基于決策表分析的正反轉電動機缺相保護功能改進研究

樂曉蓉 盧慶港 毛 華

(1.蘇州工藝美術職業技術學院，江蘇 蘇州 215104；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215043；3.珠海許繼電氣有限公司，廣東 珠海 519001)

基于決策表分析的正反轉電動機缺相保護功能改進研究

樂曉蓉1盧慶港2毛 華3

(1.蘇州工藝美術職業技術學院，江蘇 蘇州 215104；2.蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215043；3.珠海許繼電氣有限公司，廣東 珠海 519001)

為了保障電動機的可靠運行，需投入缺相保護功能，但在工業正反轉兩用電動機的運行中發現，電動機反轉時缺相保護誤動，影響了工業生產的連續性。為查找問題原因，使用決策表對原缺相保護邏輯進行了分析，發現邏輯中存在不完善之處，利用電動機缺相時另外兩相電流增大的特點改進了原方案，并使用決策表進行了分析驗證。采用新方案改造后的電動機正反轉經過長時間運行檢驗反饋效果良好，未再出現保護誤動。

電動機；缺相保護；誤動；決策表

0 引言

繼電保護運行的可靠性直接影響供電系統運行的可靠性，為了可靠保障電動機的運行，避免供電電壓不平衡、相序錯誤、斷線、繞組內部匝間短路以及兩相短路等故障時出現的負序電流對電動機造成破壞性影響，通常投入負序保護功能[1-2]，通過實時檢測計算負序電流來實現。但對于工業正反轉兩用電動機而言，該保護原理存在缺陷，導致缺相保護功能無法實現。

1 實際問題

工業生產中，部分生產環節需要往返傳遞，提供動力的電動機采用特殊的正反轉運行方式，控制方式如圖1所示。

圖1 正反轉控制方式

通過控制FC1、FC2 2個接觸器，實現電動機的正反轉控制。不同的運轉方式下，電動機空載電流存在差異，由于保護裝置的安裝位置固定，反轉時保護裝置測量到的均為負序電流，無法實現缺相保護功能。

為了可靠保障電動機的運行，保證生產的安全進行，經過討論，利用內部功能模塊來組合實現缺相保護，原理邏輯圖如圖2所示。

圖2 缺相保護邏輯

用內部功能模塊實現缺相保護的原理是通過檢測每相的電流，設定電動機的空載電流為閾值Ith1，如果檢測到三相電流未能同時超過閾值Ith1，經過設定的延時后保護動作出口；如果三相電流均大于該閾值，則缺相保護功能被閉鎖，保護不會動作。由于僅是對每相的電流幅值進行檢測，不需要電流相位信息，該方式在電動機正反轉運行時均可使用。

2 數據分析

由于時間緊迫，并且此功能之前未有使用先例，初步驗證原理可行后未經詳細測試就投入使用，在運行中，電動機正轉時無任何問題，但用戶發現空載運行的電動機反轉時會出現缺相保護跳閘。為了查找問題原因，對圖2進行了反轉誤動時的決策表分析(表1)。

表1 反轉誤動時的決策表

經過分析發現在條件組合1～3出現了跳閘的情況，這不是期待的結果，按照缺相功能設計預期，此時不應該跳閘。

根據現場的數據記錄，檢查發現電動機反轉時的空載電流在啟動門檻值附近波動。綜上分析，缺相動作是由于設定的過流啟動閾值Ith1與實際空載電流過于接近，沒有預留足夠的冗余度，當滿足延時條件后保護動作出口。

3 解決方法

為了消除反轉時的缺相誤動，保障生產的順利進行，首先嘗試降低過流保護閾值，但由于受保護裝置的程序運行代碼限制，此閾值已經設置為最小值1 A，無法降低，代碼升級則需要至少半年時間方可完成，如果更換較小變比的CT則需要增加較大成本。

三相感應電動機一相斷線時，電動機的轉速將下降，轉差率s增大，以使驅動轉矩增大，由于s增大，導致異步電動機的正序阻抗減小，因此正常的兩相流入電動機的定子電流也急劇增大[3]，為此，嘗試利用電動機缺相時另外兩相電流增大的特點，在原有邏輯中增加閉鎖以避免誤動。

改進后邏輯中的新增閉鎖條件如圖3中虛線框內所示，即另外再投入一組過流檢測功能，其啟動閾值Ith2設定為大于反轉空載電流，在本次改進中設定為空載電流的1.5倍，為了驗證新的邏輯的可靠性，對圖3進行了方案改進后的決策表分析(表2)。

表2中的條件組合7～9中出現了不跳閘的情況，不是功能設計的預期結果，分析表明該邏輯存在空載缺相時拒動情況。通過本次方案的改進，解決了保護誤動問題，避免了誤動對生產的影響。考慮到電動機空載時間短、大多都在重載運行的特性以及空載缺相運行時電動機的承受能力，空載缺相拒動的缺陷可以被接受。采用改進方案進行工程改造后，電動機正反轉時均未再出現保護誤動，經過長時間運行檢驗反饋效果良好。

圖3 改進后的缺相保護邏輯

表2 方案改進后的決策表

4 結語

產品的功能設計需要周密考慮應用中存在的特殊情況，并盡量采用通用的方案來實現，對于臨時變更實現的新功能，必須經過嚴密的軟件測試后方可推廣應用。在所有的測試方法中，決策表是分析和表達多邏輯條件下執行不同操作情況的工具，決策表具有邏輯嚴密性，基于決策表的測試方法是最嚴格的[4]，通過本次處理過程可以發現，如果在應用之前進行了決策表分析，可以有效發現此類問題。

[1]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].第2版.中國電力出版社，2002

[2]賀家李，宋從矩.電力系統繼電保護原理(增訂版)[M].中國電力出版社，2004

[3]陳世元.電機學[M].中國電力出版社，2008

[4]Ron Patton.軟件測試[M].第2版.機械工業出版社，2006

2014-06-03

樂曉蓉(1981—)，女，江蘇蘇州人，工程師，從事計算機教學與研究工作。