[发明专利]一种基于智能传感器的变频电动机保护装置

说明书

技术领域

本发明属于电动机继电保护领域，尤其涉及一种变频器拖动的电动机保护装置和方法。

背景技术

《继电保护及安全自动装置技术规程》(GB/T-14285-2006)中对高压电动机保护有如下要求：2MW及以上的电动机，或2MW以下，但电流速断保护灵敏系数不符合要求时，可装设纵联差动保护。高压电动机还配备有过热保护、负序电流保护、堵转保护、接地保护、低电压保护、过电压保护等，在这里统称为电动机后备保护。配置差动保护的高压电动机一般在电动机供电侧和电动机中性点侧分别各配置一组传统互感器，传统互感器是指具有铁芯和互感器线圈，并且通过电磁感应原理按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

变频调速技术因其高效的调速性能及其在泵和风机的节能降耗中的突出作用，在发电公司及工矿企业中得到了广泛应用。电动机加装变频器后，原配置的电动机差动保护在变频启动和运行中会误动。而且常规电动机差动保护只能用于工频运行电机，不能适用于宽频调速的变频电动机；加装变频器的电动机在变频运行时只能采取临时措施，即当电动机运行于变频方式时，为了避免电动机差动保护出现误动，将对应的电动机差动保护装置退出运行；当运行于工频方式时，再将差动保护装置投入运行。此外，当电动机运行在变频方式时，传统互感器容易出现饱和，保护装置无法获取真实的电流信息，因此电动机后备保护也只能保护变频器，无法保护电动机。

目前实现变频电动机保护的普遍方法是在变频器的出线侧增加一组传统电流互感器，如图3所示，然后将这组互感器与原有电动机中性点侧传统互感器接入到一台专用变频电动机保护装置用作电动机变频运行状态的保护，而原有普通电动机差动保护及后备保护装置则用于电动机工频运行状态的保护。这种方法的缺点在于需要两台保护装置来实现电动机不同运行状态下的保护，而且两台装置在电动机不同运行状态下的切换也很复杂。

专利CN101996763A提出了一种在变频电动机工作频率调节范围内能够正常运行的传统电流互感器。

专利CN101908753A提出了一种适用于变频电动机基于HHT变换的差动保护算法，可适应变动电动机工频及变频运行工况。

专利CN101976820A提到将变频器出线侧传统互感器、电动机中性点侧传统互感器、电动机供电侧传统互感器接入到同一台变频电动机保护装置的方法，如图4所示，由该装置实现变频电动机不同运行状态下的电动机保护，并根据电动机的不同运行状态进行切换。这种方法的缺点在于一台电动机保护装置需要接入三侧的传统互感器模拟信号，装置需增加更多的内部电流传感器和大电流端子，增大了装置的体积和尺寸，无法安装在供电侧开关柜内；而且，由于装置接入更多的传统互感器，也增大了互感器二次断线发生的几率，削弱了装置的安全可靠性。如果各侧传统互感器的一致性不好，在变频工况下，差动保护就更容易误动。此外，由于接入较多的模拟信号，增加了装置的维护调试难度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于智能传感器的变频电动机保护装置和方法，简化装置结构，缩小了装置体积和尺寸，适于安装在供电侧开关柜内；此外，智能传感器的采用也使得装置的调试更加简单友好，自检更加智能全面。

首先对本申请中所使用的智能互感器说明如下：智能互感器与传统互感器不同，智能传感器是将所采集的电流转换为数字信号，并通过数字通信接口将电流采集数据向外传输。智能传感器可以是电子互感器，也可以是光电式(包括光纤式)互感器，但优选本申请实施例中的智能互感器实现方式。

为达到以上几个目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于智能传感器的变频电动机保护装置，包括电动机中性点智能传感器、变频器出线侧智能传感器、电动机供电侧智能传感器、通信处理模块、采样同步模块、保护计算模块以及第一数字通信通道、第二数字通信通道、第三数字通信通道；其特征在于：

电动机中性点智能传感器通过第一数字通信通道与所述通信处理模块相连，用于对电动机中性点侧的三相电流进行采样，并通过第一数字通信通道将电动机中性点侧的三相电流采样数据传输至所述通信处理模块；

变频器出线侧智能传感器通过第二数字通信通道与所述通信处理模块相连，用于对变频器出线侧的三相电流进行采样，并通过第二数字通信通道将变频器出线侧的三相电流采样数据传输至所述通信处理模块；