，所述顯示模塊包括4個(gè)LED數(shù)碼顯示管。

進(jìn)一步地，所述通訊模塊包括RS485物理接口，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，并采通訊集成模塊RSM3485CHT。

進(jìn)一步地，所述處理器還連接有負(fù)序反時(shí)限保護(hù)模塊，用于復(fù)位電路在瞬間掉電后進(jìn)行可靠復(fù)位以及對(duì)非接地性不對(duì)稱故障進(jìn)行處理，所述負(fù)序反時(shí)限保護(hù)模塊采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)斷相、定子繞組或引出線不對(duì)稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護(hù)，選用帶硬件看門狗及復(fù)位功能的專用芯片MAX705。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型具有穩(wěn)定的保護(hù)性能，能夠自動(dòng)識(shí)別干擾和排除干擾，可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)裝置故障部位，及時(shí)報(bào)警，以利處理，以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際條件或故障情況隨機(jī)變化，使保護(hù)具有自適應(yīng)能力，具有較小的調(diào)試維護(hù)工作量，節(jié)省大量的人力物力，經(jīng)濟(jì)效益可觀，也可以進(jìn)一步將保護(hù)、控制和監(jiān)視等功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)監(jiān)視、控制、保護(hù)的綜合自動(dòng)化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)模塊圖；

圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

如圖1和圖2所示的一種三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，包括處理器以及與處理器相連的信號(hào)采集模塊、按鍵模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通訊模塊、控制模塊，處理器還連接有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊包括外接晶體振蕩器，一般情況下，系統(tǒng)工作頻率越高，對(duì)器件性能、開(kāi)發(fā)裝置的要求就越高，因此采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，時(shí)鐘頻率為12MHz。

處理器還連接有負(fù)序反時(shí)限保護(hù)模塊，用于復(fù)位電路在瞬間掉電后進(jìn)行可靠復(fù)位以及對(duì)非接地性不對(duì)稱故障進(jìn)行處理，所述負(fù)序反時(shí)限保護(hù)模塊采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)斷相、定子繞組或引出線不對(duì)稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護(hù)：第一段具有高整定值I21(負(fù)序電流Ⅰ段電流定值)，短延時(shí)T21(負(fù)序電流I段時(shí)間定值)。第二段具有低定值(負(fù)序電流Ⅱ段電流定值)，長(zhǎng)延時(shí)T22(負(fù)序時(shí)間n段時(shí)間定值)；同時(shí)選用帶硬件看門狗及復(fù)位功能的專用芯片MAX705，MAX705是MAXIM公司生產(chǎn)的價(jià)格低廉的微處理器監(jiān)控芯片，它可以提供四種功能:當(dāng)加電、掉電以及當(dāng)供電電壓下降時(shí)，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200ms；獨(dú)立監(jiān)控跟蹤定時(shí)器輸出，在1.6s內(nèi)如果監(jiān)控跟蹤定時(shí)器輸入端不被觸發(fā)，監(jiān)控跟蹤定時(shí)器輸出將變?yōu)榈碗娖剑?.25V門限值檢測(cè)器，用于電源故障報(bào)警、低電壓檢測(cè)或++5V以外的；低電平有效的人工復(fù)位輸入。

處理器用于建立與各模塊之間的信號(hào)連接與處理，處理器采用80C196MC單片機(jī)，包括CPU、存貯器、中斷控制器、I/O口和片內(nèi)外設(shè)，片內(nèi)外設(shè)包括1個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、1個(gè)事件處理器陣列、兩個(gè)定時(shí)器、1個(gè)三相波形發(fā)生器和1個(gè)脈寬調(diào)制單元。

信號(hào)采集模塊用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行采集，信號(hào)采集模塊包括電流互感器與變壓器；電流互感器的二次側(cè)通過(guò)電阻短接，從電阻兩端引出電壓，送入單片機(jī)，以獲得電流的采集信號(hào)，這樣在不影響主回路的情況下即實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)電與弱電的完全隔離，又進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性；變壓器用于將采集來(lái)的電壓信號(hào)變換成單片機(jī)可以接受的信號(hào)，然后再把這些經(jīng)電壓變換和電流變換以后的信號(hào)，通過(guò)低通濾波，濾去高頻干擾信號(hào)，送入A/D的三個(gè)通道，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到單片機(jī)，從而完成數(shù)據(jù)的采集。

按鍵模塊包括參數(shù)設(shè)置鍵和復(fù)位鍵，用于設(shè)定運(yùn)行參數(shù)和復(fù)位，并形成參數(shù)信號(hào)和復(fù)位信號(hào)發(fā)送至處理器，按鍵模塊中參數(shù)設(shè)置鍵由上翻、下翻、返回和確認(rèn)四個(gè)鍵組成，通過(guò)這些按鍵可以進(jìn)行面板菜單操作，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定，復(fù)位鍵用于故障解除后的復(fù)位或者在緊急停車時(shí)使用；為了保證動(dòng)作準(zhǔn)確，用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)按鍵閉合或斷開(kāi)時(shí)盡管接觸點(diǎn)產(chǎn)生抖動(dòng)，但雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的狀態(tài)下不會(huì)改變，從而可消除抖動(dòng)。

存儲(chǔ)模塊包括程序存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器用于存放程序，靜態(tài)存儲(chǔ)器用于對(duì)采集計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，只讀存儲(chǔ)器用于對(duì)按鍵模塊設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)模塊中程序存儲(chǔ)器采用32K的EPROM27256芯片，靜態(tài)存儲(chǔ)器采用32K的RAM62256芯片，只讀存儲(chǔ)器采用電可擦除可編程的EEPROMX84041芯片。

顯示模塊用于對(duì)按鍵模塊設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)外顯示，顯示模塊包括4個(gè)LED數(shù)碼顯示管。

通訊模塊包括若干物理接口，用于進(jìn)行遙控與遙測(cè)，通訊模塊包括RS485物理接口，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議，并采通訊集成模塊RSM3485CHT，該模塊內(nèi)部集成電源隔離、電氣隔離、RS-485收發(fā)器及總線保護(hù)器件于一身，具有很好的抗干擾性能。

控制模塊包括與處理器輸出端相連的I/O控制器。

本保護(hù)裝置采用的ARM單片機(jī)由于采用了新型的32位ARM核處理器，使其在指令系統(tǒng)、總線結(jié)構(gòu)、調(diào)試技術(shù)、功耗以及性價(jià)比等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的8/16位單片機(jī)，同時(shí)ARM單片機(jī)在芯片內(nèi)部集成了大量的片內(nèi)外設(shè),使其功能和可靠性大大提高，完善的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的各種運(yùn)行信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、運(yùn)算、分析、監(jiān)控、報(bào)警、控制的綜合性裝置，裝置通過(guò)對(duì)故障報(bào)警，保護(hù)脫扣以及利用動(dòng)作延時(shí)時(shí)間的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的保護(hù)，保證生產(chǎn)的安全；可以通過(guò)數(shù)據(jù)信息通訊，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況的詳細(xì)信息在上位機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理提供管理信息，在設(shè)備可能產(chǎn)生重大故障前，越限報(bào)警可及時(shí)提醒管理人員進(jìn)行處理，避免了不必要的停機(jī)而對(duì)正常生產(chǎn)造成影響，最大限度地保證設(shè)備運(yùn)行和控制的有效性，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到預(yù)置的預(yù)警值時(shí)，保護(hù)裝置僅進(jìn)行預(yù)警，不觸發(fā)脫扣；但當(dāng)越限值達(dá)到預(yù)置的脫扣值時(shí)，保護(hù)裝置進(jìn)入脫扣觸發(fā)延時(shí)，在預(yù)置脫扣延時(shí)時(shí)間內(nèi)若設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行，則取消脫扣執(zhí)行；而如果超過(guò)延時(shí)時(shí)限，則保護(hù)裝置發(fā)出脫扣信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作，斷開(kāi)電源停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，在電動(dòng)機(jī)控制裝置實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)保護(hù)功能的同時(shí)，各種保護(hù)信息也由裝置生成并經(jīng)通信接口上送至計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。

本實(shí)用新型具有穩(wěn)定的保護(hù)性能，能夠自動(dòng)識(shí)別干擾和排除干擾，可以準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)裝置故障部位，及時(shí)報(bào)警，以利處理，以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際條件或故障情況隨機(jī)變化，使保護(hù)具有自適應(yīng)能力，具有較小的調(diào)試維護(hù)工作量，節(jié)省大量的人力物力，經(jīng)濟(jì)效益可觀，也可以進(jìn)一步將保護(hù)、控制和監(jiān)視等功能統(tǒng)一設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)監(jiān)視、控制、保護(hù)的綜合自動(dòng)化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。