低压电机群分批再启动控制系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种低压电机群分批再启动控制系统，该系统包含再启动控制装置(1)、显示装置(2)、串口服务器(3)、打印机(4)、网络交换机(5)。该系统可实现低压电机群分批再启动功能。该系统采用常规设备、构成简单，经济易实施，再启动动作方式多样，实时判断进线及分段的电流及母线电压，减少由于电机群同时启动电流过大带来的过负荷或电压降低甚至系统崩溃的风险，并带有打印功能，可实时打印各种报表及录波。

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压电机群分批再启动控制系统及其控制方法。

背景技术

工矿企业或发电厂等低压电机数量繁多，由于“晃电”引起交流接触器释放，电机停转、进而造成工艺连锁，连续生产过程被迫中断。电机再启动控制柜在低压变电所广泛使用，目前市场上现有的低压电动机群再启动控制系统采用工控机及再启动控制装置组合的方式，设备成本高，控制方式单一，电压及电流有效值采集周期长，电动机群分批再启动动作时间长，低压电机群同时启动时电流过大且容易将系统电压拉低甚至导致系统瘫痪。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种低压电机群分批再启动控制系统，实现低压电动机群分批再启动功能。本发明的技术方案是：一种低压电机群分批再启动控制系统，包含再启动控制装置(1)、显示装置(2)、串口服务器(3)、打印机(4)、网络交换机(5)；各设备之间的连接方式为：再启动控制装置(1)与打印机(4)相连，串口服务器(3)与网络交换机(5)通过RJ45接口采用网线相连，串口服务器(3) 与显示装置(2)相连。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：再启动控制装置(1)为一体化装置，采用背插式结构并带有扩展端口，带有打印接口、通讯接口、采集开关量模块，采集电压及电流模块。

一种低压电机群分批再启动控制系统包含的再启动控制装置 (1)，其特征是：开关量采集模块不但采集参与再启动电机运行状态，同时采集进线及分段断路器的分、合状态；电压模块采集参与再启动电机所在母线的电压；电流模块采集进线及分段的电流。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：再启动控制装置(1)通讯接口可以采用RS485接口或RJ45接口；当再启动控制装置 (1)通讯接口采用RS485接口方式时，采用屏蔽双绞线与串口服务器 (3)相连，通讯协议为MODBUS协议；当再启动控制装置(1)通讯接口采用RJ45接口方式时，采用网线与网络交换机(5)相连，通讯协议采用TCP/IP协议。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：显示装置可显示电压、电流实时采样曲线、电机再启动投入、退出状态、电机运行状态、电机再启动动作时间、分批再启动顺序、再启动动作成功、失败信息、参与再启动电机晃电前后运行状态对比界面及再启动报表，并带有打印菜单。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：通过网络交换机(5)与电力监控系统进行通讯。

一种低压电机群分批再启动控制系统的控制方法，其特征是：低压电机群分批再启动控制系统启动控制方式包括时差控制、电压控制、电压电流控制和电压电流计算四种控制方式；时差控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的延时时间分批投入，此方式只与设定的时间有关，和电压、电流的大小无关；电压控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压，当母线电压低于再启动恢复电压时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上后再接着执行；电压电流控制方式当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压和电流，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，不同批次按批次从小到大顺序执行，同一批次的电机按电机序号从小到大顺序执行，同一批次的电机启动时间可以相同，也可以不同；电压电流计算方式是当系统发生晃电，电压恢复后，装置按照设定的进线最大允许功率和需再启动电动机的启动功率计算出该批能够启动的电机最大数量和电机号，依次启动电机，在启动每台电机前均判断母线电压、电流是否在允许值范围内，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，此种方式下电动机起动定值中的再启动批次作为电动机启动先后顺序，批次小的先启动。

本发明的工作原理：

如图1所示，低压电机群分批再启动控制系统，包含再启动控制装置(1)、显示装置(2)、串口服务器(3)、打印机(4)、网络交换机 (5)；各设备之间的连接方式为：再启动控制装置(1)与打印机(4)相连，串口服务器(3)与网络交换机(5)通过RJ45接口采用网线相连，串口服务器(3)与显示装置(2)相连，再启动控制装置(1)通讯接口为 RS485接口方式采用屏蔽双绞线与串口服务器(3)相连，通讯协议为 MODBUS协议，低压电机群分批再启动控制系统通过网络交换机(5)与电力监控系统进行通讯。

再启动控制装置(1)为一体化装置，采用背插式结构并带有扩展端口，带有打印接口、通讯接口、采集开关量模块，采集电压及电流模块。

系统运行时，再启动控制装置(1)实时采集参与再启动电机的运行状态、母线电压、进线电流、分段电流并在显示装置(2)上实时显示。再启动控制方式有多种，可采用时差控制、电压控制、电压电流控制和电压电流计算多种控制方式；

时差控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的延时时间分批投入，此方式只与设定的时间有关，和电压、电流的大小无关；

电压控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压，当母线电压低于再启动恢复电压时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上后再接着执行；

电压电流控制方式当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压和电流，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，不同批次按批次从小到大顺序执行，同一批次的电机按电机序号从小到大顺序执行，同一批次的电机启动时间可以相同，也可以不同；

电压电流计算方式是当系统发生晃电，电压恢复后，装置按照设定的进线最大允许功率和需再启动电动机的启动功率计算出该批能够启动的电机最大数量和电机号，依次启动电机，在启动每台电机前均判断母线电压、电流是否在允许值范围内，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，此种方式下电动机起动定值中的再启动批次作为电动机启动先后顺序，批次小的先启动。

以电压电流控制方式为例说明工作原理，当系统发生晃电且电压恢复后，再启动控制装置(1)实时检测系统电压，当系统电压恢复到设定的可再启动电压后，再启动控制装置(1)根据内部设定的再启动控制方式及定义的启动方式发出电机启动命令，再启动控制装置(1) 的开关量输出模块对应接点闭合导通低压电机启动控制回路使电机启动运行，同时再启动控制装置(1)实时检测进线电流及母线电压，当进线电流大于设定的电流定值或系统电压低于设定的电压值后，再启动装置停止发出再启动命令，直到检测的系统母线电压高于设定的可再启动电压值后且进线电流低于设定的电流值时，再启动控制装置 (1)发出本批次应启动的其他电机的再启动命令，当本批次电机启动完成后，经设定的批次延时时间后，再发出启动另一批次电机的启动命令，直到所有批次启动完成，再启动控制装置(1)发出启动成功信号。

当经设定的最长启动时间后，仍有一部分电机未启动完成，再启动控制装置(1)发出启动失败信号。

LED显示装置(2)可显示系统母线电压、进线及分段电流实时采样曲线、电机运行状态、电机再启动动作时间、再启动动作成功、失败信息、再启动前后电机运行状态对比等信息，同时，网络交换机 (5)将再启动动作信息传送至电力监控系统。

本发明实现低压电机群分批再启动控制功能。

本发明技术效果：

本发明就是实现低压电机群分批再启动控制功能。特点如下：

1、本系统采用串口服务器代替工控机，成本降低。

2、再启动动作时间短：采用一体化再启动控制装置，模拟量采集时间短，实时检测电机运行状态，电机自动启动前实时判断系统电压、电流值，防止系统过负荷或瘫痪，当系统电压、电流满足再启动条件时，快速启动电机，减少电机群启动时间，分批再启动动作时间短、尽快恢复设备运行安全。

3、采用图形化界面设计，界面友好、参数设置简便。功能全面，可实时显示电压、电流波形及再启动前后电机运行状态对比、每台电机再启动动作顺序及动作时间报表等，并可实时打印。

4、再启动控制装置采用背插式结构，可根据实际参与再启动电机的数量调整插件的数量，灵活、经济。

5、多种控制方式，满足现场连锁及不同启动方式需求。再启动电机批次、每批数量可任意整定。

附图说明

图1为发明的系统构成示意图

具体实施方式

如图1所示，一种低压电机群分批再启动控制系统，包含再启动控制装置1、显示装置2、串口服务器3、打印机4、网络交换机5；各设备之间的连接方式为：再启动控制装置1与打印机5相连，串口服务器3与网络交换机5通过RJ45接口采用网线相连，串口服务器 3与显示装置2相连。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：再启动控制装置1为一体化装置，采用背插式结构并带有扩展端口，带有打印接口、通讯接口、采集开关量模块，采集电压及电流模块。

一种低压电机群分批再启动控制系统包含的再启动控制装置1，其特征是：开关量采集模块不但采集参与再启动电机运行状态，同时采集进线及分段断路器的分、合状态；电压模块采集参与再启动电机所在母线的电压；电流模块采集进线及分段的电流。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：再启动控制装置1通讯接口可以采用RS485接口或RJ45接口；当再启动控制装置 1通讯接口采用RS485接口方式时，采用屏蔽双绞线与串口服务器3 相连，通讯协议为MODBUS协议；当再启动控制装置1通讯接口采用RJ45接口方式时，采用网线与网络交换机5相连，通讯协议采用 TCP/IP协议。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：显示装置2可显示电压、电流实时采样曲线、电机再启动投入、退出状态、电机运行状态、电机再启动动作时间、分批再启动顺序、再启动动作成功、失败信息、参与再启动电机晃电前后运行状态对比界面及再启动报表，并带有打印菜单。

一种低压电机群分批再启动控制系统，其特征是：通过网络交换机5与上位监控系统进行通讯。

一种低压电机群分批再启动控制系统的控制方法，其特征是：低压电机群分批再启动控制系统启动控制方式包括时差控制、电压控制、电压电流控制和电压电流计算四种控制方式；时差控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的延时时间分批投入，此方式只与设定的时间有关，和电压、电流的大小无关；电压控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压，当母线电压低于再启动恢复电压时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上后再接着执行；电压电流控制方式当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压和电流，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，不同批次按批次从小到大顺序执行，同一批次的电机按电机序号从小到大顺序执行，同一批次的电机启动时间可以相同，也可以不同；电压电流计算方式是当系统发生晃电，电压恢复后，装置按照设定的进线最大允许功率和需再启动电动机的启动功率计算出该批能够启动的电机最大数量和电机号，依次启动电机，在启动每台电机前均判断母线电压、电流是否在允许值范围内，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，此种方式下电动机起动定值中的再启动批次作为电动机启动先后顺序，批次小的先启动。

具体工作过程如下：如图1所示，低压电机群分批再启动控制系统，包含再启动控制装置1、显示装置2、串口服务器3、打印机4、网络交换机5；各设备之间的连接方式为：再启动控制装置1与打印机4相连，串口服务器3与网络交换机5通过RJ45接口采用网线相连，串口服务器3与显示装置2相连，再启动控制装置1通讯接口为 RS485接口方式采用屏蔽双绞线与串口服务器3相连，通讯协议为 MODBUS协议。

系统运行时，再启动控制装置1实时采集参与再启动电机的运行状态、母线电压、进线电流、分段电流并在显示装置2上实时显示。再启动控制方式有多种，包括时差控制、电压控制、电压电流控制和电压电流计算四种控制方式；

时差控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的延时时间分批投入，此方式只与设定的时间有关，和电压、电流的大小无关；

电压控制方式是当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压，当母线电压低于再启动恢复电压时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上后再接着执行；

电压电流控制方式当系统发生晃电，电压恢复后，参与再启动的电机按设定的批次投入，在此过程中系统一直检测母线电压和电流，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，不同批次按批次从小到大顺序执行，同一批次的电机按电机序号从小到大顺序执行，同一批次的电机启动时间可以相同，也可以不同；

电压电流计算方式是当系统发生晃电，电压恢复后，装置按照设定的进线最大允许功率和需再启动电动机的启动功率计算出该批能够启动的电机最大数量和电机号，依次启动电机，在启动每台电机前均判断母线电压、电流是否在允许值范围内，当母线电压低于再启动恢复电压或者进线电流大于允许电流上限值时立刻停止执行下面操作，直到电压恢复到再启动恢复电压以上，并且电流值低于过流返回值后再接着执行，此种方式下电动机起动定值中的再启动批次作为电动机启动先后顺序，批次小的先启动。

以电压电流控制计算方式为例说明工作原理，当系统发生晃电且电压恢复后，再启动控制装置1实时检测系统电压，当系统电压恢复到设定的可再启动电压后，再启动控制装置2根据内部设定的再启动控制方式及定义的启动方式发出电机启动命令，再启动控制装置1 的开关量输出模块对应接点闭合导通低压电机启动控制回路使电机启动运行，同时再启动控制装置1实时检测进线电流及母线电压，当进线电流大于设定的电流定值或系统电压低于设定的电压值后，再启动装置停止发出再启动命令，直到检测的系统母线电压高于设定的可再启动电压值后且进线电流低于设定的电流值时，再启动控制装置1 发出本批次应启动的其他电机的再启动命令，当本批次电机启动完成后，经设定的批次延时时间后，再发出启动另一批次电机的启动命令，直到所有批次启动完成，再启动控制装置1发出启动成功信号。

当经设定的最长启动时间后，仍有一部分电机未启动完成，再启动控制装置1发出启动失败信号。

LED显示装置2可显示系统母线电压、进线及分段电流实时采样曲线、电机运行状态、电机再启动动作时间、再启动动作成功、失败信息、再启动前后电机运行状态对比等信息，同时，网络交换机5 将再启动动作信息传送至电力监控系统。

上面结合附图对本发明的工作原理及实施方式做了详细的说明，但本发明不限于上述实施方式，基于本发明的变动及改进都是本发明保护的范围。本发明可实现低压电机群分批再启动控制功能。该系统构成简单、易实施，实时采集低压电机状态，并基于进线电流、分段电流、母线电压实时判断，电压电流满足启动条件即计算可一次启动的电机的数量并快速启动，电压、电流判断时间短，可达到10ms，再启动动作时间短，减少系统晃电带来的影响，监控界面显示信息全面并可实时打印。该系统可根据参与电机的数量选择再启动控制装置办卡数量，更灵活、更经济。