一种电动机差动保护系统及方法.pdf

本发明公开一种电动机差动保护系统及方法，包括与一台或多台电动机所对应的电动机保护装置及中性点电流采集装置；中性点电流采集装置将一台或多台电动机的中性点电流转成数字信号，通过通信方式将各组电流信号传送至相应的电动机保护装置，电动机保护装置采集各自电动机机端侧电流，结合中性点电流采集装置所传送来的信号，进行同步处理后完成差动保护功能。此种系统及方法可解决由于中性点电流采集电缆过长引起的CT饱和问题，提高差动保护性能及区外故障防误动能力，增强了信号的可靠性，简化现场接线，节约投资。

权利要求书1.  一种电动机差动保护系统，其特征是：包括一台或多台电动机，以及与 所述电动机对应的电动机保护装置；包括一个或多个中性点电流采集装置，所述 每台中性点电流采集装置与一台或多台电动机连接，所述电动机保护装置与所述 中性点电流采集装置之间采用通信方式连接； 所述中性点电流采集装置用于采集所述电动机的中性点电流，并转换为数字 信号，通过通信方式传送至所述电动机保护装置；其中，一个所述中性点电流采 集装置采集一台电动机的中性点电流，或者采集多台电动机的中性点电流，通过 通信方式将每一台电动机的中性点电流信号传送至相应的电动机保护装置； 所述电动机保护装置用于采集所述电动机机端侧电流，并根据所述中性点电 流采集装置所传送来的所述信号，得到所述电动机中性点电流信息，从而完成差 动保护功能。 2.  如权利要求1所述的一种电动机差动保护系统，其特征在于：所述电动 机机端侧电流和所述中性点电流由电磁型电流互感器采集。 3.  如权利要求1所述的一种电动机差动保护系统，其特征在于：所述电动 机保护装置与所述中性点电流采集装置之间采用点对点通信或者采用网络通信 方式。 4.  一种电动机差动保护系统的电动机差动保护方法，其特征在于：包括步 骤： 电动机中性点电流采集装置实时采集一台或多台电动机的中性点电流，进行 模数转换后成为中性点电流信号，其中，当电动机中性点采集装置采集一台电动 机的中性点电流时，所述中性点电流采集装置将所述中性点电流信号通过通信方 式传送至该电动机保护装置；当采集多台电动机的中性点电流时，所述中性点电 流采集装置通过通信方式将每一台电动机的中性点电流信号传送至相应的电动 机保护装置； 电动机保护装置实时采集电动机的机端侧电流，并进行模数转换成为机端侧 电流信号； 当所述电动机保护装置获得了对应电动机的所述中性点电流信号以及所述 机端侧电流信号后，将两个电流信号进行同步，最后完成差动保护。

说明书一种电动机差动保护系统及方法
技术领域
本发明涉及电动机继电保护，具体地,涉及一种基于通信方式采集中性点电 流信号与通过传统方法采集机端侧电流相结合的电动机差动保护系统及方法。
背景技术
在电厂及工业企业中，电动机是保证工艺正常运行的必不可少的设备，针对 2000kW及以上容量的电动机，要求装设差动保护。
大型电动机的运行及停止的控制通过断路器实现，在电厂及工业企业中，一 段母线所有的断路器柜集中布置于开关室，电动机则根据工艺的需求布置于不同 的地方，距离断路器柜数十米至上千米不等。
一般情况下，电动机保护装置安装于断路器柜上，保护装置所需的母线电压、 电动机机端电流、断路器位置等均可从本断路器柜内就近采集。当需要差动保护 时，需要采集电动机中性点电流，现有的做法是通过电缆将中性点电流接入电动 机保护装置，如图1所示，电缆长度通常为数十米至数百米，少数情况下会达到 上千米，电缆长度的增加意味着中性点电流互感器(简称中性点CT)二次负载 的增大，意味着中性点CT传变误差增大。
即使电动机中性点CT跟机端CT同型，由于二者接入电动机保护装置的电缆 长度差别较大，导致电动机正常运行时，电动机保护装置的不平衡电流加大；而 且当电动机中性点CT二次电缆过长时(如大于300米)，可能在电动机启动过 程中中性点CT即出现饱和现象。这些都严重影响了电动机差动保护的速动性及 可靠性。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电动机差动保护系统及方法，解决现在一台电 动机或多台电动机差动保护由于中性点CT二次电缆过长导致的差动保护速动性 及可靠性降低的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电动机差动保护系统，包括一台或多台电动机，以及与所述电动机对应 的断路器及电动机保护装置；包括一个或多个中性点电流采集装置，所述中性点 电流采集装置与一台或多台电动机连接，所述电动机保护装置与中性点电流采集 装置之间采用通信方式连接；
所述中性点电流采集装置用于采集所述电动机的中性点电流，并转换为数字 信号，通过通信方式传送至所述电动机保护装置；其中，一个所述中性点电流采 集装置采集一台电动机的中性点电流，或者采集多台电动机的中性点电流，通过 通信方式将每一台电动机的中性点电流信号传送至相应的电动机保护装置；
所述电动机保护装置用于采集所述电动机机端侧电流，并根据所述中性点电 流采集装置所传送来的所述信号，得到所述电动机中性点电流信息，从而完成差 动保护功能；
所述电动机机端侧电流和所述中性点电流由电磁型电流互感器采集；
所述电动机保护装置与中性点电流采集装置之间可以采用点对点通信、也可 以采用网络通信方式。
本发明还公开了一种电动机差动保护方法，其特征在于：包括步骤：
电动机中性点电流采集装置实时采集一台或多台电动机的中性点电流，进行 模数转换后成为中性点电流信号，其中，当电动机中性点采集装置采集一台电动 机的中性点电流时，所述中性点电流采集装置将所述中性点电流信号通过通信方 式传送至该电动机保护装置；当采集多台电动机的中性点电流时，所述中性点电 流采集装置通过通信方式将每一台电动机的中性点电流信号传送至相应的电动 机保护装置；
电动机保护装置实时采集电动机的机端侧电流，并进行模数转换成为机端侧 电流信号；
当所述电动机保护装置获得了对应电动机的所述中性点电流信号以及所述 机端侧电流信号后，将两个电流信号进行同步，最后完成差动保护。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)电动机中性点电流就地数字化，降低传统中性点电磁型CT负载，消除 了由于长电缆导致的CT饱和现象；
(2)电动机正常运行时，电动机保护装置的不平衡电流明显减小，因此可 降低差动保护启动电流门槛值，提高差动保护的灵敏性；
(3)降低了中性点CT饱和的概率，提高了大电流情况下发生内部故障差动 保护的动作速度；
(4)提高了区外故障的防误动能力；
(5)可显著节省用于差动保护的缆线，节省投资，当多台电动机共用一台 电流采集装置时，效果更明显；
(6)现场电动机离电动机机端断路器距离越远，上述优点越明显。
附图说明
图1是现有电动机保护接线示意图；
图2是本发明电动机差动保护装置与电流采集装置一对一接线示意图；
图3是本发明电动机差动保护装置与电流采集装置多对一、点对点接线示意 图；
图4是本发明电动机差动保护装置与电流采集装置多对一网络接线示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细说明。
本发明提供一种电动机差动保护系统，其针对的对象为需要装设差动保护的 电动机。配合图2所示，电动机保护装置与断路器的数量相同且一一对应，各电 动机保护装置安装在与其对应的断路器的断路器柜内，通过电缆完成对该断路器 电压的采集、电动机机端电流的采集、断路器位置等信号的采集及对断路器的控 制；用于差动保护的电动机中性点电流通过电缆从中性点电流互感器接入电流采 集装置，电流采集装置经过转换后将中性点电流转换成数字信号，电流采集装置 通过通信方式将中性点电流信号传输至对应电动机保护装置中，电动机保护装置 与电流采集装置之间通过光缆、通信电缆或无线通信方式通信,传输协议为 IEC61850-9-2或IEC60044-8或其它私有协议；电动机保护装置通过再采样技术 同步机端电流及中性点电流的采样时刻，完成电动机差动保护。
配合图3所示，如果几台电动机需要共用一台电流采集装置时，可以采用此 实施例。电动机保护装置与断路器的数量相同且一一对应，各电动机保护装置安 装在与其对应的断路器的断路器柜内，通过电缆完成对该断路器电压的采集、电 动机机端电流的采集、断路器位置等信号的采集及对断路器的控制；用于差动保 护的各电动机中性点电流通过电缆从各自中性点电流互感器接入电流采集装置， 电流采集装置经过转换后将中性点电流转换成数字信号，电流采集装置通过通信 方式将各中性点电流信号点对点传输至对应电动机保护装置中，各电动机保护装 置与电流采集装置之间通过光缆、通信电缆或无线通信方式通信,传输协议为 IEC61850-9-2或IEC60044-8或其它私有协议；每台电动机保护装置通过再采样 技术同步机端电流及中性点电流的采样时刻，完成电动机差动保护。
配合图4所示，如果几台电动机共用一台电流采集装置时，可以采用此实施 例。电动机保护装置与断路器的数量相同且一一对应，各电动机保护装置安装在 与其对应的断路器的断路器柜内，通过电缆完成对该断路器电压的采集、电动机 机端电流的采集、断路器位置等信号的采集及对断路器的控制；用于差动保护的 各电动机中性点电流通过电缆从各自中性点电流互感器接入电流采集装置，电流 采集装置经过转换后将中性点电流转换成数字信号，电流采集装置通过通信方式 将各中性点电流信号通过网络方式传输至对应电动机保护装置中，各电动机保护 装置与电流采集装置之间通过光缆、通信电缆或无线通信方式通信,传输协议为 IEC60044-8或其它私有协议，每台电动机保护装置通过再采样技术同步机端电 流及中性点电流的采样时刻，完成电动机差动保护。
某电厂给水泵2800kW,额定电压6.3kV,机端侧跟中性点电流互感器为常规 5P20互感器，变比为400/1,电动机距离其所对应断路器电缆距离约900米，当 电动机起动时，电动机保护装置报差流异常报警，而且差动保护起动值整定值为 0.7倍的电动机额定电流，差动保护不灵敏而且可靠性较低。采用图2所示方案， 在电动机中性点加装电流采集装置，布置在距该电动机约5米远的位置，中性点 电流互感器就近接入电流采集装置，电流采集装置通过光缆与对应电动机保护装 置连接，采用IEC61850-9-2传输中性点电流采样，差动保护起动值整定值降为 为0.3倍的电动机额定电流，当电动机启动时，电动机综合保护装置显示正常， 无差流报警。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围， 凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本 发明保护范围之内。