第３２卷第１６期２００４年８月ｌ６日继电器ＲＥＬＡＹＶ０１．３２Ｎｏ．１６４ｌＡｕｇ．１６，２００４电子式过载保护继电器的研究赵靖英，陆俭国，王景芹，李文华（河北工业大学电器研究所，天津３００１３０）摘要：详细介绍了一种智能化电子式过载保护继电器。该过载保护继电器以电流幅值、正序分量、负序分量、零序分量及电压幅值的不同排列组合作为电动机的保护判据，以ＰＩｃｌ６Ｆ８７７单片机作为核心部件，具有过载、断相、短路等多种故障自动诊断及串行通信等功能，从而达到了电动机保护智能化的要求。关键词：过载保护继电器；智能化；ＰＩｃ单片机；反时限；文献标识码：Ａ串行通信中图分类号：ＴＭ５８；ＴＭ５８８．１文章编号：１００３４８９７（２００４）１６Ｊ∞４ｌ旬３０引言随着电力电子技术、微处理器技术以及通信技算法可得到第Ｋ步正序电流、负序电流和零序电流的表达式分别为：术的发展，电动机的保护装置大体经历了机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和数字计算机型五个阶段。微机保护不仅把微机的运算能力、记忆能力、分析能力和通信能力赋予了继电保护，而且也为电动机保护原理的变化提供了可能。由于电动机三相对称状态下的过流与不对称状态下的过流（存在反向旋转的负序磁场）烧伤电动机有着不同的机理和不同的危害边界，因此传统的电动机继电保护以三相电流量作为保护判据具有原理性的缺陷。因此我们摒弃了传统的保护原理，采用可反映电动机不同的故障特征正序分量（正向旋转磁场）、负序分量（反向旋转磁场）和零序分量（接地故障特征）作为保护判据，研制了一种基于Ｐｌｃｌ６Ｆ８７７单片机的可通信过载保护继电器。１ｉ，（Ｋ）＝争ｉ一（Ｋ）一ｉ。（Ｋ）］＋去［ｉｃ（Ｋ一号）一ｉ。（Ｋ一÷）］‘ｉｚ（Ｋ）＝寺［ｉｎ（Ｋ）（Ｋ）］＋去［ｉｅ（Ｋ一号）一ｉ。（Ｋ一孚）］如（Ｋ）＝［ｉＡ（Ｋ）＋ｉ。（Ｋ）＋ｉｃ（Ｋ）］／３１．２故障判据的确定故障信息及故障特征的提取和处理是电动机保护的关键所在。电动机的故障形式一般可分为对称性故障和不对称性故障两大类。对称性故障的主要特征是三相基本对称但同时出现过电流，因此可通过检测电流幅值进行故障判断。三相短路采用速断保护，故障判据为≥，，ｄｌ…电动机保护原理１．１对称分量法对称分量法是把一组不对称的量，分解成几组对称的量后，再进行分析的方法。对于满足对称条件即大小相等且相量彼此之间的相位差也相等的三相系统，可分解为正序分量、负序分量和零序分量。基于对称分量法，三相电流Ｊ。、ｊ。、Ｊ。可分解为正序分量，．、负序分量厶和零序分量Ｊｏ三个分量，其表达式可写为：，ｌ＝（ｊＡ＋仅ＪＢ＋ｄ２，ｃ）／３其中：，为电流有效值；，ｄｌ。。。为短路允许电流。起动时间过长和堵转采用定时限保护，故障手４据为≥≥起动时间过长，当ｆ￡ｓ，。时，Ｊ（，。ＴＡ≥≥其中：，盯。为起动允许电流；￡。，。为起动允许时间。堵转，，，ｄ１，￡￡ｄｌ其中：，ｄ。。为堵转允许电流；ｆｍ为堵转允许时间。过载保护属于热保护，对此故障采用反时限保护，反时限特性与电机的温升指数特性相拟合。“”根据ＧＥｃ公司提出的反映发热效应的等效电流，ｃ。确定热过载的故障判据为“，２＝（，Ａ＋ｄ２ＪＢ＋ｃ）／３ｌｏ＝。０ｌ～＋ＩＢ＋Ｉｃ、／３其中ｄ＝ｅｊ２删。若一个周期的采样点数为ｎ，根据微机的软件“‘（／，Ｈ）２一１．０５２№＞丁万方数据４２继电器其中：，２。＝Ｋ．，２＋＆罡；Ｋ。为正序电流系数（ｏ．５，１），在电动机起动时间￡盯。内，Ｋ。＝０．５，相当于保护动作电流提高１倍，以使保护动作避开正常的起动电流，在￡。，。之后，Ｋ。＝１；恐为负序电流系数（３一廿ＰＩｃｌ６Ｆ８单片机系统１０），一般取６；下为电动机的发热时间常数。根据对称分量法分析，负序和零序分量在电动同砰机正常运行时没有或很小，一旦出现必然表示发生图１硬件框图了不对称故障。不对称故障可分为非接地性不对称Ｆｉｇ．１Ｈａｒｄｗａｒｅｄｉａｇｒａｍ故障和接地性不对称故障。接口，单片机接受通信管理机的查询，作出应答。非接地性不对称...