电动机热过负荷保护的算法与应用研究
电力系统过载保护技术研究
电力系统过载保护技术研究电力系统作为现代社会中至关重要的基础设施之一，其稳定运行对社会的发展和安全至关重要。
然而，由于各种原因，如天气、设备故障等，电力系统过载保护问题一直困扰着电力行业工作者。
本文将探讨电力系统过载保护技术的研究现状及未来发展趋势。
一、电力系统过载保护的必要性电力系统的过载保护是电力系统安全运行的重要保障之一。
在电网传输能量的过程中，由于各种原因，如负载突然增大、厂站设备故障等，电力系统有可能产生过载现象，一旦出现过载，就会对电力输送的质量和电网设备造成严重的损坏。
因此，电力系统必须具备有效的过载保护措施，以保证电网设备的正常运行，并避免不必要的电网故障。
二、电力系统过载保护技术研究现状1.传统电力保护装置在传统电力保护装置中，主要采用了“直接比率法”和“时限制动法”两种算法。
其中“直接比率法”是指通过对电流、电压等元器件进行比较，从而实现电力保护的方式。
而“时限制动法”是指在一定时间内，对电流、电压等元器件进行监控，如果超过预定的值，则会自动切断断路器，从而实现对电力系统的保护。
虽然这两种方法都能够实现电力保护，但其在应对复杂过载情况时表现并不出色，容易漏掉一些过载故障。
2.数字保护技术数字保护技术是指通过数字模拟技术实现保护控制的一种新型保护方法。
与传统电力保护装置相比，数字保护技术具有更高的灵敏度和更好的抗干扰性。
数字保护技术主要通过使用数字信号处理器（DSP）进行处理，从而实现高速、准确地检测电力系统的过载情况。
数字保护技术具有较强的智能化和通讯能力，可以根据系统实时变化来调整保护参数，并通过通讯网络向运行管理人员提供更加完整的信息。
数字保护技术已经成为了大型电力系统过载保护的主要手段。
三、电力系统过载保护技术未来发展趋势1.智能化未来的电力系统过载保护技术将更加智能化。
通过引入人工智能和大数据技术，电力系统管理人员可以更好地理解电力系统的运行情况，并对电力系统中的异常情况进行快速反应。
交流电动机热过载及堵转保护原理研究及建模的开题报告
交流电动机热过载及堵转保护原理研究及建模的开题报告一、选题背景交流电动机广泛应用于各种机械设备中，但在实际使用中，由于环境、负载和使用条件等因素的影响，电动机容易出现热过载和堵转等故障，导致设备停机、故障率增加，并可能带来安全隐患。
因此，热过载及堵转保护技术成为电动机控制领域的重要问题。
目前，国内外对于热过载及堵转保护技术已经进行了广泛的研究，其中包括基于传统功率保护方式的保护技术和基于电机运行状态监测的保护技术等。
但这些技术存在着一些缺陷和不足，例如保护动作精度低、适应性差等问题。
因此，研究交流电动机热过载及堵转保护原理，并建立有效的数学模型，能够提高电动机保护控制系统的效率和可靠性，具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容本次毕业设计将重点研究交流电动机热过载及堵转保护原理，并建立相应的数学模型。
具体研究内容包括：1. 实验测量电动机空载运行参数，分析电动机的性能曲线；2. 设计并搭建电动机保护控制系统，实现热过载及堵转保护功能；3. 建立交流电动机热过载及堵转保护的数学模型，包括传统功率保护方式和基于电机运行状态监测的保护方式等；4. 对比和分析数学模型的保护精度、适应性和运行效率等指标，验证模型的可行性和有效性。
三、研究方法1. 实验测量法：通过设置不同负载和工况条件，测量电动机的空载运行参数，并分析电动机的性能曲线。
2. 控制系统设计法：设计并搭建电动机保护控制系统，实现热过载及堵转保护功能。
控制系统包括传感器、信号处理模块、控制器和执行机构等。
3. 数学建模法：建立交流电动机热过载及堵转保护的数学模型，包括传统功率保护方式和基于电机运行状态监测的保护方式等。
使用MATLAB软件进行模型的建立、仿真和优化等。
4. 对比分析法：对比分析数学模型的保护精度、适应性和运行效率等指标，并验证模型的可行性和有效性。
四、预期成果1. 交流电动机空载特性曲线测量和分析报告；2. 电动机保护控制系统的设计和搭建报告；3. 交流电动机热过载及堵转保护的数学模型建立和仿真报告；4. 数学模型的比对分析报告，以及模型优化方案的提出；5. 实现电动机热过载及堵转保护的系统和应用软件。
电动机过温保护装置的原理及应用研究
电动机过温保护装置的原理及应用研究引言电动机是现代工业生产中不可或缺的重要设备之一。
在电动机的运行过程中，由于各种原因可能导致电机过热，从而损坏电机甚至引发火灾等安全事故。
为了避免这些问题的发生，人们研发了电动机过温保护装置。
本文将探讨电动机过温保护装置的原理以及其在不同领域的应用研究。
一、电动机过温保护装置的原理1.1 热敏电阻原理电动机过温保护装置常常采用热敏电阻作为温度测量元件。
热敏电阻的电阻值会随温度的升高而发生变化，利用这个原理可以将电动机内部温度转换为电阻的变化。
通常采用的热敏电阻材料有铂、镍、铜等。
热敏电阻的电阻-温度特性曲线需提前校准，以确保准确测量电动机的温度。
1.2 温度传输原理电动机过温保护装置的另一个重要原理是温度传输。
装置通常通过接触或非接触方式与电动机及其外壳之间建立传输热路径，以确保装置能准确获得电动机的温度信息。
温度传输物质的选择要具有良好的导热性和热稳定性，以提供准确的温度测量结果。
1.3 控制原理电动机过温保护装置在测量到电动机过高温度时，会触发控制系统，采取相应的措施以防止电动机继续升温。
控制系统可以通过断开电源、减小电机负载、产生报警信号等方式进行干预。
不同的控制方式适用于不同的工作环境和应用场景。
二、电动机过温保护装置的应用研究2.1 工业应用电动机在工业生产中广泛应用于各个领域，因此对电动机过温保护装置的需求也十分迫切。
工业领域常常采用先进的电动机过温保护装置来确保电动机运行安全稳定。
这些装置通常具有高灵敏度的温度检测功能，可以及时发现电动机过热情况并触发相应的保护措施。
2.2 家用电器随着生活水平的提高，家用电器在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于长时间使用或过度负荷运行，家用电器内部电机也可能会发生过热现象。
因此，在家用电器设计中，也普遍采用了电动机过温保护装置，以提高家庭产品的安全性能。
2.3 交通运输电动机在交通运输领域的应用也日益增加。
电动机热过负荷保护的算法与应用研究
电动机热过负荷保护的算法与应用研究摘要：热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，它能在电动机损害前检测出故障并发出报警信号或跳闸。
不同保护装置的热过负荷动作特性和算法会有很大差别，需要根据电动机的发热特性提出一种比较接近电动机实际发热曲线的热过载反时限算法及应用方案，保证电动机充分发挥过载能力的同时又免于损坏，提高电力拖动系统的可靠性。
关键词：热过负荷；发热特性；算法0.引言随着发电厂机组容量的不断提高，厂用系统电动机的功率也越来越大，对电动机保护也提出了更严格的要求。
算法最复杂的热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，由于能对电动机发热和散热进行合理数学模拟计算而越来越受到重视。
根据电动机的发热特性提出以一种比较接近电动机实际发热曲线的热过载反时限计算和实现方法，使电动机充分发挥过载能力的同时免于损坏，提高电力拖动系统的可靠性。
1.热过负荷保护动作特性热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，主要反映定子、转子绕组的平均发热状况，它能在电动机损害前检测出故障并发出报警信号或跳闸。
（1）国产保护的热过负荷特性目前，国内电动机保护中的热过负荷是基于GB/T14598.15-1998中给出的热过负荷模型：（2）瑞士SPAM150C热过负荷特性SPAM150C电动机热过负荷单元稳态值决定于负载电流的平方值，热元件的动作值用两种继电器设定值规定。
热元件包括两根不同的热曲线，一根说明过负荷实现跳闸，另一根曲线保持热背景的轨迹。
加权系数P决定两根曲线热增加的比例，一般设定在20%-100%之间[2]。
对于直接启动有热点情况的电动机，加权系数P通常设定在50%，动作特性如图1-1所示：图1-1 SPAM150C热元件跳闸曲线（热曲线P=50%）2.热过负荷特性的算法研究从保护的动作特性和定值算法上，不同保护装置之间会有很大差别，这就给热过负荷保护的整定和应用带来难题。
同步电动机的热过载保护算法
・
２ ２・
煤
矿
机 电
２０ ０８年第 ３期
同步 电动 机 的热 过 载保 护算 法 术
李宁 ， 冉祥 东
（． １天津科技大学 电子信 息与 自动化学院 ， 天津 ３０２ ； ． ０２２ ２石家庄市液 化气 总公 司 ， 河北 石家 庄 ００１） ５０ １
摘
要： 为使 电动机故障前的工作状态能较真实地反映电动机故障情况下的发热状况， 运用对称
中 图分类 号 ：Ｍ３ １ Ｔ ４ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ １— ８４ ２０ ）３— ０ ２— ３ １０ ０７ （０８ ０ ０ ２ ０
Ｔｈ ｒ ｌ ｅ ｌａ ｏ ｅ ｔ ｎ Ａｒ ｈ ｔ ｏ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ Ｍｏ ｏ ｅ ｍａ Ｏｖ ｒ ｄ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｉ ｍｅ ｉ ｆ ｒＳｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｏ ｏ ｔ ｃ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏ ｏ ；ｔ ｅ ａ ｖ ｒ ａ ｙ ｒ ｓ： ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔｒ ｈ ｒ ｌ ｅｌ ｄ；ｉ ｖ ｒｅ ｔ ｉ ｔ ｍ ｏ ｏ ｎ ｅ ｓ ｉ １ ｍｅ ｍｉ
电动机过载保护装置在工程中的应用探讨
电动机过载保护装置在工程中的应用探讨引言：在现代工程中，电动机是一种广泛应用的设备，用于驱动各种机械设备和工业流程。
然而，由于一些外界原因或内部故障，电动机可能会超载运行，这可能会导致严重的损坏或事故。
因此，必须采取适当的措施来保护电动机免受过载的影响。
电动机过载保护装置就是为此而设计的一种设备，本文将探讨电动机过载保护装置在工程中的应用。
一、电动机的过载保护需求1. 保护电动机：电动机在运行过程中可能会因为外界原因（如过载或短路）或内部故障（如绝缘损坏）而超载运行。
过载运行会导致电动机的温度升高，可能引起电动机损坏、故障甚至起火。
因此，为保护电动机的正常运行和延长使用寿命，过载保护装置必不可少。
2. 避免事故和损失：电动机的超载运行不仅会对电动机本身造成损坏，还会对工程系统产生严重的影响。
例如，在水泵系统中，若电动机过载运行，可能导致水泵无法正常工作，从而影响到供水系统的正常运行。
因此，通过使用过载保护装置，可以避免由于电动机故障而导致的事故和损失。
二、常见的电动机过载保护装置1. 热继电器：热继电器是一种常见的电动机过载保护装置。
它基于电动机的电流和时间来判断是否发生过载。
当电动机超过一定时间或电流超过设定值时，热继电器会触发断电装置，实现过载保护。
热继电器的优点是简单可靠，成本低廉，适用于小型电动机和低功率应用。
2. 电子过载保护器：电子过载保护器是一种基于电流测量和数字计算的过载保护装置。
它可以对电动机的电流进行精确的测量和监控，并实时对电流进行分析和判断。
一旦检测到电流超过设定值，电子过载保护器将触发保护装置，保护电动机免受过载的影响。
电子过载保护器适用于中大型电动机和高功率应用。
3. 电磁式过载保护器：电磁式过载保护器是一种基于电流和磁效应的过载保护装置。
它采用电磁设备来测量电流并触发保护装置，实现过载保护。
电磁式过载保护器具有响应速度快、动作可靠的优点，适用于高功率电动机和恶劣环境条件下的应用。
低压电机过载保护的研究与应用
第 ４期 （ 总第 １４期 ） ５
从 图 ４可知加装 分 流器使热 继电器 的特性 曲线 间； 而在小 于 ２ｌ ｅ时不改 变其动作 时间 ， 而解决 了 从 电机频 繁启 动和启 动时 间较 长带来 的问题 。
ｅ时延 迟 了动作 时 ∞● ●－ ｍ 。在启 动 电流大于 ２Ｉ Ｔ ｍ 得＿∞ ｌ ● ∞ 到了改善 ∞ ∞踟 ｝● 时
Ｚ ａｇＷｅ ｉ ， ｈｎ ａ ｈｎ ｉｅ Ｚ ａｇＹ ｈ ｊ
３ 为满 足 电机正 常 运行 中 的过 载保 护 ， 继 电 ） 热
器设定 值一 般为 电机 额 定 值 的 １２倍 ， 是 对 于 带 ． 但 负荷启 动 的 电机 在启 动 阶段却 极易 造成 误动 作 ；
作者 简介 ： 张维 杰 （９ ３一） 男 ，０ ４年 ７月毕 业 于莱 钢 电 大 机 械 设 １８ ， ２０ 计 制 造 及其 自动 化 专 业 。助 理 工 程 师 ， 要 从 事 电 气 专 业 工 作 。 主
跳 闸。
Ｉ３ 采用 延时控 制 回路 ．
而产 生脱扣 断 电误 动 作 ； 分 电 机 的启 动 惯 性 较 大 部
（ 如鼓风机等需要在较 大负荷的状态下进行启动 ） ， 启动时间较长 ， 大大超出了热继电器的动作时间， 使
电机启 动失 败 。
为克服上述传统设计工作原理缺陷， 在控制 回 路 中增加 一 延 时 继 电 器 Ｔ 。延 时继 电器 的 整 定 时 １
间根据 现场 经验数 据 一般取 １ 。延时 控制原 理 见 ６ｓ
图 ２ 。
１ 采 用 延 时 控 制 回路
１ １ 传统 设计 工作 原理 ．
传统 化工设 计工 作原 理见 图 １ 。
图 ２ 延 时控 制原 理
热过负荷保护原理(含图)
热过负荷保护
热过负荷保护反映定子、转子绕组的平均发热状况，防止电动机因过负荷及不对称过负荷而过热。
反时限动作特性为：t>τ/ (K 1I 12+K 2I 22-I f 2)
I 1 为正序电流，I 2 为负序电流，I f 为热过负荷电流值。
K 1I 12+K 2I 22 为模拟正、负序电流发热效应的等效电流。
K 1在电动机起动过程中为0.5，起动完毕后为1。
K 2=6。
τ为电动机发热时间常数（120-2400）。
正序电流I 1、负序电流I 2、过负荷电流值均为标么值，计算公式分别为：
I f = I_r/ I e
推荐热过负荷电流定值I_r 整定为I_r =1.05～1.2 Ie 。
当等效电流大于过负荷电流，即 K 1I 12+K 2I 22 > I f 2
时，电动机开始热量积累；当等效 电流小于过负荷电流，即 K 1I 12+K 2I 22 < I f 2 时，热积累通过散热逐渐减少。
过热跳闸后，跳闸接点仍保持闭合，等热量散发到一定程度时才释放，允许再次合 闸。
若需要紧急起动电动机，按下装置的复归键，方可再次起动。
热过负荷保护原理逻辑图如下： （Ia+Ib e+120j +Ic
e-120j ）/3
I e I 1= I 2= （Ia+Ib e-120j +Ic e+120j ）/3 I e
IC IB
IA
归后保护信号出口
归后
板指示灯
保护动作出口热过负 控制字 图5-41 热过负荷保护原理逻辑图。
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电动机热过负荷保护的算法与应用研究
发表时间：2017-12-18T11:30:07.683Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：窦君
[导读] 摘要：热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，它能在电动机损害前检测出故障并发出报警信号或跳闸。
（河北大唐国际唐山热电有限责任公司）
摘要：热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，它能在电动机损害前检测出故障并发出报警信号或跳闸。
不同保护装置的热过负荷动作特性和算法会有很大差别，需要根据电动机的发热特性提出一种比较接近电动机实际发热曲线的热过载反时限算法及应用方案，保证电动机充分发挥过载能力的同时又免于损坏，提高电力拖动系统的可靠性。
关键词：热过负荷；发热特性；算法
0.引言
随着发电厂机组容量的不断提高，厂用系统电动机的功率也越来越大，对电动机保护也提出了更严格的要求。
算法最复杂的热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，由于能对电动机发热和散热进行合理数学模拟计算而越来越受到重视。
根据电动机的发热特性提出以一种比较接近电动机实际发热曲线的热过载反时限计算和实现方法，使电动机充分发挥过载能力的同时免于损坏，提高电力拖动系统的可靠性。
1.热过负荷保护动作特性
热过负荷保护是电动机在启动和运行过程中不可缺少的主保护，主要反映定子、转子绕组的平均发热状况，它能在电动机损害前检测出故障并发出报警信号或跳闸。
（1）国产保护的热过负荷特性
目前，国内电动机保护中的热过负荷是基于GB/T14598.15-1998中给出的热过负荷模型：
（2）瑞士SPAM150C热过负荷特性
SPAM150C电动机热过负荷单元稳态值决定于负载电流的平方值，热元件的动作值用两种继电器设定值规定。
热元件包括两根不同的热曲线，一根说明过负荷实现跳闸，另一根曲线保持热背景的轨迹。
加权系数P决定两根曲线热增加的比例，一般设定在20%-100%之间[2]。
对于直接启动有热点情况的电动机，加权系数P通常设定在50%，动作特性如图1-1所示：
图1-1 SPAM150C热元件跳闸曲线（热曲线P=50%）
2.热过负荷特性的算法研究
从保护的动作特性和定值算法上，不同保护装置之间会有很大差别，这就给热过负荷保护的整定和应用带来难题。
针对6KV厂用电动机保护装置国产化改造中遇到的热过负荷算法和应用上的差异性，对SPAM150C保护装置和国产保护装置的热过负荷计算原则和配置问题分别进行研究探讨。
本文以560KW电动机热过负荷保护的整定计算为例，电机参数为：额定电流二次值Ie=3.45A，启动时间Ts=5s，启动倍数K=6。
（1）SPAM150C特性算法及应用
根据SPAM150C提供的热元件跳闸曲线（热曲线P=50%）可以找到不同负荷电流下的动作时间，理论计算时间和实测试验数据如表2-1所示：
表2-1 SPAM150C试验数据
通过上述分析和计算可知，SPAM150C的热过负荷保护在整定过程中不需要考虑额定电流具体数值大小，只和启动电流倍数以及启动时间有关。
（2）WDZ-3D特性算法及应用
WDZ-3D保护装置可以再各种工况下建立电动机的发热模型对电动机提供准确的过热保护[3]。
定值整定方案如下：
根据WDZ-3D保护装置动作特性可以计算不同负荷电流下的动作时间，理论时间和实测试验数据如表2-2所示：
表2-2 WDZ-3D试验数据
通过上述分析和计算可知，WDZ-3D的热过负荷保护在整定过程中不需要考虑额定电流具体数值大小，只需根据启动电流倍数及启动时间来计算发热时间常数。
（3）PCS-9626D特性算法及应用
PCS-9626D保护装置按照允许电机热态启动一次和冷态启动两次来计算热过负荷保护动作时间[4]。
发热时间常数，由此整定热过负荷保护的定值，具体定值如下：
根据保护动作特性可以计算不同负荷电流下的动作时间，理论时间和实测试验数据如表2-3所示：
表2-3 PCS-9626D试验数据
通过上述分析和计算可知，PCS-9626D的热过负荷保护在整定过程中不需要考虑额定电流具体数值大小，只需根据启动电流倍数及启动时间来计算发热时间常数。
综上所述，我们发现不同保护装置在热过负荷的算法上虽然存在差异，但是合理计算发热时间常数，就可以有效避免因定值整定过大造成电机损坏和定值整定过小而误动作。
3.研究结论
本文以SPAM150C保护装置和几种典型国产保护装置热过负荷算法和应用上的差异而带来的定值计算和保护配置问题，根据电动机发热特性提出以一种比较接近电动机实际发热曲线的热过载反时限计算及应用方案。
该方案不仅最大限度的弥合了不同保护装置间热过负荷算法上的差异，还能保证电动机充分发挥过载能力的同时又免于损坏，提高电力拖动系统的可靠性。
参考文献：
[1]大型发电机变压器继电保护整定计算导则DL/T684-2012
[2]SPAM150C组合继电器技术说明书
[3]WDZ-3D电动机综合保护装置技术说明书
[4]PCS-9626D电动机综合保护装置技术说明书。