多功能電機(jī)保護(hù)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種多功能電機(jī)保護(hù)器，包括外殼以及其內(nèi)設(shè)有的主控芯片、電源模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、人機(jī)界面、采樣模塊、電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計(jì)模塊、電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、遠(yuǎn)程通訊模塊。參數(shù)設(shè)置模塊、人機(jī)界面、電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計(jì)模塊、電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊以及遠(yuǎn)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(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊以及抗晃電保護(hù)模塊連接。本實(shí)用新型較傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)器在保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)方面，功能更為全面；并具有使用壽命長(zhǎng)、便于監(jiān)控操作、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
多功能電機(jī)保護(hù)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于智能控制器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種多功能電機(jī)保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，功能較為單一，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1.保護(hù)功能較少，往往只具備電動(dòng)機(jī)基本的保護(hù)功能，缺少諧波保護(hù)、抗晃電保護(hù)等功能;2.缺少事件記錄功能，對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)動(dòng)作、啟停記錄、故障診斷歷史、運(yùn)行日志無(wú)法查詢(xún);3.缺少電量統(tǒng)計(jì)功能，需在配電系統(tǒng)中加入電度表，增加成本;4.遠(yuǎn)程通訊功能，無(wú)法遠(yuǎn)程或通過(guò)其它手持終端查閱電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)、修改保護(hù)器定值和參數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。5.缺少無(wú)功補(bǔ)償輸出端口，無(wú)法直接外接補(bǔ)償電容實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)功缺口較大的電動(dòng)機(jī)需單獨(dú)配備無(wú)功補(bǔ)償裝置，增加成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)抽油機(jī)油井提供一種功能齊全的電機(jī)保護(hù)器。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:包括外殼以及其內(nèi)設(shè)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(cè)算模塊與諧波保護(hù)模塊所計(jì)算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運(yùn)算;并向電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、抗晃電保護(hù)模塊發(fā)出正確的操作指令與保護(hù)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(shè)置模塊，其內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所有人工設(shè)置的參數(shù)值；
[0008]人機(jī)界面，其用于監(jiān)控各種電參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)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(hào)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊；
[0010]電參數(shù)測(cè)算模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號(hào)計(jì)算電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電量以及無(wú)功電量參數(shù)；
[0011]諧波保護(hù)模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號(hào)計(jì)算電機(jī)的I?15次電壓諧波與電流諧波；
[0012]抗晃電保護(hù)模塊，其內(nèi)部集成計(jì)時(shí)器，接收采樣模塊所采集到的實(shí)時(shí)電壓數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)時(shí)器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進(jìn)行反饋；
[0013]事件記錄模塊，其用于存儲(chǔ)保護(hù)器所有的控制記錄、故障記錄；
[0014]電量統(tǒng)計(jì)模塊，其內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，與電參數(shù)測(cè)算模塊連接，按照不同周期存儲(chǔ)電機(jī)的有功電量與無(wú)功電量信息；
[0015]電機(jī)控制模塊，其用于控制電機(jī)的啟停；
[0016]無(wú)功補(bǔ)償模塊，其用于控制電容器的投運(yùn)；
[0017]遠(yuǎn)程通訊模塊，其用于與外部終端設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能；
[0018]所述參數(shù)設(shè)置模塊、人機(jī)界面、電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊、事件記錄模塊、電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊以及遠(yuǎn)程通訊模塊分別與所述的主控芯片連接;所述電量統(tǒng)計(jì)模塊分別與電參數(shù)測(cè)算模塊和人機(jī)界面連接;所述參數(shù)設(shè)置模塊與人機(jī)界面連接;所述采樣模塊分別與所述電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊以及抗晃電保護(hù)模塊連接。
[0019]優(yōu)選的，所述參數(shù)設(shè)置模塊存儲(chǔ)的人工設(shè)置的參數(shù)值包括保護(hù)限值及時(shí)間限值。
[0020]優(yōu)選的，所述人機(jī)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(nèi)部集成電壓互感器與分壓電阻，所述電流采集電路內(nèi)部集成2次電流互感器。
[0022]優(yōu)選的，所述電機(jī)控制模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路以及脈沖開(kāi)關(guān)電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。
[0023]優(yōu)選的，所述無(wú)功補(bǔ)償模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路以及自保持開(kāi)關(guān)電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。
[0024]優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程通訊模塊上設(shè)有485通訊端口。
[0025]本實(shí)用新型彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的不足，增加了電參數(shù)測(cè)算、電量統(tǒng)計(jì)、電壓及電流諧波保護(hù)、抗晃電保護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償控制、遠(yuǎn)程通訊等功能，功能更為全面;較傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)器在保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)方面，功能更為全面;并具有使用壽命長(zhǎng)、便于監(jiān)控操作、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)；可以廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電力、冶金、礦業(yè)、石油、化工等各類(lèi)工業(yè)和民用、公共建筑的電動(dòng)機(jī)配電系統(tǒng)中，降低電動(dòng)機(jī)配電系統(tǒng)的復(fù)雜程度與維護(hù)費(fèi)用的同時(shí)，真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的綜合自動(dòng)化管理。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的多功能電機(jī)保護(hù)器的模塊連接原理示意圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型的多功能電機(jī)保護(hù)器外觀正視圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型的多功能電機(jī)保護(hù)器外觀后視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。
[0030]電源模塊將220V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為各級(jí)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(dòng)機(jī)保護(hù)器，包括主控芯片、電源模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、人機(jī)界面、采樣模塊、電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊、事件記錄模塊、電量統(tǒng)計(jì)模塊、電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、遠(yuǎn)程通訊模塊。
[0032]控制芯片為保護(hù)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(cè)算模塊與諧波保護(hù)模塊所計(jì)算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運(yùn)算。并向電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、抗晃電保護(hù)模塊發(fā)出正確的操作指令與保護(hù)指令。
[0033 ]電源模塊為所有的電路提供工作電源。
[0034]參數(shù)設(shè)置模塊內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所有人工設(shè)置的參數(shù)值，如保護(hù)限值，時(shí)間限值等。
[0035]人機(jī)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(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)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(nèi)部集成PT與分壓電阻，電流采集電路內(nèi)部集成2次CT。將采集到的電壓與電流參數(shù)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊。
[0037]電參數(shù)測(cè)算模塊的作用是根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流計(jì)算電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電量、無(wú)功電量等參數(shù)。
[0038]諧波保護(hù)模塊的作用是根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流計(jì)算電機(jī)的I?15次電壓諧波與電流諧波。
[0039]抗晃電保護(hù)模塊內(nèi)部集成計(jì)時(shí)器，接收采樣模塊所采集到的實(shí)時(shí)電壓數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)時(shí)器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進(jìn)行反饋。
[0040]事件記錄模塊用于存儲(chǔ)保護(hù)器所有的控制記錄、故障記錄。包括事件產(chǎn)生的時(shí)間和事件類(lèi)型。
[0041]電量統(tǒng)計(jì)模塊內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，與電參數(shù)測(cè)算模塊連接，按照天、月、季度、年不同周期存儲(chǔ)電機(jī)的有功電量與無(wú)功電量。
[0042]電機(jī)控制模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路、脈沖開(kāi)關(guān)電路組成。一端與控制芯片相連接，另一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。用于控制電機(jī)的啟停。
[0043]無(wú)功補(bǔ)償模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路、自保持開(kāi)關(guān)電路組成。一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。用于控制電容器的投運(yùn)。
[0044]遠(yuǎn)程通訊模塊設(shè)485通訊端口，用于與外部終端設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能。
[0045]在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，將電機(jī)配電柜內(nèi)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(jìn)行電機(jī)電壓采集。取B相電壓連接至保護(hù)器的電源端口，為保護(hù)器供電。將電機(jī)配電柜內(nèi)各相的電流互感器的SI與S2接點(diǎn)連接至保護(hù)器的電流采集模塊上進(jìn)行電機(jī)的各相電流采樣。
[0046]所采集的電壓量與電流量會(huì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫妳?shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)t吳塊。
[0047]其中電參數(shù)測(cè)算模塊完成電機(jī)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電量、無(wú)功電量的計(jì)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(shí)現(xiàn)電機(jī)的欠壓、過(guò)壓、欠流、過(guò)流、缺相、三相不平衡、過(guò)載等保護(hù)功能。并將有功電量與無(wú)功電量傳輸給電量統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行電量完成電量的存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)。
[0048]諧波保護(hù)模塊用于完成電機(jī)的I?15次電壓諧波與電流諧波，主控芯片根據(jù)諧波保護(hù)模塊計(jì)算的電壓諧波與電流諧波計(jì)算出相應(yīng)的畸變率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的諧波保護(hù)功能。
[0049]抗晃電保護(hù)模塊用于判斷電機(jī)是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，通過(guò)主控芯片實(shí)現(xiàn)電機(jī)的抗晃電保護(hù)。
[0050]保護(hù)器開(kāi)機(jī)后若各相電參數(shù)顯示正常，運(yùn)行指示燈常亮，說(shuō)明保護(hù)器處于正常工作狀態(tài)。下一步便可通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置部分主要指所有保護(hù)的上限值或下限值的設(shè)定，所用保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間。主控芯片會(huì)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與人工設(shè)置參數(shù)進(jìn)行電機(jī)或電容器的控制。這些所設(shè)置的參數(shù)會(huì)存儲(chǔ)在參數(shù)設(shè)置模塊中，這樣在替換控制程序時(shí)，不會(huì)對(duì)原有的設(shè)置參數(shù)產(chǎn)生影響。[0051 ]電機(jī)控制模塊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，控制芯片通過(guò)電機(jī)控制模塊對(duì)電機(jī)進(jìn)行啟?？刂?，電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)電機(jī)控制模塊反饋給電機(jī)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(shí)際應(yīng)用中控制芯片會(huì)通過(guò)電機(jī)的無(wú)功電流為主要投切判據(jù)，匹配最佳的電容量進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。電容器的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)電容控制模塊反饋給電容控制模塊。這些反饋數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)顯示在人機(jī)界面上。
[0052]主控芯片所有的控制指令、反饋信息、保護(hù)動(dòng)作、故障報(bào)警均會(huì)以事件的形式存放到事件記錄模塊，并通過(guò)主控芯片調(diào)用顯示到人機(jī)界面上供工作人員查閱。
[0053]遠(yuǎn)程通訊模塊通過(guò)485通訊端口與外部通訊設(shè)備連接，可以通過(guò)遠(yuǎn)程通訊的方式實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)器的運(yùn)行狀況與電機(jī)的各項(xiàng)電參數(shù)。
[0054]圖2-3為多功能電機(jī)保護(hù)器的外觀，人機(jī)交互界面位于保護(hù)器的前方，采樣、輸出、通訊的接線端子統(tǒng)一位于保護(hù)器的后方。
[0055]保護(hù)器的安裝方式:保護(hù)器前方為人機(jī)交互界面，后方為接線端子，現(xiàn)場(chǎng)采用承插式安裝，將保護(hù)器插入事先預(yù)留的方形開(kāi)孔中，后方用兩根螺絲緊固即可.具有安裝維護(hù)方便的特點(diǎn)。
[0056]以上僅僅是本實(shí)用新型的典型實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在其基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男揎椉案倪M(jìn)，但是與本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)性相同，同樣落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，包括外殼以及其內(nèi)設(shè)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(cè)算模塊與諧波保護(hù)模塊所計(jì)算的數(shù)據(jù)，完成邏輯運(yùn)算;并向電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊、抗晃電保護(hù)模塊發(fā)出正確的操作指令與保護(hù)指令； 電源模塊，其為所有的電路提供工作電源； 參數(shù)設(shè)置模塊，其內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所有人工設(shè)置的參數(shù)值； 人機(jī)界面，其用于監(jiān)控各種電參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)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(hào)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定跟隨電路分別傳送給電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊； 電參數(shù)測(cè)算模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號(hào)計(jì)算電機(jī)的有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電量以及無(wú)功電量參數(shù)； 諧波保護(hù)模塊，其根據(jù)采樣模塊采集到的電壓與電流信號(hào)計(jì)算電機(jī)的I?15次電壓諧波與電流諧波； 抗晃電保護(hù)模塊，其內(nèi)部集成計(jì)時(shí)器，接收采樣模塊所采集到的實(shí)時(shí)電壓數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)時(shí)器與電壓數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否出現(xiàn)晃電現(xiàn)象，并向主控芯片進(jìn)行反饋； 事件記錄模塊，其用于存儲(chǔ)保護(hù)器所有的控制記錄、故障記錄； 電量統(tǒng)計(jì)模塊，其內(nèi)部集成外部存儲(chǔ)器，與電參數(shù)測(cè)算模塊連接，按照不同周期存儲(chǔ)電機(jī)的有功電量與無(wú)功電量信息； 電機(jī)控制模塊，其用于控制電機(jī)的啟停； 無(wú)功補(bǔ)償模塊，其用于控制電容器的投運(yùn)； 遠(yuǎn)程通訊模塊，其用于與外部終端設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊功能； 所述參數(shù)設(shè)置模塊、人機(jī)界面、電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊、抗晃電保護(hù)模塊、事件記錄模塊、電機(jī)控制模塊、無(wú)功補(bǔ)償模塊以及遠(yuǎn)程通訊模塊分別與所述的主控芯片連接;所述電量統(tǒng)計(jì)模塊分別與電參數(shù)測(cè)算模塊和人機(jī)界面連接;所述參數(shù)設(shè)置模塊與人機(jī)界面連接;所述采樣模塊分別與所述電參數(shù)測(cè)算模塊、諧波保護(hù)模塊以及抗晃電保護(hù)模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述參數(shù)設(shè)置模塊存儲(chǔ)的人工設(shè)置的參數(shù)值包括保護(hù)限值及時(shí)間限值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述人機(jī)界面包括液晶顯示屏，指示燈以及按鍵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述電壓采集電路內(nèi)部集成電壓互感器與分壓電阻，所述電流采集電路內(nèi)部集成2次電流互感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述電機(jī)控制模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路以及脈沖開(kāi)關(guān)電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述無(wú)功補(bǔ)償模塊主要由緩沖器、單相導(dǎo)通隔離電路以及自保持開(kāi)關(guān)電路組成，其一端與控制芯片相連接，另一端與電容驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于，所述遠(yuǎn)程通訊模塊上設(shè)有485通訊端口。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK205565692SQ201620353176
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】孫雙春, 田愛(ài)蘭, 喻萍, 杜樹(shù)威
【申請(qǐng)人】山東利保源節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司, 山東廣域科技有限責(zé)任公司