过载继电器智能保护技术的研究
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摘要
电动机是将电能转化成机械能的装置,它作为拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位。电动机的异常运行会影响生产过程的连续性,造成巨大的损失。因此,确保电动机的正常运行就显得十分重要。
新技术突飞猛进、工业用电系统复杂性不断提高,促使低压电器向电子化、智能化、组合化、模块化、高性能和小型化方向发展。过载保护继电器属于保护类电器,一般与接触器相配合,主要用于实现电动机的过载保护。当电动机发生故障时,过载保护继电器能及时、可靠的动作,达到保护电动机的目的。因此,过载继电器智能保护技术已经成为了电动机保护技术的发展趋势,并将在未来的工业生产中产生深远的影响。
本文对过载继电器智能保护技术进行了研究。在理论上研究电动机的保护原理,针对三相异步电动机的过载、断相、过压、欠压等各种故障的特性,建立相关的数学模型和保护特性方程。通过模拟电动机内部的热积累情况实现过载保护,既考虑发热量,又考虑散热量。根据三相异步电动机的保护原理,设计了以PIC18F458单片机为核心的智能型过载保护继电器的硬件系统和软件系统,实现了电动机故障的实时监测与有效保护。
As an important part in the traction system, the electric motor, which transfers the mechanical energy to the electrical energy, plays a crucial part in civilian economy. The abnormal operation of the motor affects the continuity of the production progress, resulting in severe loss. Hence, the significance of assuring the normal operation of motors pops up.
With booming in new technology and increasing in complexity of the power system in industry, low-voltage electrical apparatus is able to develop in a electronic, intelligent, organized, modularized, high-quality and minimized way. Overload-protection relays belong to the generic protective electrical apparatus. When false occurs in electric motor, the overload-protection relays act rapidly and reliably to protect the electric motor. Hence, the intelligent technique of overload- protection has become the trend of development of electric motor protect, having far-reach impact on the industrial production in the future.
This paper has a study on the intelligent technique of overload-protection relay. The protection principle of electric motor has been studied in theory. The related mathematical model and protection functions have been built concerning the overload, phase-loss, over-voltage and under-voltage of three-phase synchronous motor. The overload protection functions are achieved by calculating the heat accumulation inside the motor, considering the heat production and heat removal. Based on the protection principle of three-phase asynchronous motor, the hardware and software system of the intelligent overload-protection relays are designed with microprocessor PIC18F458 as the core .The real-time false inspection and effective protection of electric motor have been realized.
新技术突飞猛进、工业用电系统复杂性不断提高,促使低压电器向电子化、智能化、组合化、模块化、高性能和小型化方向发展。过载保护继电器属于保护类电器,一般与接触器相配合,主要用于实现电动机的过载保护。当电动机发生故障时,过载保护继电器能及时、可靠的动作,达到保护电动机的目的。因此,过载继电器智能保护技术已经成为了电动机保护技术的发展趋势,并将在未来的工业生产中产生深远的影响。
本文对过载继电器智能保护技术进行了研究。在理论上研究电动机的保护原理,针对三相异步电动机的过载、断相、过压、欠压等各种故障的特性,建立相关的数学模型和保护特性方程。通过模拟电动机内部的热积累情况实现过载保护,既考虑发热量,又考虑散热量。根据三相异步电动机的保护原理,设计了以PIC18F458单片机为核心的智能型过载保护继电器的硬件系统和软件系统,实现了电动机故障的实时监测与有效保护。
As an important part in the traction system, the electric motor, which transfers the mechanical energy to the electrical energy, plays a crucial part in civilian economy. The abnormal operation of the motor affects the continuity of the production progress, resulting in severe loss. Hence, the significance of assuring the normal operation of motors pops up.
With booming in new technology and increasing in complexity of the power system in industry, low-voltage electrical apparatus is able to develop in a electronic, intelligent, organized, modularized, high-quality and minimized way. Overload-protection relays belong to the generic protective electrical apparatus. When false occurs in electric motor, the overload-protection relays act rapidly and reliably to protect the electric motor. Hence, the intelligent technique of overload- protection has become the trend of development of electric motor protect, having far-reach impact on the industrial production in the future.
This paper has a study on the intelligent technique of overload-protection relay. The protection principle of electric motor has been studied in theory. The related mathematical model and protection functions have been built concerning the overload, phase-loss, over-voltage and under-voltage of three-phase synchronous motor. The overload protection functions are achieved by calculating the heat accumulation inside the motor, considering the heat production and heat removal. Based on the protection principle of three-phase asynchronous motor, the hardware and software system of the intelligent overload-protection relays are designed with microprocessor PIC18F458 as the core .The real-time false inspection and effective protection of electric motor have been realized.
引文
[1] 何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势.低压电器,1998,No.3:3-8
[2] 何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势.低压电器,1998,No.4:3-10
[3] 杨国福,梁永春.低压电器发展状况及趋势.江苏电器,2004,No.4:1-4
[4] 周志敏.智能电器的现状及发展趋势.电气时空,2004,No.1:26-28
[5] 陈德桂.面向 21 世纪的低压电器新技术.低压电器,2001,No.1:3-8
[6] 吕洪波.对微机保护使用现状的几点思考.继电器,2003,No.6:15-17
[7] 淡淑恒.智能电器综述.世界科学,2003,No.11:29-30
[8] 刘重轩.论我国电机保护的现状及未来.中小型电机,1998,No.3:53-55
[9] 戴琨.我国电机保护现状与发展趋势.2004,No.2:22-24
[10] 戚为达.国内外常见热过载继电器的对比替代与使用.电器开关,1991,No.2:17-25
[11] 岳大为,李奎.罗克韦尔 E3-Plus 智能固态过载继电器.低压电器,2005,No.5:43-48
[12] 钱晓龙,李鸿儒.智能电器与 MicroLogix 控制器.北京:机械机械工业出版社,2003.61-78
[13] 甘永梅,李庆丰,刘晓娟,等.现场总线技术及其应用.北京:机械工业出版社,2004.5-10
[14] Rockwell Automation .E3 and E3-Plus Overload Relays User Manual,October,2001
[15] 刘逸生.介绍西门子公司电子过载继电器.机床电器,1992,No.2:38-40
[16] 李国岭.电动机保护装置及其发展趋势.电气时代,2000,No.9:30-31
[17] 洪佩孙.不对称运行与对称分量法.江苏电机工程,2002,No.5:47-50
[18] 朱东起,王岩,李发海.电机学.北京:中央广播电视大学出版社.1987
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[21] 周小丽,陈刚.反时限过流保护在微机保护装置中的实现.江苏电机工程,2003,No.5: 45-47
[22] 宋斌.具有不同特性的微机反时限过流继电器的实现.电力系统自动化,2001,No.9:57-59
[23] 黄彦全,肖建,蔡勇,等.新型微机反时限电流保护时间——电流特性的工程应用.电力系统自动化,2003,No.23:71-74
[24] 严支斌,尹项根,邵德军,等.新型微机反时限过流保护曲线特性及算法研究.继电器,2005,No.8:44-47
[25] IEEE Standard Inverse-Time Characteristic Equations for Over-current Relays.IEEE Trans on PD,1999.No.3
[26] GB14048.4-2003/IEC 60947-4-1:2000.15-21
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