基于决策表分析的正反转电动机缺相保护功能改进研究

乐晓蓉 卢庆港 毛 华

(1.苏州工艺美术职业技术学院，江苏 苏州 215104；2.苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215043；3.珠海许继电气有限公司，广东 珠海 519001)

基于决策表分析的正反转电动机缺相保护功能改进研究

乐晓蓉1卢庆港2毛 华3

(1.苏州工艺美术职业技术学院，江苏 苏州 215104；2.苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215043；3.珠海许继电气有限公司，广东 珠海 519001)

为了保障电动机的可靠运行，需投入缺相保护功能，但在工业正反转两用电动机的运行中发现，电动机反转时缺相保护误动，影响了工业生产的连续性。为查找问题原因，使用决策表对原缺相保护逻辑进行了分析，发现逻辑中存在不完善之处，利用电动机缺相时另外两相电流增大的特点改进了原方案，并使用决策表进行了分析验证。采用新方案改造后的电动机正反转经过长时间运行检验反馈效果良好，未再出现保护误动。

电动机；缺相保护；误动；决策表

0 引言

继电保护运行的可靠性直接影响供电系统运行的可靠性，为了可靠保障电动机的运行，避免供电电压不平衡、相序错误、断线、绕组内部匝间短路以及两相短路等故障时出现的负序电流对电动机造成破坏性影响，通常投入负序保护功能[1-2]，通过实时检测计算负序电流来实现。但对于工业正反转两用电动机而言，该保护原理存在缺陷，导致缺相保护功能无法实现。

1 实际问题

工业生产中，部分生产环节需要往返传递，提供动力的电动机采用特殊的正反转运行方式，控制方式如图1所示。

图1 正反转控制方式

通过控制FC1、FC2 2个接触器，实现电动机的正反转控制。不同的运转方式下，电动机空载电流存在差异，由于保护装置的安装位置固定，反转时保护装置测量到的均为负序电流，无法实现缺相保护功能。

为了可靠保障电动机的运行，保证生产的安全进行，经过讨论，利用内部功能模块来组合实现缺相保护，原理逻辑图如图2所示。

图2 缺相保护逻辑

用内部功能模块实现缺相保护的原理是通过检测每相的电流，设定电动机的空载电流为阈值Ith1，如果检测到三相电流未能同时超过阈值Ith1，经过设定的延时后保护动作出口；如果三相电流均大于该阈值，则缺相保护功能被闭锁，保护不会动作。由于仅是对每相的电流幅值进行检测，不需要电流相位信息，该方式在电动机正反转运行时均可使用。

2 数据分析

由于时间紧迫，并且此功能之前未有使用先例，初步验证原理可行后未经详细测试就投入使用，在运行中，电动机正转时无任何问题，但用户发现空载运行的电动机反转时会出现缺相保护跳闸。为了查找问题原因，对图2进行了反转误动时的决策表分析(表1)。

表1 反转误动时的决策表

经过分析发现在条件组合1～3出现了跳闸的情况，这不是期待的结果，按照缺相功能设计预期，此时不应该跳闸。

根据现场的数据记录，检查发现电动机反转时的空载电流在启动门槛值附近波动。综上分析，缺相动作是由于设定的过流启动阈值Ith1与实际空载电流过于接近，没有预留足够的冗余度，当满足延时条件后保护动作出口。

3 解决方法

为了消除反转时的缺相误动，保障生产的顺利进行，首先尝试降低过流保护阈值，但由于受保护装置的程序运行代码限制，此阈值已经设置为最小值1 A，无法降低，代码升级则需要至少半年时间方可完成，如果更换较小变比的CT则需要增加较大成本。

三相感应电动机一相断线时，电动机的转速将下降，转差率s增大，以使驱动转矩增大，由于s增大，导致异步电动机的正序阻抗减小，因此正常的两相流入电动机的定子电流也急剧增大[3]，为此，尝试利用电动机缺相时另外两相电流增大的特点，在原有逻辑中增加闭锁以避免误动。

改进后逻辑中的新增闭锁条件如图3中虚线框内所示，即另外再投入一组过流检测功能，其启动阈值Ith2设定为大于反转空载电流，在本次改进中设定为空载电流的1.5倍，为了验证新的逻辑的可靠性，对图3进行了方案改进后的决策表分析(表2)。

表2中的条件组合7～9中出现了不跳闸的情况，不是功能设计的预期结果，分析表明该逻辑存在空载缺相时拒动情况。通过本次方案的改进，解决了保护误动问题，避免了误动对生产的影响。考虑到电动机空载时间短、大多都在重载运行的特性以及空载缺相运行时电动机的承受能力，空载缺相拒动的缺陷可以被接受。采用改进方案进行工程改造后，电动机正反转时均未再出现保护误动，经过长时间运行检验反馈效果良好。

图3 改进后的缺相保护逻辑

表2 方案改进后的决策表

4 结语

产品的功能设计需要周密考虑应用中存在的特殊情况，并尽量采用通用的方案来实现，对于临时变更实现的新功能，必须经过严密的软件测试后方可推广应用。在所有的测试方法中，决策表是分析和表达多逻辑条件下执行不同操作情况的工具，决策表具有逻辑严密性，基于决策表的测试方法是最严格的[4]，通过本次处理过程可以发现，如果在应用之前进行了决策表分析，可以有效发现此类问题。

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].第2版.中国电力出版社，2002

[2]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理(增订版)[M].中国电力出版社，2004

[3]陈世元.电机学[M].中国电力出版社，2008

[4]Ron Patton.软件测试[M].第2版.机械工业出版社，2006

2014-06-03

乐晓蓉(1981—)，女，江苏苏州人，工程师，从事计算机教学与研究工作。