[发明专利]一种带有工业以太网的电动机保护及故障诊断控制器

权利要求书

1.一种带有工业以太网的电动机保护及故障诊断控制器，其特征在于，其包括主控模块、三相测量型电流互感器、三相保护型电流互感器、三相测量型电压互感器、显示操作模块、及工业以太网通信模块，其中，所述三相测量型电流互感器、三相保护型电流互感器和三相测量型电压互感器的一次侧均与电动机主回路电连接、二次侧均与主控模块电连接；

所述主控模块用于采集三相测量型电流互感器的二次侧回路的电流数据、三相保护型电流互感器的二次侧回路的电流数据、三相测量型电压互感器的二次侧回路的电压数据，基于三相测量型电流互感器的电流数据和三相测量型电压互感器的电压数据获取电量参数，对三相保护型电流互感器的二次侧回路的电流原始波形的1个周期波形数据进行FFT计算，每个周期波形取128个采样点，得出基波电流有效值及2～21次谐波电流有效值，并计算总谐波畸变率THD和分次谐波含量HR_n，进而计算出分次谐波占比系数HP_n：

上式中，I₁为基波电流有效值，I_n(n＝2，3，4，…21)为n次谐波电流有效值；

判断是否2次谐波占比系数HP₂＞0.45、4次谐波占比系数HP₄＞0.18、且其它奇数次谐波占比系数都低于0.1，在为是时判定电动机轴承或外机罩损伤作为电动机故障位置1，判断是否3次谐波占比系数HP₃＞0.62、5次谐波占比系数HP₅＞0.25、且其它偶数次谐波占比系数都低于0.1，在为是时判定电动机绕组绝缘或震动异常作为电动机故障位置2，判断是否3次谐波占比系数HP₃＞0.55、5次谐波占比系数HP₅＞0.2、且7次谐波占比系数HP₇＞0.15，在为是时判定电动机定子和转子气隙偏心故障作为电动机故障位置3；

所述显示操作模块用于显示电动机所属的故障位置类别，所述故障位置类别包括电动机故障位置1、电动机故障位置2和电动机故障位置3；

所述工业以太网通信模块用于通过带有工业以太网的一级主站与自动控制中心通讯，在接收周期循环指令时，将指令解析后传送给主控模块以读取电动机状态、电量参数。

2.如权利要求1所述的电动机保护及故障诊断控制器，其特征在于，所述主控模块用于基于判定出的电动机故障位置以判断该电动机故障位置对应的故障等级：

对谐波影响量最大的2～7分次谐波占比系数HP_n进行加权修正并累加，取得最终的诊断等级值HTV：

其中，C_kn为常数，表示电动机第k个部位第n次谐波影响修正量；

判断诊断等级值HTV范围是否在0～0.35之间，在为是时表示该电动机故障位置对应的诊断等级为较轻微故障，电动机基本处于正常运行状态，判断诊断等级值HTV范围是否在0.35～0.65之间，在为是时表示该电动机故障位置对应的诊断等级为二级告警故障，电动机相关诊断故障部位已经出现中度故障，需择时停机保养；判断诊断等级值HTV范围是否在0.65～1.00之间，在为是时表示该电动机故障位置对应的诊断等级为一级跳闸故障，电动机相关诊断故障部位已经出现重度故障，需立即停机检修。

所述显示操作模块用于显示电动机所属的故障位置类别及对应的诊断等级；

所述主控模块用于在出现一级跳闸故障时利用继电器输出模块使得电动机主回路失电，电动机进入停车状态。

3.如权利要求1所述的电动机保护及故障诊断控制器，其特征在于，所述主控模块包含微处理器1，所述继电器输出模块包括反相器3、反相器4、通用功率继电器1、反相器5、反相器6和通用功率继电器2；

所述微控制器1用于在收到合闸命令后，将与继电器输出模块连接的合闸动作IO引脚拉高，经反相器3、反相器4后仍保持高电平，通用功率继电器1的线圈得电、继电器触点闭合，电动机主回路得电，电动机启动并正常运行；

所述微控制器1用于在收到分闸命令后，将与继电器输出模块连接的分闸动作IO引脚拉低，经反相器5、反相器6后仍保持低电平，通用功率继电器2的线圈失电、继电器触点断开，电动机主回路失电，电动机进入停车状态。