多功能電機保護器的制造方法
【專利摘要】一種多功能電機保護器，包括外殼以及其內設有的主控芯片、電源模塊、參數(shù)設置模塊、人機界面、采樣模塊、電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計模塊、電機控制模塊、無功補償模塊、遠程通訊模塊。參數(shù)設置模塊、人機界面、電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計模塊、電機控制模塊、無功補償模塊以及遠程通訊模塊分別與主控芯片連接；采樣模塊分別與電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊以及抗晃電保護模塊連接。本實用新型較傳統(tǒng)的電機保護器在保護、控制、監(jiān)測方面，功能更為全面；并具有使用壽命長、便于監(jiān)控操作、抗干擾能力強等特點。
【專利說明】
多功能電機保護器
技術領域
[0001]本實用新型屬于智能控制器技術領域，具體是一種多功能電機保護器。
【背景技術】
[0002]目前的電動機保護器，功能較為單一，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.保護功能較少，往往只具備電動機基本的保護功能，缺少諧波保護、抗晃電保護等功能;2.缺少事件記錄功能，對電動機的保護動作、啟停記錄、故障診斷歷史、運行日志無法查詢;3.缺少電量統(tǒng)計功能，需在配電系統(tǒng)中加入電度表，增加成本;4.遠程通訊功能，無法遠程或通過其它手持終端查閱電動機數(shù)據(jù)、修改保護器定值和參數(shù)，無法實現(xiàn)遠程控制。5.缺少無功補償輸出端口，無法直接外接補償電容實現(xiàn)電動機的自動無功補償，無功缺口較大的電動機需單獨配備無功補償裝置，增加成本。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于針對抽油機油井提供一種功能齊全的電機保護器。
[0004]本實用新型的技術方案是:包括外殼以及其內設有的以下模塊:
[0005]控制芯片，其根據(jù)采樣模塊所采集到電參數(shù)、電參數(shù)測算模塊與諧波保護模塊所計算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運算;并向電機控制模塊、無功補償模塊、抗晃電保護模塊發(fā)出正確的操作指令與保護指令；
[0006]電源模塊，其為所有的電路提供工作電源；
[0007]參數(shù)設置模塊，其內部集成外部存儲器，用于存儲所有人工設置的參數(shù)值；
[0008]人機界面，其用于監(jiān)控各種電參數(shù)，并進行參數(shù)設置；
[0009]采樣模塊，其包括電壓采集電路與電流采集電路，并將采集到的電壓與電流信號經(jīng)過穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊；
[0010]電參數(shù)測算模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號計算電機的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量以及無功電量參數(shù)；
[0011]諧波保護模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號計算電機的I?15次電壓諧波與電流諧波；
[0012]抗晃電保護模塊，其內部集成計時器，接收采樣模塊所采集到的實時電壓數(shù)據(jù)，通過計時器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進行反饋；
[0013]事件記錄模塊，其用于存儲保護器所有的控制記錄、故障記錄；
[0014]電量統(tǒng)計模塊，其內部集成外部存儲器，與電參數(shù)測算模塊連接，按照不同周期存儲電機的有功電量與無功電量信息；
[0015]電機控制模塊，其用于控制電機的啟停；
[0016]無功補償模塊，其用于控制電容器的投運；
[0017]遠程通訊模塊，其用于與外部終端設備連接實現(xiàn)遠程通訊功能；
[0018]所述參數(shù)設置模塊、人機界面、電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊、事件記錄模塊、電機控制模塊、無功補償模塊以及遠程通訊模塊分別與所述的主控芯片連接;所述電量統(tǒng)計模塊分別與電參數(shù)測算模塊和人機界面連接;所述參數(shù)設置模塊與人機界面連接;所述采樣模塊分別與所述電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊以及抗晃電保護模塊連接。
[0019]優(yōu)選的，所述參數(shù)設置模塊存儲的人工設置的參數(shù)值包括保護限值及時間限值。
[0020]優(yōu)選的，所述人機界面包括液晶顯示屏，指示燈以及按鍵。
[0021]優(yōu)選的，所述電壓采集電路內部集成電壓互感器與分壓電阻，所述電流采集電路內部集成2次電流互感器。
[0022]優(yōu)選的，所述電機控制模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路以及脈沖開關電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電機驅動設備相連接。
[0023]優(yōu)選的，所述無功補償模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路以及自保持開關電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅動設備相連接。
[0024]優(yōu)選的，所述遠程通訊模塊上設有485通訊端口。
[0025]本實用新型彌補了傳統(tǒng)電動機保護器的不足，增加了電參數(shù)測算、電量統(tǒng)計、電壓及電流諧波保護、抗晃電保護、無功補償控制、遠程通訊等功能，功能更為全面;較傳統(tǒng)的電機保護器在保護、控制、監(jiān)測方面，功能更為全面;并具有使用壽命長、便于監(jiān)控操作、抗干擾能力強等特點；可以廣泛的應用于機械、電力、冶金、礦業(yè)、石油、化工等各類工業(yè)和民用、公共建筑的電動機配電系統(tǒng)中，降低電動機配電系統(tǒng)的復雜程度與維護費用的同時，真正實現(xiàn)電動機的綜合自動化管理。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的多功能電機保護器的模塊連接原理示意圖；
[0027]圖2為本實用新型的多功能電機保護器外觀正視圖；
[0028]圖3為本實用新型的多功能電機保護器外觀后視圖。
【具體實施方式】
[0029]以下是本實用新型的具體實施例，并結合附圖對本實用新型技術方案作進一步的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0030]電源模塊將220V的輸入電壓轉換為各級電壓為以上所有的模塊或電路供電，圖1中省略該部分的連接示意圖。
[0031]如圖1所示，多功能電動機保護器，包括主控芯片、電源模塊、參數(shù)設置模塊、人機界面、采樣模塊、電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計模塊、電機控制模塊、無功補償模塊、遠程通訊模塊。
[0032]控制芯片為保護器的核心部分，根據(jù)采樣模塊所采集到電參數(shù)與電參數(shù)測算模塊與諧波保護模塊所計算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運算。并向電機控制模塊、無功補償模塊、抗晃電保護模塊發(fā)出正確的操作指令與保護指令。
[0033 ]電源模塊為所有的電路提供工作電源。
[0034]參數(shù)設置模塊內部集成外部存儲器，用于存儲所有人工設置的參數(shù)值，如保護限值，時間限值等。
[0035]人機界面由液晶顯示屏，指示燈與按鍵組成，用于監(jiān)控各種電參數(shù)，并進行合理的參數(shù)設置。
[0036]采樣模塊包括電壓采集電路與電流采集電路。電壓采集電路內部集成PT與分壓電阻，電流采集電路內部集成2次CT。將采集到的電壓與電流參數(shù)經(jīng)過穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊。
[0037]電參數(shù)測算模塊的作用是根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流計算電機的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量等參數(shù)。
[0038]諧波保護模塊的作用是根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流計算電機的I?15次電壓諧波與電流諧波。
[0039]抗晃電保護模塊內部集成計時器，接收采樣模塊所采集到的實時電壓數(shù)據(jù)，通過計時器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進行反饋。
[0040]事件記錄模塊用于存儲保護器所有的控制記錄、故障記錄。包括事件產(chǎn)生的時間和事件類型。
[0041]電量統(tǒng)計模塊內部集成外部存儲器，與電參數(shù)測算模塊連接，按照天、月、季度、年不同周期存儲電機的有功電量與無功電量。
[0042]電機控制模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路、脈沖開關電路組成。一端與控制芯片相連接，另一端與電機驅動設備相連接。用于控制電機的啟停。
[0043]無功補償模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路、自保持開關電路組成。一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅動設備相連接。用于控制電容器的投運。
[0044]遠程通訊模塊設485通訊端口，用于與外部終端設備連接實現(xiàn)遠程通訊功能。
[0045]在現(xiàn)場實際應用中，將電機配電柜內的三相電源線與零線引出，接到采樣模塊的電壓采樣端口進行電機電壓采集。取B相電壓連接至保護器的電源端口，為保護器供電。將電機配電柜內各相的電流互感器的SI與S2接點連接至保護器的電流采集模塊上進行電機的各相電流采樣。
[0046]所采集的電壓量與電流量會實時傳輸?shù)诫妳?shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護t吳塊。
[0047]其中電參數(shù)測算模塊完成電機電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量的計算。并將所有數(shù)據(jù)傳輸給主控芯片，主控芯片根據(jù)這些電參數(shù)實現(xiàn)電機的欠壓、過壓、欠流、過流、缺相、三相不平衡、過載等保護功能。并將有功電量與無功電量傳輸給電量統(tǒng)計模塊進行電量完成電量的存儲統(tǒng)計。
[0048]諧波保護模塊用于完成電機的I?15次電壓諧波與電流諧波，主控芯片根據(jù)諧波保護模塊計算的電壓諧波與電流諧波計算出相應的畸變率，實現(xiàn)電機的諧波保護功能。
[0049]抗晃電保護模塊用于判斷電機是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，通過主控芯片實現(xiàn)電機的抗晃電保護。
[0050]保護器開機后若各相電參數(shù)顯示正常，運行指示燈常亮，說明保護器處于正常工作狀態(tài)。下一步便可通過人機界面進行參數(shù)設置，參數(shù)設置部分主要指所有保護的上限值或下限值的設定，所用保護動作的延時時間。主控芯片會結合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)與人工設置參數(shù)進行電機或電容器的控制。這些所設置的參數(shù)會存儲在參數(shù)設置模塊中，這樣在替換控制程序時，不會對原有的設置參數(shù)產(chǎn)生影響。[0051 ]電機控制模塊與電機驅動設備連接，控制芯片通過電機控制模塊對電機進行啟?？刂?，電機的運行狀態(tài)通過電機控制模塊反饋給電機控制模塊。電容輸出模塊含有兩組電容自保持電路，可控制兩組電容器的投切，實際應用中控制芯片會通過電機的無功電流為主要投切判據(jù)，匹配最佳的電容量進行無功補償。電容器的運行狀態(tài)通過電容控制模塊反饋給電容控制模塊。這些反饋數(shù)據(jù)會實時顯示在人機界面上。
[0052]主控芯片所有的控制指令、反饋信息、保護動作、故障報警均會以事件的形式存放到事件記錄模塊，并通過主控芯片調用顯示到人機界面上供工作人員查閱。
[0053]遠程通訊模塊通過485通訊端口與外部通訊設備連接，可以通過遠程通訊的方式實時監(jiān)控保護器的運行狀況與電機的各項電參數(shù)。
[0054]圖2-3為多功能電機保護器的外觀，人機交互界面位于保護器的前方，采樣、輸出、通訊的接線端子統(tǒng)一位于保護器的后方。
[0055]保護器的安裝方式:保護器前方為人機交互界面，后方為接線端子，現(xiàn)場采用承插式安裝，將保護器插入事先預留的方形開孔中，后方用兩根螺絲緊固即可.具有安裝維護方便的特點。
[0056]以上僅僅是本實用新型的典型實施例，本領域技術人員完全可以在其基礎上做適當?shù)男揎椉案倪M，但是與本實用新型實質性相同，同樣落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種多功能電機保護器，其特征在于，包括外殼以及其內設有的以下模塊: 控制芯片，其根據(jù)采樣模塊所采集到電參數(shù)、電參數(shù)測算模塊與諧波保護模塊所計算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運算;并向電機控制模塊、無功補償模塊、抗晃電保護模塊發(fā)出正確的操作指令與保護指令； 電源模塊，其為所有的電路提供工作電源； 參數(shù)設置模塊，其內部集成外部存儲器，用于存儲所有人工設置的參數(shù)值； 人機界面，其用于監(jiān)控各種電參數(shù)，并進行參數(shù)設置； 采樣模塊，其包括電壓采集電路與電流采集電路，并將采集到的電壓與電流信號經(jīng)過穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊； 電參數(shù)測算模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號計算電機的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量以及無功電量參數(shù)； 諧波保護模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號計算電機的I?15次電壓諧波與電流諧波； 抗晃電保護模塊，其內部集成計時器，接收采樣模塊所采集到的實時電壓數(shù)據(jù)，通過計時器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進行反饋； 事件記錄模塊，其用于存儲保護器所有的控制記錄、故障記錄； 電量統(tǒng)計模塊，其內部集成外部存儲器，與電參數(shù)測算模塊連接，按照不同周期存儲電機的有功電量與無功電量信息； 電機控制模塊，其用于控制電機的啟停； 無功補償模塊，其用于控制電容器的投運； 遠程通訊模塊，其用于與外部終端設備連接實現(xiàn)遠程通訊功能； 所述參數(shù)設置模塊、人機界面、電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊、抗晃電保護模塊、事件記錄模塊、電機控制模塊、無功補償模塊以及遠程通訊模塊分別與所述的主控芯片連接;所述電量統(tǒng)計模塊分別與電參數(shù)測算模塊和人機界面連接;所述參數(shù)設置模塊與人機界面連接;所述采樣模塊分別與所述電參數(shù)測算模塊、諧波保護模塊以及抗晃電保護模塊連接。2.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述參數(shù)設置模塊存儲的人工設置的參數(shù)值包括保護限值及時間限值。3.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述人機界面包括液晶顯示屏，指示燈以及按鍵。4.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述電壓采集電路內部集成電壓互感器與分壓電阻，所述電流采集電路內部集成2次電流互感器。5.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述電機控制模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路以及脈沖開關電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電機驅動設備相連接。6.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述無功補償模塊主要由緩沖器、單相導通隔離電路以及自保持開關電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅動設備相連接。7.根據(jù)權利要求1所述的多功能電機保護器，其特征在于，所述遠程通訊模塊上設有485通訊端口。
【文檔編號】H02H7/08GK205565692SQ201620353176
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】孫雙春, 田愛蘭, 喻萍, 杜樹威
【申請人】山東利保源節(jié)能環(huán)保技術有限責任公司, 山東廣域科技有限責任公司