電子式過載保護(hù)繼電器

1、目 錄1緒 論11.1電子式過載保護(hù)繼電器的發(fā)展概況11.2本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容22電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理32.1 電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理32.2 過載故障的保護(hù)原理32.3 起動時(shí)間過長故障的保護(hù)原理62.4 不平衡故障和斷相故障的保護(hù)原理62.5 電壓故障的保護(hù)原理93電子式過載保護(hù)繼電器的硬件設(shè)計(jì)103.1 電子式過載保護(hù)繼電器的硬件總體結(jié)構(gòu)103.2 電子式過載保護(hù)繼電器的硬件電路設(shè)計(jì)114電子式過載保護(hù)繼電器的軟件設(shè)計(jì)164.1 采樣數(shù)據(jù)的處理方法164.2 保護(hù)程序的設(shè)計(jì)175結(jié) 論22參考文獻(xiàn)24致 謝251緒 論1.1 電子式過載保護(hù)繼電器的發(fā)展概況二十一世紀(jì)以來，微

2、處理器技術(shù)、通信技術(shù)以及電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了智能化低壓電器產(chǎn)品的研究與開發(fā)。低壓電器是機(jī)械工業(yè)的重要基礎(chǔ)元件，其品種繁多、量大面廣，幾乎應(yīng)用到所有用電領(lǐng)域，是國家安全用電的重要保證，是低壓配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能的需求和依賴不斷增大，承擔(dān)電能的傳輸與分配、用電設(shè)備保護(hù)與控制任務(wù)的低壓電器就顯得更為重要。世界各國十分重視低壓電器的發(fā)展，每年投入大量的資金進(jìn)行研究、開發(fā)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高度綜合化，二十一世紀(jì)科學(xué)技術(shù)將進(jìn)一步趨向整體化、交叉化及綜合化，這為低壓電器的發(fā)展提供了新思路；另一方面電氣傳動自動化控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)等自動化程度的大幅度提高，對于擔(dān)負(fù)檢測、

3、變換、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的低壓電器提出了更高的要求。因此，新技術(shù)突飛猛進(jìn)、工業(yè)用電系統(tǒng)復(fù)雜性不斷提高，促使低壓電器向電子化、智能化、組合化、模塊化、高性能和小型化方向發(fā)展。微處理器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)、電力電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、可靠性技術(shù)以及新材料、新工藝的發(fā)展和應(yīng)用，給傳統(tǒng)的低壓電器帶來了新的活力，使越來越多的新型電器以機(jī)電一體化的面貌出現(xiàn)，為智能化低壓電器的開發(fā)提供了良好的條件。低壓電器的智能化技術(shù)就是將上述有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)與低壓電器相結(jié)合，一方面使其具有智能化功能，即能夠根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，通過感知、推理、學(xué)習(xí)、決策手段自動地選擇最佳模式進(jìn)行控制與保護(hù)；另一方面使其能與中央控制計(jì)算

4、機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信，提高配電控制系統(tǒng)的信息化、自動化程度1。隨著智能化低壓電器的發(fā)展，一個(gè)系統(tǒng)中使用的低壓電器元件越來越多，只要一個(gè)電器元件出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，從而造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，低壓電器的可靠性分析己成為了國內(nèi)外電器企業(yè)及研究部門的一項(xiàng)重要工作。過載保護(hù)繼電器屬于保護(hù)類電器，一般與接觸器相配合，主要用于實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。其工作特點(diǎn)是：當(dāng)電動機(jī)發(fā)生故障時(shí)，過載保護(hù)繼電器能及時(shí)、可靠的動作，達(dá)到保護(hù)電動機(jī)的目的；當(dāng)電動機(jī)正常工作時(shí)，過載保護(hù)繼電器不動作。電動機(jī)保護(hù)裝置采用熱繼電器已有很長的歷史。國內(nèi)生產(chǎn)的熱繼電器產(chǎn)品主要有JR9，JR10，JR15，JR16等。還有引

5、進(jìn)生產(chǎn)的T系列和3UA系列熱繼電器產(chǎn)品等，其價(jià)格遠(yuǎn)高于國產(chǎn)的同規(guī)格產(chǎn)品。熱繼電器采用雙金屬片受熱彎曲而動作的原理，受環(huán)境溫度的影響很大，而且反復(fù)加熱與冷卻使雙金屬片彎曲變形逐漸加大，從而使熱繼電器的準(zhǔn)確性、靈敏性和可靠性受到影響。隨著自動化程度的不斷提高，使用電動機(jī)的場合越來越多，對電動機(jī)的可靠保護(hù)越來越被人們所重視。在某些場合，以雙金屬片為核心的傳統(tǒng)的熱繼電器已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對過載保護(hù)繼電器在精度、速度和通信等方面的要求。許多用戶都在盼望著能有一種性能好、可靠性高的過載保護(hù)繼電器來取代雙金屬片式熱過載保護(hù)繼電器，對電動機(jī)進(jìn)行可靠保護(hù)。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，電子式過載保護(hù)繼電器

6、應(yīng)運(yùn)而生。1.2 本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容研究電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理。本文對三相異步電動機(jī)的過載、短路、堵轉(zhuǎn)、不平衡、斷相、過壓、欠壓、失壓等各種故障狀態(tài)進(jìn)行分析，采用電流幅值、電流負(fù)序分量、電流零序分量和電壓幅值的不同排列組合作為電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理。根據(jù)三相異步電動機(jī)的發(fā)熱物理過程的數(shù)學(xué)模型，獲得與實(shí)際溫升過程更為吻合的累加定子電流的過載反時(shí)限保護(hù)特性方程，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)過載能力的充分利用;針對常見的不同類型的斷相故障，分別進(jìn)行分析并建立不同類型的斷相故障保護(hù)特性方程：對于其他不同故障所表現(xiàn)出的不同狀態(tài)，建立各種故障相應(yīng)的保護(hù)特性方程。設(shè)計(jì)智能化電子式過載保護(hù)繼電器硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。

7、本文設(shè)計(jì)以PIC16F877單片微型計(jì)算機(jī)為核心的智能化電子式過載保護(hù)繼電器，根據(jù)電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理，采用PIC匯編語言編寫保護(hù)程序，利用PIC16F877單片微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力、記憶能力和分析能力，電子式過載保護(hù)繼電器能夠根據(jù)電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)自動選擇最佳的保護(hù)模式進(jìn)行電動機(jī)的控制與保護(hù)。2電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理2.1 電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理故障信息及故障特征的提取和處理是電子式過載保護(hù)繼電器實(shí)現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)的關(guān)鍵所在。由于三相異步電動機(jī)在三相對稱狀態(tài)下的過流與在不對稱狀態(tài)下的過流(存在反向旋轉(zhuǎn)的負(fù)序磁場)燒損電動機(jī)存在不同的機(jī)理，從而造成不同程度的危害，因此傳統(tǒng)的

8、以電流幅值作為故障判據(jù)的保護(hù)方式在原理上存在一定的缺陷，它只能反應(yīng)對稱故障，對斷相、接地、不平衡運(yùn)行等不對稱故障不能及時(shí)有效地進(jìn)行保護(hù)。因此，在研究電子式過載保護(hù)繼電器的智能化技術(shù)的過程中，利用以單片機(jī)為核心的電子保護(hù)電路，采用的保護(hù)原理是基于對稱分量法，以三相異步電動機(jī)的電流幅值、電流負(fù)序分量、電流零序分量以及電壓幅值的不同排列組合作為電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理，除實(shí)現(xiàn)過載故障保護(hù)外，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)三相短路、起動時(shí)間過長、堵轉(zhuǎn)、不平衡運(yùn)行、斷相、接地和電壓故障等故障保護(hù)2。本章將分別討論上述各種故障的保護(hù)原理。三相異步電動機(jī)對稱故障的主要特征是三相電流基本對稱但同時(shí)出現(xiàn)過電流，因此可通過檢

9、測電流幅值進(jìn)行故障判斷。根據(jù)對稱分量法分析，負(fù)序分量和零序分量在三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時(shí)沒有或很小，一旦出現(xiàn)必然表示發(fā)生了不對稱故障。不對稱故障可分為非接地性不對稱故障和接地性不對稱故障3。非接地性不對稱故障會引起三相電流不對稱，此時(shí)定子電流可分解為正序分量和負(fù)序分量(零序分量為零)，因此采用負(fù)序電流分量及各線電流的情況作為此類故障的判據(jù)；接地性不對稱故障會引發(fā)電流零序分量的出現(xiàn)，因此接地性不對稱故障可用零序電流分量反映。2.2 過載故障的保護(hù)原理過載保護(hù)是指電流超過電氣設(shè)備限定范圍，而有一定燒毀危險(xiǎn)時(shí)，保護(hù)裝置能在一定時(shí)間內(nèi)切斷線路，保護(hù)設(shè)備不受損壞。過載保護(hù)是最基本和最有效的事前保護(hù)。電動

10、機(jī)的過電流大小與允許過電流時(shí)間之間的關(guān)系稱為過載特性。電動機(jī)的過載與輸電線路或其它設(shè)備的過載不同，電動機(jī)過載將導(dǎo)致電動機(jī)過熱，但其低倍過載又允許定時(shí)限，所以電動機(jī)的過載特性應(yīng)具有反時(shí)限特性4。另外，在電動機(jī)多次重復(fù)短時(shí)間過載，而每次過載時(shí)間均小于容許時(shí)間時(shí)，保護(hù)裝置不會動作，但由于電動機(jī)自身的熱積累可能使電動機(jī)燒毀，因此電動機(jī)的過載保護(hù)還應(yīng)具有模擬和記憶電動機(jī)熱積累的功能，當(dāng)熱量積累到使電動機(jī)繞組的實(shí)際溫度達(dá)到會顯著降低絕緣壽命的程度時(shí)，要求保護(hù)電器給予保護(hù)。怎樣充分利用電動機(jī)的過載能力，同時(shí)又可避免過熱使絕緣破壞而損壞電動機(jī)，最困難的就在于如何處理電動機(jī)運(yùn)行過程中的熱積累問題。電動機(jī)發(fā)熱理論

11、研究表明，電動機(jī)持續(xù)運(yùn)行的容許負(fù)荷，主要取決于定子繞組的溫升，即定子電流的大小作為電動機(jī)過載的主要依據(jù)。電動機(jī)溫度會由最初的溫度(與周圍空氣溫度相同)開始上升，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定溫度。合理模擬電動機(jī)的溫度變化過程，才可以保護(hù)電動機(jī)既不能過熱，又能充分利用電動機(jī)的過載能力。因此，對于過載故障，我們利用異步電動機(jī)發(fā)熱物理過程的數(shù)學(xué)模型，通過求解熱微分方程，獲得累加定子電流的熱過載保護(hù)動作方程，從而實(shí)現(xiàn)過載故障的有效保護(hù)。根據(jù)能量守恒定律，電動機(jī)定子繞組損耗和轉(zhuǎn)子繞組損耗產(chǎn)生的熱量應(yīng)當(dāng)?shù)扔诒浑妱訖C(jī)吸收從而使電動機(jī)溫度升高的熱量與電動機(jī)向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量之和。在考慮發(fā)熱的同時(shí)，也考慮了熱量向周圍

12、介質(zhì)的散失，因此真實(shí)地反映了電動機(jī)在過載狀態(tài)下實(shí)際的溫度變化過程。當(dāng)電動機(jī)溫度變化時(shí)，定子繞組的電阻和轉(zhuǎn)子繞組的電阻也隨溫度而變化。根據(jù)焦耳定律，當(dāng)每相繞組流過電流1時(shí)，當(dāng)電動機(jī)溫度增加時(shí)，導(dǎo)體自身的比熱容需要吸收熱量，并且隨溫度的變化而變化。 單位時(shí)間內(nèi)電動機(jī)向周圍空氣散發(fā)的熱量與下列因素有關(guān)：電動機(jī)與周圍空氣溫度之差，即電動機(jī)的溫升：溫升越高，散到周圍空氣中的熱量越多；電動機(jī)的散熱面積越大，散到周圍空氣中的熱量越多。在不對稱情況下，電流中會含有負(fù)序分量，幅值相同的正序電流和負(fù)序電流在電動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱量并不相同。對定子繞組而言，正序電流和負(fù)序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場為正、反同步轉(zhuǎn)速，定子繞組的正序

13、電阻與負(fù)序電阻阻值相同，定子發(fā)熱損耗與其電阻成正比，故數(shù)值相同的正序電流和負(fù)序電流產(chǎn)生的定子發(fā)熱損耗相同。而對于轉(zhuǎn)子繞組而言，轉(zhuǎn)子對正序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為s，額定轉(zhuǎn)速時(shí)，s0，感生電流頻率很低，而轉(zhuǎn)子對負(fù)序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為2s，所以電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，(2s) 2，轉(zhuǎn)子感生電流的頻率近似為100Hz，對鼠籠型電動機(jī)而言，轉(zhuǎn)子對負(fù)序電流和正序電流所表現(xiàn)出的電阻之比可達(dá)1.256倍，所以數(shù)值相同的負(fù)序電流產(chǎn)生的損耗接近于正序電流損耗的倍數(shù)。因此在設(shè)計(jì)過載保護(hù)發(fā)熱模型時(shí)，應(yīng)充分考慮負(fù)序電流的熱效應(yīng)。為了方便反映定子繞組的正序電流和負(fù)序電流的不同發(fā)熱效應(yīng)，英國GEC公司提出了反映

14、發(fā)熱效應(yīng)的“等效電流”。當(dāng)電動機(jī)工作在額定工況時(shí)，繞組的溫度處于平衡狀態(tài)，繞組電阻產(chǎn)生的熱量全部散失在周圍介質(zhì)中。模擬的溫度變化曲線是一條類似指數(shù)變化的上升曲線，與實(shí)際溫度變化過程相吻合。顯然該曲線若用集成電路型等模擬式保護(hù)很難實(shí)現(xiàn)，而用微機(jī)數(shù)字式保護(hù)較易實(shí)施。通常情況下，電動機(jī)的壽命取決于繞組絕緣材料的壽命，而絕緣材料的壽命取決于所受的最高溫度及其作用時(shí)間。根據(jù)GB755-81電機(jī)基本技術(shù)要求，表2-1列出了各種絕緣等級材料長期使用的極限溫度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限溫度是在環(huán)境溫度為40時(shí)做出的。表2-1各種絕緣等級材料的極限溫度絕緣等級絕緣等級A級E級B級F級H級極限溫度（）105120130

15、155180電動機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載及額定頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)，繞組溫度不會達(dá)到表2-1中規(guī)定的數(shù)值。絕緣材料在規(guī)定的極限溫度下工作能夠獲得合理的使用壽命。若絕緣材料的工作溫度超過極限溫度，一般認(rèn)為，溫度每上升710，絕緣材料的壽命將減少一半。過載故障保護(hù)的核心部分是累加值A(chǔ)k+1的計(jì)算，遞推基值為A0，為A0環(huán)境溫度0下電動機(jī)所具有的熱常數(shù)，的取值并不影響Ak+1的最終結(jié)果，但會因變化過程不同而可能影響保護(hù)性能，故不宜隨便更改。在Ak+1每個(gè)時(shí)間內(nèi)計(jì)算1次。累加值不會無限增大，當(dāng)時(shí)，保護(hù)動作跳閘，并且置位保護(hù)動作標(biāo)志和起動閉鎖；累加Ak+1值不會無限減小，當(dāng)Ak+1=A0時(shí)，即當(dāng)電動機(jī)溫度下降到與周

16、圍環(huán)境溫度相同時(shí)，將穩(wěn)定在A0 上，此時(shí)清除起動閉鎖，合閘后可重新起動電動機(jī)。由以上分析可知，過載故障保護(hù)采用的是反時(shí)限保護(hù)原理，即實(shí)現(xiàn)了在不同過電流情況下的不同的時(shí)間延時(shí)，因?yàn)殡妱訖C(jī)的溫度變化是一個(gè)持續(xù)過程，脈沖干擾不會再使保護(hù)器出現(xiàn)誤動作，從而可提高保護(hù)器的抗干擾能力。2.3 起動時(shí)間過長故障的保護(hù)原理電動機(jī)作為一種單獨(dú)的電器元件，有其特殊的運(yùn)行情況，即存在起動問題。準(zhǔn)確而可靠地對電動機(jī)起動過程進(jìn)行判斷，直接關(guān)系到電動機(jī)保護(hù)的性能。在電動機(jī)起動瞬同，轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，因向電動機(jī)的等效阻抗很小，此時(shí)起動電流很大，一般電動機(jī)起動電流可達(dá)到電動機(jī)額定電流的47倍。但隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增

17、大，電流逐步減小，在額定負(fù)荷下，轉(zhuǎn)差率、很小(一般約為0.010.05)，從而限制了定子和轉(zhuǎn)子的電流。 在電動機(jī)起動時(shí)，電動機(jī)會從停運(yùn)狀態(tài)的小電流突增到起動時(shí)的大電流，然后再下降至穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的工作電流5，因此利用微機(jī)的記憶功能，根據(jù)電動機(jī)電流的初始狀態(tài)，可判斷電動機(jī)處于起動過程還是正常運(yùn)行過程。在電動機(jī)起動過程中若發(fā)生短路故障，短路電流將大于起動電流，速斷保護(hù)動作，從而使電動機(jī)得到保護(hù)。當(dāng)檢測到線電流從0A增加到0.1A以上時(shí)，則認(rèn)為電動機(jī)開始起動。在起動過程中實(shí)時(shí)檢測電動機(jī)的線電流與線電壓，通過運(yùn)算和比較，隨時(shí)監(jiān)測短路、斷相及不平衡和電壓故障的出現(xiàn)，這樣將會大大提高電動機(jī)的保護(hù)能力。這是微機(jī)

18、控制電動機(jī)保護(hù)器得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)老式保護(hù)器無法比擬的。當(dāng)達(dá)到起動時(shí)間后，根據(jù)檢測到的線電流值進(jìn)行電動機(jī)是否存在起動時(shí)間過長故障的判斷。起動時(shí)間過長故障的保護(hù)特性方程為： (2-1)式中： 起動時(shí)間過長故障保護(hù)的整定電流A 起動時(shí)間過長故障保護(hù)的整定時(shí)間s2.4 不平衡故障和斷相故障的保護(hù)原理三相異步電動機(jī)燒壞以不平衡故障率最高，占整個(gè)電動機(jī)燒壞故障的70%以上。根據(jù)對稱分量法，當(dāng)不平衡故障發(fā)生時(shí)，將使三相電流和三相電壓的大小、相位不再對稱，電流、電壓中會出現(xiàn)負(fù)序分量，不會出現(xiàn)零序分量。三相異步電動機(jī)的正序等效電路和負(fù)序等效電路如圖2-1所示。 (a)正序等效電路 (b)負(fù)序等效電路圖2-

19、1正序等效電路和負(fù)序等效電路圖中： 每相定子電壓正序分量，單位為V 每相定子電壓負(fù)序分量，單位為V電動機(jī)正序阻抗和負(fù)序阻抗與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，忽略勵磁阻抗，正序阻抗為 (2-2)負(fù)序阻抗為 (2-3)正序電流為 (2-4)負(fù)序電流為 (2-5)三相異步電動機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在兩個(gè)主要力矩：一個(gè)是使電動機(jī)轉(zhuǎn)動的電磁力矩，由電動機(jī)定子繞組中流過的電流產(chǎn)生；另一個(gè)是阻礙電動機(jī)轉(zhuǎn)動的阻力力矩，由電動機(jī)所帶的機(jī)械負(fù)荷產(chǎn)生。當(dāng)三相電動機(jī)發(fā)生不平衡故障時(shí)，轉(zhuǎn)子上將作用兩個(gè)電磁力矩：一個(gè)是在正序電壓、正序電流作用下產(chǎn)生的正序電磁力矩，使電動機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，另外一個(gè)是在負(fù)序電壓、負(fù)序電流作用下產(chǎn)生的負(fù)序電磁力矩，起制動作用

20、。正序電磁力矩和負(fù)序電磁力矩可分別表示為： (2-6) (2-7)式中： p 極對數(shù) 角速度 合成電磁力矩可表示為 (2-8) 從式( 2-9)可以看出，當(dāng)不平衡故障發(fā)生時(shí)，減小，為了克服，電動機(jī)吸收的功率將變?yōu)閾p耗，從而使電動機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，嚴(yán)重程度不隨平衡度的增加而增加。因此設(shè)置不平衡故障的保護(hù)特性方程為： 當(dāng)且時(shí)， （2-9） 式中： 三個(gè)線電流中的最大值A(chǔ) 三個(gè)線電流中的平均值A(chǔ) 不平衡度的整定值 不平衡故障保護(hù)的整定時(shí)間，單位為s在不平衡故障中，斷相故障是危害性最大的故障。因此斷相故障的保護(hù)特別重要。常見的斷相故障有：(1) 供電電源線一線斷開：供電電源線一線直接斷開是電動機(jī)斷相運(yùn)行中最

21、為常見的故障；(2) 一相定子繞組斷開：電動機(jī)繞組接法有Y型和型兩種，其定子繞組為一相斷相的表現(xiàn)有所不同。無論何種斷相故障形式，斷相運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)序轉(zhuǎn)矩的存在，合成轉(zhuǎn)矩都會減小，從而使銅耗增加，電流增大，例如Y型連接的電動機(jī)在供電電源一線斷開或電源一線繞組斷相的情況下，斷相后電流約增大到斷相前電流的萬倍以上，三角型連接的電動機(jī)在供電電源一線斷開的情況下，斷相后電流約增大到斷相前電流的2倍以上。電流的增大將使電動機(jī)溫升加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動機(jī)。因此必須建立有效的斷相保護(hù)特性方程，以保證斷相時(shí)及時(shí)切斷電源6。2.5 電壓故障的保護(hù)原理電壓故障包括過壓故障與欠壓故障、失壓故障。過壓故障有兩種：系統(tǒng)

22、的操作與某些不正常運(yùn)行狀態(tài)使電動機(jī)發(fā)生電磁能量的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的內(nèi)部過電壓和大氣過電壓。無論何種過壓，電壓的增加都將造成電動機(jī)的電流增大，從而破壞絕緣而損壞電動機(jī)。電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比，即與外加電壓的平方成正比。當(dāng)電動機(jī)端電壓降低時(shí)，若電動機(jī)處于起動過程，起動轉(zhuǎn)矩會成平方倍數(shù)的減少，嚴(yán)重時(shí)會造成電動機(jī)不能起動，使電動機(jī)長時(shí)間承受相當(dāng)大的起動電流作用，從而導(dǎo)致電動機(jī)絕緣過熱甚至損壞；若電動機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的下降會使電動機(jī)的過載能力降低，機(jī)械特性變軟，運(yùn)行的穩(wěn)定性變差，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)將被迫停車，鐵心損耗的減少小于銅耗的增加，從而也會使電流增大而燒壞電動機(jī)。

23、因此，有必要進(jìn)行電動機(jī)的電壓故障保護(hù)。電動機(jī)的過壓、欠壓保護(hù)是通過電壓幅值來進(jìn)行判斷的。在阻力轉(zhuǎn)矩一定的情況下，當(dāng)電壓降低到足以引起電動機(jī)制動的電壓U時(shí)，欠壓保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)并將電動機(jī)斷開；若電壓下降得過低時(shí)，欠壓保護(hù)應(yīng)能迅速切斷電動機(jī)。為了保證不因短時(shí)出現(xiàn)低電壓而停轉(zhuǎn)，電動機(jī)一般具有一定的轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)。電動機(jī)轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)一般為1.82.2，由此可確定欠壓保護(hù)的動作相電壓。由于采樣電壓為線電壓，根據(jù)不同連接型式電動機(jī)的線電壓與相電壓的關(guān)系，可以獲得額定線電壓值，電動機(jī)欠壓保護(hù)的動作線電壓一般取0.5倍額定線電壓值。過壓、欠壓保護(hù)采用定時(shí)限保護(hù)，欠壓保護(hù)采用速斷保護(hù)，故障保護(hù)特性方程分別為：過壓保護(hù)

24、特性方程： (2-10)欠壓保護(hù)特性方程： (2-11) 失壓保護(hù)特性方程： (2-12)式中： 過壓保護(hù)的整定電壓，單位為V，一般取1.2UN 過壓保護(hù)的整定時(shí)間，單位為s 失壓保護(hù)的整定電壓，單位為V，一般取0.35 UN 欠壓保護(hù)的整定時(shí)間，單位為s3電子式過載保護(hù)繼電器的硬件設(shè)計(jì)以微處理器為核心的電子式過載保護(hù)繼電器的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)電子式過載保護(hù)繼電器預(yù)定功能的基礎(chǔ)，是電子式過載保護(hù)繼電器的“肢體”；軟件設(shè)計(jì)是完成電子式過載保護(hù)繼電器設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，是電子式過載保護(hù)繼電器的“靈魂”。結(jié)合前章所述的保護(hù)原理，本章將設(shè)計(jì)電子式過載保護(hù)繼電器的硬件部分，實(shí)

25、現(xiàn)三相異步電動機(jī)故障的有效保護(hù)。3.1 電子式過載保護(hù)繼電器的硬件總體結(jié)構(gòu)電子式過載保護(hù)繼電器的硬件設(shè)計(jì)主要包括信號采集變換單元、信號預(yù)處理單元、單片機(jī)系統(tǒng)單元、鍵盤顯示單元、輸出控制單元等7。電子式過載保護(hù)繼電器的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1電子式過載保護(hù)繼電器的硬件結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)系統(tǒng)以一定的時(shí)間間隔通過電流互感器和電壓互感器對三相異步電動機(jī)進(jìn)行電流和電壓采樣，采樣信號經(jīng)處理后，送入單片機(jī)端口，經(jīng)片內(nèi)A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算、分析和判斷后，再輸出相應(yīng)的信號顯示在顯示器上，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制與保護(hù)。3.2 電子式過載保護(hù)繼電器的硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)是硬件電路的核心

26、部件，在設(shè)計(jì)時(shí)選用了低功耗、高性能、性價(jià)比較高的PiC16F877單片機(jī)。此單片機(jī)由美國Microchip公司推出，采用RISC結(jié)構(gòu)，具有高驅(qū)動能力I/O端口(可直接驅(qū)動數(shù)碼管LED顯示)，片內(nèi)含4K字節(jié)程序存儲器FLASH3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8通道10位高速A/D變換器；另外PIC16F8T7單片機(jī)還具有片內(nèi)WDT和掉電保護(hù)功能，因而PIC16F877單片機(jī)具有很好的抗干擾能力，非常適用于工業(yè)現(xiàn)場控制。單片機(jī)的復(fù)位電路是易受噪聲干擾的敏感部位，當(dāng)復(fù)位端口串入干擾時(shí)，一般不會導(dǎo)致系統(tǒng)的錯誤復(fù)位，但會引起CPU內(nèi)部的某些寄存器和接口電路的狀態(tài)發(fā)生變化，造成系統(tǒng)工作失常。 復(fù)位電路具有自動復(fù)位和手

27、動復(fù)位兩種形式。復(fù)位電路中的二極管能在電源掉電時(shí)使電容迅速放電，待電源恢復(fù)正常時(shí)實(shí)現(xiàn)可靠復(fù)位，避免了由于電源瞬時(shí)掉電而電容不能迅速放電而引起單片機(jī)不能可靠復(fù)位，導(dǎo)致程序運(yùn)行失控，造成“程序亂飛”和“死循環(huán)”8。在控制系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路非常關(guān)鍵。外時(shí)鐘是高頻噪聲源，除能引起對系統(tǒng)的干擾，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，因此選用時(shí)鐘頻率低的單片機(jī)可以降低系統(tǒng)噪聲，在本設(shè)計(jì)中，選擇的外時(shí)鐘頻率為4MHz，PIC16F877單片機(jī)的最短指令周期可達(dá)到1us，可以滿足系統(tǒng)的要求，此外，設(shè)計(jì)了雙余度時(shí)鐘來提高系統(tǒng)時(shí)鐘電路的可靠性。74LS123芯片為雙單穩(wěn)觸發(fā)器，在此作為故障診斷電路。74LS123芯片的兩個(gè)輸出端

28、1Q，2Q的脈沖波由1B端和2B端輸入時(shí)鐘的上升沿觸發(fā)。1Q和2Q獲得的脈沖寬度分別由時(shí)間常數(shù)和。決定。如果正確地選擇時(shí)間常數(shù)，使脈寬T，稍大于時(shí)鐘周期T，那么將可得到一個(gè)恒定的高電平輸出。在本設(shè)計(jì)中，振蕩脈沖周期T約為 250ns，選擇電阻，電容，約為300ns，大于T，滿足需要。當(dāng)113，2B端輸入4MHz的振蕩脈沖時(shí)，1Q端、2Q端輸出高電平；1B，2B端無振蕩信號輸入時(shí)，1Q端、2Q端輸出低電平：113，2B端輸入不規(guī)則信號時(shí)，1Q，2Q端輸出的信號亦不規(guī)則，并會有下降沿和低電平出現(xiàn)。根據(jù)這些信息可對時(shí)鐘電路的控制邏輯進(jìn)行設(shè)計(jì)。74LS74芯片是雙D觸發(fā)器，在本設(shè)計(jì)中，只用到其中的1個(gè)

29、D觸發(fā)器。74LS125芯片是四總線緩沖器，在此作為開關(guān)使用。當(dāng)選通端為低電平時(shí)，輸出與輸入相同；當(dāng)選通端為高電平時(shí)，輸出為高阻態(tài)。當(dāng)時(shí)鐘1和時(shí)鐘2均正常工作時(shí)，74LS123的IQ端和2Q端均輸出高電平，即74LS74芯片的CLR1端和PRl端均為高電平，此時(shí)74LS74芯片的和的電平保持初始的電平狀態(tài)，從而選定晶振1或晶振2接至單片機(jī)的時(shí)鐘輸入端XTALl和XTAL2；當(dāng)晶振1出現(xiàn)故障時(shí)，74LS123芯片的端輸出低電平，從而使74LS74芯片的端輸出高電平，輸出的低電平，從而選通74LS125芯片的3和4緩沖器，將晶振2接至單片機(jī)的時(shí)鐘輸入端XTALl和XTAL2；同理，當(dāng)晶振2出現(xiàn)故障

30、時(shí)，74LS123芯片的2Q端輸出低電平，從而使74LS74芯片的端輸出低電平，輸出高電平，從而選通74LS125芯片的1和2緩沖器，將晶振1接至單片機(jī)的時(shí)鐘輸入端XTAL1和XTAL2。由以上分析可知，兩個(gè)時(shí)鐘互為備份，即一個(gè)工作，另一個(gè)則作為工作時(shí)鐘的備份時(shí)鐘。因此，雙余度時(shí)鐘能容忍一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生故障，從而可提高系統(tǒng)的可靠性。信號預(yù)處理電路包括三路電流信號預(yù)處理電路和三路電壓信號預(yù)處理電路，共用一個(gè)調(diào)壓電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)前章所述的電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理，涉及計(jì)算線電流各分量時(shí)同時(shí)采集三相線電流的問題。由于采集三相線電流的采樣通道只有三個(gè)，而且PIC16F877單片機(jī)的命令執(zhí)行速度比較

31、快，依次分時(shí)選通進(jìn)行采樣所需總時(shí)間較少，因此采樣保持器LF398基本能滿足電流同時(shí)采樣的要求，LF398的捕捉時(shí)間約為6us。 設(shè)計(jì)時(shí)選擇的互感器的輸出電壓限定在55V，而PIC16F877單片機(jī)內(nèi)部A/D端口的輸入電壓為05V，因此需要將電壓進(jìn)行變換。根據(jù)運(yùn)算放大器原理可得 （3-1）為將55V變?yōu)?5V，令 （3-2）根據(jù)上式可得V=1.67V，其中V由調(diào)壓電路獲得，并選用。在采樣期間，采樣順序?yàn)橄炔杉齻€(gè)線電流，再采集三個(gè)線電壓。單片機(jī)輸出高電平使三個(gè)電流通道的采樣保持器閉合進(jìn)行采樣，輸入信號通過采樣保持器內(nèi)部高增益放大器對電容充電，經(jīng)1延時(shí)后，單片機(jī)輸出低電平，使三個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持

32、狀態(tài)，輸入信號可以保持到下一次采樣開始，單片機(jī)依次選通三相線電流的A/D通路，讀入線電流采樣值。在完成線電流10us采樣后，按照與線電流采樣同樣的過程進(jìn)行線電壓采樣。根據(jù)互感器的衰減倍數(shù)及提升電路的數(shù)值，通過軟件可得出實(shí)際的異步電動機(jī)的線電流和線電壓采樣值。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤顯示接口電路一般是必備的人機(jī)交互的主要設(shè)備。LED數(shù)碼管顯示器具有成本低、驅(qū)動簡易等特點(diǎn)，因此在本設(shè)計(jì)中采用LED數(shù)碼管作為顯示裝置。鍵盤的接口有兩種方式：并行方式和串行方式。并行方式以單片機(jī)的并行口通過一定的驅(qū)動裝置連接LED數(shù)碼管的段、位驅(qū)動器和矩陣式鍵盤，進(jìn)行動態(tài)顯示和掃描鍵盤。其電路簡單，但占用的I/O口位較

33、多。串行方式采用單片機(jī)的串行口連接移位寄存器，再驅(qū)動LED的段、位和矩陣式鍵盤。這種電路雖然所占的I/O口位較少，但接口芯片的數(shù)量將隨LED數(shù)碼管數(shù)量的增加而增加，電路比較復(fù)雜。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了并行方式鍵盤接口電路，并選用了合適的芯片進(jìn)行硬件譯碼和驅(qū)動。在單片機(jī)接口電路中，所有整定參數(shù)和控制參數(shù)均可用鍵盤直接輸入。鍵盤采用矩陣式，鍵盤中的鍵接在矩陣的行線和列線上。在本設(shè)計(jì)中，以3-8譯碼驅(qū)動器74LS138的輸出作為鍵盤矩陣的行線驅(qū)動，而單片機(jī)的RD1-RD3作為鍵盤矩陣的列線驅(qū)動。鍵盤接口電路最多可連接4×8=32個(gè)鍵，而在本設(shè)計(jì)中，只用到16個(gè)鍵，從左到右、從上到下排列的鍵值

34、功能表如表3-1所示。表3-1健值功能表參數(shù)整定退位一次鍵入完成完成0123456789啟動停止在進(jìn)行參數(shù)整定時(shí)，可以根據(jù)需要對默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行修改，標(biāo)號與整定參數(shù)類型對應(yīng)表如表3-2所示。 表3-2標(biāo)號與整定參數(shù)類型對應(yīng)表標(biāo)號參數(shù)整定類型標(biāo)號參數(shù)整定類型1Y型接法122接法133額定電流144額定電壓1551661771881992010211122按“參數(shù)整定”鍵后，首先輸入密碼，在密碼正確的情況下，根據(jù)表3-2進(jìn)行整定參數(shù)類型的選擇，即鍵入代表整定參數(shù)類型的標(biāo)號，標(biāo)號鍵入完成，按“一次鍵入完成”鍵，隨后鍵入修改值，再按“一次鍵入完成”鍵：若還需要修改其它參數(shù)，則繼續(xù)鍵入代表整定參數(shù)類型的標(biāo)號

35、，按上述步驟依次完成；若鍵入?yún)?shù)修改過程中，鍵入錯誤，則按“退格”鍵進(jìn)行修正：當(dāng)所有需要修改的參數(shù)完成整定后，按“完成”鍵。在鍵入所有數(shù)字時(shí)，最低位均為小數(shù)位。LED顯示器的字段驅(qū)動以及故障顯示采用硬件譯碼驅(qū)動。CD4511芯片是BCD七段鎖存和譯碼驅(qū)動芯片，WAD 11只能輸出0-9這9個(gè)數(shù)碼，故該接口電路也只能顯示09，而不能顯示A，B，C，D，E，F(xiàn)等字符。CD4511芯片的4位BCD輸入端(A， B，C，D)接至單片機(jī)的RD0RD3端，鎖存控制端LE接至單片機(jī)的RD7，當(dāng)RD7輸出低電平時(shí)，芯片CD4511輸出七段碼a，b，C，d，e，f，g，最大輸出電流為25mA，可直接驅(qū)動共陰LE

36、D數(shù)碼管而無需再加接驅(qū)動電路。共陰LED顯示器共由4個(gè)LED數(shù)碼管組成，第一個(gè)74LS138譯碼驅(qū)動器的4位輸出分別作為4個(gè)LED數(shù)碼管的片選。兩個(gè)74LS138譯碼器的三個(gè)輸入端A，B，C分別接至單片機(jī)的RD4-VRD6引腳，兩個(gè)74LS138譯碼器E3端分別接至單片機(jī)的RB1和RB2引腳，通過RB1和RB2引腳的輸出來進(jìn)行譯碼器的選擇，當(dāng)RB1輸出高電平時(shí)，選中第一個(gè)74LS138譯碼驅(qū)動器，進(jìn)行鍵值輸入或LED顯示，四個(gè)LED數(shù)碼管從左到右依次顯示的內(nèi)容為：線電壓或線電流的標(biāo)號、線電壓或線電流有效值的百位、線電壓或線電流有效值的十位、線電壓或線電流有效值的個(gè)位，標(biāo)號與電壓有效值或電流有效

37、值的對應(yīng)關(guān)系如表3-3所示；當(dāng)RB2輸出高電平時(shí)，選中第二個(gè)74LS138譯碼驅(qū)動器，進(jìn)行故障顯示，從上到下6個(gè)小燈所表示的故障類型如表3-4所示。表3-3標(biāo)號與線電壓有效值或線電流有效值的對應(yīng)表標(biāo)號電壓有效值或電流有效值1A相線電流有效值2B相線電流有效值3C相線電流有效值4A相線電壓有效值5B相線電壓有效值6C相線電壓有效值表3-4 6個(gè)小燈表示的故障類型表順序號故障顯示類型1系統(tǒng)出錯(LED顯示全8)或鍵入錯誤(LED顯示全9)2過載故障3三相短路故障4起動時(shí)間過長故障5堵轉(zhuǎn)故障6不平衡故障4電子式過載保護(hù)繼電器的軟件設(shè)計(jì)PIC匯編語言是針對PIC系列單片機(jī)的程序語言，采用精簡RISC指

38、令系統(tǒng)，對于頻率為4MHz的振蕩器，一般指令的執(zhí)行時(shí)間為1us，個(gè)別其他指令的執(zhí)行時(shí)間為2us或3us，因此指令執(zhí)行速度比較快，適合工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)控制。所以在編寫電子式過載保護(hù)繼電器的軟件時(shí)，采用了PIC匯編語言。在進(jìn)行電子式過載保護(hù)繼電器的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，中心思想是把一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序按整體功能劃分成若干個(gè)相對獨(dú)立的程序模塊，各模塊可以單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試和查錯，然后裝配起來聯(lián)調(diào)，最終成為一個(gè)能完成規(guī)定功能、具有實(shí)用價(jià)值的程序。4.1 采樣數(shù)據(jù)的處理方法目前，對于交流電流和交流電壓有效值的計(jì)算己經(jīng)出現(xiàn)多種算法，如峰值采樣法、傅立葉算法、積分法、導(dǎo)數(shù)算法、均方根值算法等等

39、。在本軟件設(shè)計(jì)中，采用了均方根值算法來計(jì)算異步電動機(jī)電壓與電流的有效值。均方根值算法不僅適用于正弦電量的測量，而且可準(zhǔn)確測量波形畸變的電量。根據(jù)采樣的線電流與線電壓，利用均方根值算法進(jìn)行線電流有效值I與線電壓有效值U的計(jì)算公式為 （4-1） （4-2）將式(4-1)和式(4-2)進(jìn)行離散化處理，可得 ( 4-3) ( 4-4) 式中： N 每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)，在本設(shè)計(jì)中，N=12 第K個(gè)采樣點(diǎn)線電流的采樣值為A 第K個(gè)采樣點(diǎn)線電壓的采樣值為V設(shè)置單片機(jī)在每個(gè)周期采樣線電流12個(gè)點(diǎn)，即每隔300采樣一次，完成和即要求移相和，移相。就是取后4個(gè)采樣點(diǎn)，移相就是取后8個(gè)采樣點(diǎn)。離散化可得第K個(gè)采樣點(diǎn)

40、的正序電流、負(fù)序電流和零序電流的表達(dá)式。單片機(jī)可以很方便地計(jì)算出一個(gè)電流周期內(nèi)各個(gè)采樣點(diǎn)的正序電流、負(fù)序電流和零序電流。4.2 保護(hù)程序的設(shè)計(jì) 主程序是電子式過載保護(hù)繼電器完成其功能的核心程序。主程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1主程序流程圖采樣數(shù)據(jù)的處理結(jié)果是判別三相異步電動機(jī)運(yùn)行正常與否的依據(jù)。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，分別調(diào)用各故障處理子程序，可以及時(shí)輸出正確的控制信號，以達(dá)到保護(hù)電動機(jī)的目的9。在本設(shè)計(jì)中，鍵盤采用的是機(jī)械彈性開關(guān)。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合和斷開的瞬間會發(fā)生抖動現(xiàn)象。抖動時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般在5msl0ms，為了確保按鍵不產(chǎn)生誤動作，在本

41、設(shè)計(jì)中采用了防抖動措施。防抖動措施有硬件和軟件兩種方法。硬件防抖動措施一般采用RS觸發(fā)器，構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)消抖電路，采用硬件防抖動電路將導(dǎo)致硬件電路的復(fù)雜化，因此在本設(shè)計(jì)中我們采用了軟件消抖動方法，工作原理是：當(dāng)軟件檢測到第一次按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的軟件延時(shí)程序，之后再檢測該鍵是否仍保持閉合狀態(tài)，若仍然處于閉合狀態(tài)，則確認(rèn)此鍵真正按下，從而消除了抖動的影響。為了避免使用人員由于誤操作的原因?qū)е露啻芜B擊同一個(gè)按鍵，即出現(xiàn)重鍵現(xiàn)象，在軟件編寫過程中，設(shè)置了以鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束標(biāo)志，即在執(zhí)行完相應(yīng)的按鍵功能程序后，等待鍵的釋放，當(dāng)鍵釋放后，再繼續(xù)其它程序，若等待時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間，則認(rèn)為該鍵出現(xiàn)

42、故障，進(jìn)行鍵入錯誤顯示。鍵處理子程序流程圖如圖4-2所示10： 圖4-2鍵處理子程序流程圖參數(shù)整定子程序流程圖如圖4-3所示11： 圖4-3參數(shù)整定子程序流程圖起動鍵處理子程序流程圖如圖4-4所示12：圖4-4起動鍵處理子程序流程圖停止鍵處理子程序流程圖如圖4-5所示13：圖4-5停止鍵處理子程序流程圖LED顯示器采用動態(tài)顯示。正常工作時(shí)，設(shè)置RD0RD7為輸出，RB1設(shè)置為高電平，RB2設(shè)置為低電平，RD4RD6依次輸出“03”所對應(yīng)的二進(jìn)制碼，經(jīng)第一個(gè)74LS138譯碼器譯碼后，從左到右依次驅(qū)動每個(gè)LED數(shù)碼管；設(shè)置RD7為低電平，選中UM 11芯片，RD1RD4依次輸出線電壓或線電流的標(biāo)

43、號和有效值，經(jīng)LAND11譯碼后，得到各個(gè)字段的驅(qū)動碼，驅(qū)動LED的字段進(jìn)行顯示。當(dāng)工作狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)，依次將RB1和RB2設(shè)置為高電平，使第一個(gè)74LS138譯碼器與第二個(gè)74L3138譯碼器分時(shí)被選中，進(jìn)行故障的顯示。為使顯示清晰，每個(gè)LED數(shù)碼管的顯示需有一定的時(shí)間14。顯示子程序流程圖如圖4-6所示15：圖4-6顯示子程序流程圖5結(jié) 論電子式過載保護(hù)繼電器作為實(shí)現(xiàn)異步交流電動機(jī)保護(hù)的一類重要的低壓電器產(chǎn)品備受關(guān)注。隨著各種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，電子式過載保護(hù)繼電器的智能化己成為當(dāng)今電子式過載保護(hù)繼電器的重要發(fā)展方向，此外，工業(yè)自動化程度的提高也越來越需要電子式過載保護(hù)繼電器具有較高的可

44、靠性來保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此研究電子式過載保護(hù)繼電器的智能化技術(shù)并對其進(jìn)行可靠性分析具有重要的意義。本文參考了大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在深入了解了當(dāng)前低壓電器智能化技術(shù)與可靠性研究的發(fā)展概況的情況下，對電子式過載保護(hù)繼電器的智能化技術(shù)與可靠性分析進(jìn)行了研究。本文的研究符合國內(nèi)外低壓電器的發(fā)展趨勢，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景。電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理，對三相異步電動機(jī)的過載、短路、堵轉(zhuǎn)、不平衡、斷相、過壓、欠壓、失壓等各種故障狀態(tài)進(jìn)行分析，采用電流幅值、電流負(fù)序分量、電流零序分量和電壓幅值的不同排列組合作為電子式過載保護(hù)繼電器的保護(hù)原理。根據(jù)三相異步電動機(jī)的發(fā)熱物理過程的數(shù)學(xué)模型，獲得了與實(shí)際溫升過程更為吻合的累加定子電流的過載反時(shí)限保護(hù)特性方程，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)過載能力的充分利用；針對常見的不同類型的斷相故障，分別進(jìn)行分析并建立不同類型的斷相故障保護(hù)特性方程：對于