[发明专利]一种电机故障检测与保护装置

权利要求书

1.一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，包括电压电流采集器和电机工作监控设备；

电压电流采集器包括微控制器、信号采集变换模块、数模转换模块、显示模块、继电器保护电路模块、故障指示模块、按键模块和通信模块；

信号采集变换模块采集三相电机的电流、电压信号并将其变换成小电压信号送入数模转换模块进行数模转换；

数模转换模块转换输出的数字信号进入微控制器进行数据处理分析和故障判断，当诊断出电机发生故障且已到保护时间，微控制器控制继电器保护电路模块与故障指示模块进行保护和报警；

显示模块实时显示电机的工作参数和状态；

按键模块，用于设定不同型号电机的额定参数和故障保护动作时间；

电机工作监控设备用于实时监控电机的额定参数和当前工作下的电流、电压、功率、状态；以及设置被保护电机的额定参数和故障保护动作时间；

电机工作监控设备通过通信模块与电压电流采集器进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述微处理器为STM32F103C8T6，所述数模转换模块采用MAX187。

3.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块或GSM移动手机卡；所述无线通信模块选用ESP8266。

4.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述继电器保护电路模块光电耦合器件控制的继电器的开关来达到对电机电源的控制；

当出现电能过大或功率过大故障时，微控制器输出控制信号，使电机跳闸，同时发出报警信号，避免电机产生更大的损坏。

5.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述电压电流采集器采用I²C通信的EEPROM来存储电机发生故障的时间、电流、电压参数，还可以实现参数设定，断电后设定的参数保存进外部RAM中，无需重新设定。

6.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述显示模块选用LCD1602液晶屏显示电机的额定参数、工作电压、工作电流；并在电机出现故障时，显示故障信息和保护动作时间。

7.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述故障指示模块为外接于显示模块的LED发光二极管，用于检测电压、电流、与上位机通信状态的指示灯。

8.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述通信模块经由阿里云服务器将电机工作监控设备与电压电流采集器连接成一个网络系统，进行实时监控与数据传输。

9.根据权利要求1所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述微控制器进行数据处理分析和故障判断，包括：

傅里叶有效值计算：采用FFT蝶形算法对离散的、量化的采样数据进行滤波和计算电机工作电气量的有效值；

相位检测：根据离散的、量化的采样数据计算电机的三相电流每两相之间的相位差；

零/负序电流分量计算：根据对称分量分析法计算电流的零、负序分量；

故障判断和保护：分析三相电流的有效值、零序电量、负序电量和每两相的相位差值，判断电机是否出现故障，若出现故障，则分出故障的归属类型，并拉高相应故障保护程序的启动标志位，根据电压、电流参量，确定其具体的故障类型来匹配相应的保护措施。

10.根据权利要求9所述的一种电机故障检测与保护装置，其特征在于，所述保护措施分为：

过电流保护，针对对称故障进行数据分析与保护；

负序电流保护，针对非对称故障中的非接地故障进行数据分析和保护；

零序电流保护，针对非对称故障中的接地故障进行数据分析和保护。