本实用新型涉及电机起动技术领域，尤其涉及一种基于电子式互感器的软起动器和软起动装置。
背景技术：
高压固态软起动器是一种新型的中高压电机软起动器，主要适用于10kv以下的中高压交流电机，采用先进dsp(数字信号处理，digitalsignalprocess)控制技术、电力电子技术及它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。
现有技术中的高压固态软起动器，通常采用电磁式电压互感器和电磁式电流互感器来采集一次系统的电压和电流。但是当采用电磁式电压互感器和电磁式电流互感器时，被测信号容易与二次线圈通过铁芯耦合，电磁式电压互感器和电磁式电流互感器存在磁饱和，以及铁磁谐振等问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种基于电子式互感器的软起动器和软起动装置，用于解决采用电磁式电压互感器和电磁式电流互感器时，被测信号与二次线圈通过铁芯耦合，电磁式电压互感器和电磁式电流互感器存在磁饱和，以及铁磁谐振等问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于电子式互感器的软起动器，用于对电机进行起动。上述基于电子式互感器的软起动器包括：电子式电压互感器、晶闸管阀组件、电子式电流互感器、控制器。
电子式电压互感器的输入端与电机的供电线路电连接，电子式电压互感器的输出端与控制器的第一输入端连接。晶闸管阀组件的输入端与供电线路电连接，晶闸管阀组件的输出端与电子式电流互感器的输入端连接。电子式电流互感器的第一输出端与电机电连接，电子式电流互感器的第二输出端与控制器的第二输入端连接。控制器的输出端与晶闸管阀组件的输入端连接。
与现有技术相比，本实用新型提供的基于电子式互感器的软起动器中，通过利用电子式电压互感器采集供电线路中的电压数值，利用电子式电流互感器采集供电线路中的电流数值，然后将采集到的上述电压数值、电流数值进行处理之后传输给控制器。之后由控制器根据处理后的电压数值、电流数值控制软起动器工作，以确保软起动器和电机中的电压、电流满足要求，起到监控和保护的功能。进一步地，控制器的输出端与晶闸管阀组件的输入端连接，控制器可以通过控制晶闸管阀组件控制电机的起动。由于本实用新型采用电子式电压互感器和电子式电流互感器，不存在铁芯，故被测信号不会与二次线圈通过铁芯耦合，进而不会产生磁饱和，以及铁磁谐振的问题，从而提高软起动器的性能。
本实用新型还提供一种软起动装置，该软起动装置包括上述技术方案所述的基于电子式互感器的软起动器。
与现有技术相比，本实用新型提供的软起动装置的有益效果与上述技术方案所述基于电子式互感器的软起动器的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了本实用新型实施例提供的基于电子式互感器的软起动器的电路示意图；
图2示出了本实用新型实施例提供的电子式电流互感器的原理图；
图3示出了本实用新型实施例提供的电子式电压互感器的原理图；
图4示出了本实用新型实施例提供的基于电子式互感器的软起动器的单元图；
图5示出了本实用新型实施例提供的软起动装置的装配图；
图6示出了本实用新型实施例提供的软起动装置的布置图。
附图标记：
1为电子式电压互感器，10为电容分压器，11为第二光电转换器，2为晶闸管阀组件，20为晶闸管，21为正反并联晶闸管组件，22为晶闸管阀组件单元，3为电子式电流互感器，30为采样线圈，31为取能线圈，32为第一光电转换器，4为控制器，5为供电线路，6为电抗器，m为电机，fu为熔断器，dxn为高压带电显示装置，km1为第一接触器，km2为第二接触器；70为电流采集单元，71为电压采集单元，72为合并单元，73为综合控制单元，730为启动逻辑控制器，731为监测控制器，732为外部通讯控制器，733为第一模数转换器，734为第二模数转换器，735为第一比较器，736为第二比较器；74为执行单元，75为人机交互单元，750为触摸屏；76为触发单元，760为电压采集器，761为电压比较器，762为电压输出器，763为触发器；77为动态监测单元，770为fpga逻辑门构建器，771为微妙分时器，772为多组比较器，773为平衡度计算器，774为平衡度判定器；78为光纤输入器，79为光纤输出器；80为柜体，83为第一导线，84为出线电缆，85为晶闸管阀组件出线铜排，87为电抗器进线，88为晶闸管阀组件进线电缆，90为进线连接铜排，91为高压绝缘子，92为晶闸管阀组件进线铜排；pv1为第一电压表，pv2为第二电压表，pa为电流表，93为指示灯，94为电磁锁，95为按钮，96为转换开关。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
高压固态软起动器是一种新型的中高压电机软起动器，主要适用于10kv以下的中高压交流电机，采用先进dsp(数字信号处理，digitalsignalprocess)控制技术、电力电子技术及它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相正反并联晶闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。
上述晶闸管又称可控硅(siliconcontrolledrectifier，缩写为scr)，是一种大功率电器元件。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。同时还具有电压连续可调、价格相对低廉以及使用简单等优势，并且具有许多辅助功能，在高压异步电机起动控制中也获得了广泛应用。
现有技术中的高压固态软起动器，通常采用电磁式电压互感器和电磁式电流互感器来采集一次系统的电压和电流。但是当采用电磁式电压互感器和电磁式电流互感器时，被测信号容易与二次线圈通过铁芯耦合，电磁式电压互感器和电磁式电流互感器存在磁饱和，以及铁磁谐振等问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于电子式互感器的软起动器。该基于电子式互感器的软起动器用于对电机进行起动。
图1示出了本实用新型实施例提供的基于电子式互感器的软起动器的部分电路图。参见图1，上述基于电子式互感器的软起动器包括：电子式电压互感器1、晶闸管阀组件2、电子式电流互感器3、控制器4。电子式电压互感器1的输入端与电机m的供电线路5电连接，电子式电压互感器1的输出端与控制器4的第一输入端连接。晶闸管阀组件2的输入端与供电线路5电连接，晶闸管阀组件2的输出端与电子式电流互感器3的输入端连接。电子式电流互感器3的第一输出端与电机m电连接，电子式电流互感器3的第二输出端与控制器4的第二输入端连接。控制器4的输出端与晶闸管阀组件2的输入端连接。
上述电子式电压互感器和电子式电流互感器可以统称为电子式互感器。电子式互感器是一种配电装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电压或电流传感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。
参见图1，采用本实用新型实施例提供的基于电子式互感器的软起动器，通过利用电子式电压互感器1采集供电线路5中的一次电压数值，经过电子式电压互感器1的处理获得二次电压数值。利用电子式电流互感器3采集供电线路5中的一次电流数值，经过电子式电流互感器3的处理获得二次电流数值。然后将上述二次电压数值，二次电流数值传输给控制器4。之后由控制器4根据上述二次电压数值，二次电流数值控制晶闸管阀组件2的导通角，从而控制电机m中的电压和电流，使电机m上的电压和电流逐渐提高，从而平滑的增加电机m的转矩，直至电机加速到全速运行。由于本实用新型实施例采用电子式电压互感器1和电子式电流互感器3，不存在铁芯，故被测信号不会与二次线圈通过铁芯耦合，进而不会产生磁饱和，以及铁磁谐振的问题，从而提高软起动器的性能。
作为一种可能的实现方式，参见图1，基于电子式互感器的软起动器还可以包括：熔断器fu，高压带电显示装置dxn，以及电抗器6。熔断器fu的第一端与供电线路5电连接，熔断器fu的第二端与电子式电压互感器1的输入端电连接。高压带电显示装置dxn的第一端与供电线路5电连接，高压带电显示装置dxn的第二端接地。电抗器6的输入端与供电线路5电连接，电抗器6的输出端与晶闸管阀组件2的输入端电连接。
示例性的，参见图1，上述熔断器fu的第一端与供电线路5电连接，熔断器fu的第二端与电子式电压互感器1的输入端电连接，即熔断器fu与电子式电压互感器1串联。当通过电子式电压互感器1的电流值超过电子式电压互感器1的额定值时，熔断器fu以自身产生的热量使熔体熔断，断开电路，以保证电子式电压互感器1不被损坏。由于高压带电显示装置dxn的第一端与供电线路5电连接，高压带电显示装置dxn的第二端接地，当软起动器中的通电之后，高压带电显示装置dxn可以用于检测电路中是否有电。当带有高压电时，高压带电显示装置dxn的显示器(安装在柜体面板上)的指示灯点亮，提醒工作人员该软起动器为通电状态，以用于确保工作人员的用电安全，同时也实时观察软起动器是否供电正常。上述电抗器6用于吸收外部高频突变，在电机起动瞬间，可以消除电流尖峰，避免晶闸管由于尖峰电流的冲击而造成损害。
作为一种可能的实现方式，参见图1，基于电子式互感器的软起动器还包括：第一接触器km1和第二接触器km2。上述第一接触器km1的第一端与供电线路5电连接，第一接触器km1的第二端与电抗器6的输入端电连接。第二接触器km2的第一端与第一接触器km1的第二端电连接，第二接触器km2的第二端与电子式电流互感器3的输入端电连接，第二接触器km2与晶闸管阀组件2并联。
示例性的，参见图1，上述第二接触器km2的第一端与第一接触器km1的第二端电连接，同时第二接触器km2的第一端还与电抗器6的输入端电连接。当闭合第一接触器km1后，软起动器开始工作。此时电流由电源(例如：三相电)通过第一接触器km1依次经过电抗器6、晶闸管阀组件2、电子式电流互感器3，到达电机m。在控制器4和晶闸管阀组件2的作用下，使电机m缓慢起动，当电机m达到全速时，第二接触器km2闭合，晶闸管阀组件2关断，电机m转入旁路运行。当电机m转入旁路运行，晶闸管阀组件2关断时，此时晶闸管阀组件2不在工作，可以起到保护晶闸管阀组件2的作用，减少晶闸管阀组件2损耗。上述第一接触器km1可以是第一真空接触器，第二接触器km2可以是第二真空接触器。应理解，第一接触器km1和第二接触器km2还可以是其他适于实用的器件，不限于是真空接触器。
作为一种可能的实现方式，图2示出了本实用新型实施例提供的电子式电流互感器的原理图。参见图2，上述电子式电流互感器包括：采样线圈30、取能线圈31，以及第一光电转换器32。采样线圈30的输入端与供电线路5电连接，采样线圈30的输出端与第一光电转换器32的电流采样端连接。取能线圈31的输入端与供电线路5电连接，取能线圈31的输出端与第一光电转换器32的电源端连接。第一光电转换器32的输出端与控制器的第二输入端连接。
示例性的，参见图2，由于取能线圈31的输入端与供电线路5电连接，取能线圈31的输出端与第一光电转换器32的电源端连接，此时取能线圈31可以为第一光电转换器32提供工作电，以使第一光电转换器32正常工作。在取能线圈31与第一光电转换器32连接的过程中，一次电流会经过放大并整流稳压，之后传输给第一光电转换器32的电源端。由于采样线圈30的输入端与供电线路5电连接，此时采样线圈30可以用于采集供电线路5中三相电提供给电机m的一次电流数值，并将采集到的一次电流数值传输给第一光电转换器32。
参见图2，上述第一光电转换器32可以实现对电流的积分放大、差分放大、功率放大等处理，并且第一光电转换器32中可以具有调相电路和积分电路等。在第一光电转换器32内部，一次电流经过处理获得二次电流。例如可以通过以下公式计算二次电流：i(t)＝i(0)-∫e(t)dt/n。上述公式为积分函数，其中，n表示线圈母线之间的互感，i(t)表示被测电流，e(t)表示线圈输出电压，i(0)表示理想状态下的理论值。当采样线圈30将采集到的一次电流数值传输给第一光电转换器32后，第一光电转换器32将上述电信号进行积分差分放大处理，并将处理后的电信号转换为光信号。
作为一种可能的实现方式，图3示出了本实用新型实施例提供的电子式电压互感器的原理图。参见图3，上述电子式电压互感器包括：电容分压器10和第二光电转换器11。电容分压器10的输入端与供电线路电连接，电容分压器10的输出端与第二光电转换器11的输入端连接。第二光电转换器11的输出端与控制器的第一输入端连接。
示例性的，参见图3，上述电容分压器10可以包括电容c1，电容c2，电阻r。具体连接关系可以是电容c1的第一端与电源u1电连接，电容c1的第二端与电容c2的第一端电连接，电容c2的第二端与电源u1电连接，同时电容c2的第二端接地。电阻r的第一端与电容c2的第一端电连接，电阻r的第二端与电容c2的第二端电连接，通过电容分压器10可以采集供电线路中的电压，并将采集到的电压传递给第二光电转换器11。
参见图3，上述第二光电转换器11可以实现对电压的积分放大、差分放大、功率放大等处理，并且第二光电转换器11中可以具有调相电路和积分电路等。在第二光电转换器11内部，一次电压经过处理获得二次电压。例如可以通过以下公式计算二次电压：u2＝jωrc1u1。其中，u2表示电子式互感器输出的二次电压数值，u1表示一次电压数值，c1表示高压侧电容值，r表示分压电阻值。j表示复数单位，jωc1表示c1的容抗。上述公式为微分函数。上述电子式电压互感器可以利用电容分压器10进行分压，之后第二光电转换器11将分压后的二次电压信号进行积分差分放大处理，并将处理后的信号转换为光信号。
作为一种可能的实现方式，参见图2，上述第一光电转换器32的输出端具有第一光纤接口，控制器的第二输入端具有第二光纤接口。第一光电转换器32的输出端通过第一光纤接口和第二光纤接口与控制器的第二输入端光纤连接。参见图3，上述第二光电转换器11的输出端具有第三光纤接口，控制器的第一输入端具有第四光纤接口。第二光电转换器11的输出端通过第三光纤接口和第四光纤接口与控制器的第一输入端光纤连接。
参见图2和图3，由于现有技术中，电磁式电流互感器和电磁式电压互感器，与控制器采用电信号传输，通过电信号传输会受到电磁场的干扰，降低信息传输的可靠性。而在本实用新型实施例中，第一光电转换器32和第二光电转换器11，分别与控制器通过光纤连接，此时第一光电转换器32和第二光电转换器11，与控制器之间传输的信号均为光信号。通过光纤进行信号传输可以有效的避免电磁场的干扰，进而提高抗电磁干扰能力，提高可靠性。进一步地，即使现有技术中的电磁式互感器也采用光纤传输的方式，也需要额外增加一个光电转换器。此时不仅会增加该设备的成本，同时由于电磁式互感器本身的属性问题，依旧会存在磁饱和，铁磁谐振等问题。
参见图1、图2和图3，再进一步地，在电机的实际控制连接电路中，电机与晶闸管阀组件、三相电、控制器等连接。由于三相电提供的电压一般为6000v，或10000v，即三相电提供的是高电压，大电流。当利用控制器等集成部件控制电机起动时，若三相电提供的高电压，大电流直接流过控制器或其他集成部件，会导致控制器或其他集成部件烧毁。采用上述电子式电流互感器一方面可以有效的隔离高电压，大电流，另一方面由于电子式互感器是轻载线圈，它二次开路时不会产生高电压，电子式电压互感器二次短路时不会产生大电流。同时当采用光纤进行信号的传输时，高压侧信号通过光纤传输至二次设备，高压回路和二次回路在电气上实现完全隔离，解决了现有技术中采用电磁式互感器(即电磁式电流互感器和电磁式电压互感器)产生的二次回路短路及开路的问题，同时光纤传输进一步提高了抗电磁干扰能力。进一步地，还可以方便的与其他电子式仪表、微机测控保护设备通信。电子式互感器输出的数字信号有利于进行数据通讯，可以将电子式互感器以及需要利用电子式互感器信号的装置通过特定规约整合成一个系统网络，实现数据共享，从而节省大量二次电缆。另外电子式互感器还具有体积小、重量轻、成本低的优点，可以降低工程投资成本。
作为一种可能的实现方式，参见图1，上述晶闸管阀组件2可以包括至少一组正反并联晶闸管。
示例性的，参见图1，上述晶闸管阀组件2可以包括至少一组正反并联晶闸管(两个晶闸管20)，还可以包括触发板等。由于控制器4的输出端与晶闸管阀组件2的输入端电连接，所以控制器4可以与至少一组正反并联晶闸管电连接。通过控制器4控制至少一组正反并联晶闸管的导通角，进而控制电机m的输入电压，以实现对电机m起动的控制。
作为一种可能的实现方式，参见图4，上述控制器可以包括第一模数转换器733、第二模数转换器734、第一比较器735和第二比较器736。第一模数转换器733的第一端与电子式电压互感器的输出端连接，第一模数转换器733的第二端与第一比较器735电连接。第二模数转换器734的第一端与电子式电流互感器的输出端连接，第二模数转换器734的第二端与第二比较器736电连接。
示例性的，参见图1和图4，当电子式电压互感器1将采集的一次电压转化为二次电压后，传输给控制器4，控制器4中的第一模数转换器733对二次电压数值处理，获得实测电压数值，并将实测电压数值传输给第一比较器735。在实际使用过程，可以预先在控制器4中设置一个电压数值，利用第一比较器735将预设电压数值与实测电压数值进行比较，以判断供电线路5中的电压数值是否满足实际需要，避免出现过压或欠压等情况，影响电机m起动。例如，当实测电压数值大于预设电压数值时，表示供电线路5出现过压情况，此时控制器4会控制电路中的第一接触器km1断开，以保护电路不被烧坏，确保电机m以及其他元器件的安全。
参见图1和图4，电子式电流互感器3将采集的一次电流转化为二次电流后，传输给控制器4，控制器4中的第二模数转换器734对二次电流数值处理，获得实测电流数值，并将实测电流数值传输给第二比较器736。在实际使用过程，可以预先在控制器4中设置一个电流数值，利用第二比较器736将预设电流数值与实测电流数值进行比较，以判断供电线路5中的电流数值是否满足实际需要，避免出现过载、欠载或堵转的情况，影响电机m起动。例如，当实测电流数值大于预设电流数值时，表示供电线路5出现过流情况，此时控制器4会控制电路中的第一接触器km1断开，以保护电路不被烧坏，确保电机m以及其他元器件的安全。
本实用新型实施例可以根据上述器件对基于电子式互感器的软起动器进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本实用新型实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在本实用新型实施例中，参见图4，上述基于电子式互感器的软起动器可以包括电流采集单元70、电压采集单元71、合并单元72、综合控制单元73、执行单元74、晶闸管阀组件单元22、人机交互单元75、触发单元76，以及动态监测单元77。
示例性的，参见图1和图4，上述电流采集单元70主要由电子式电流互感器3构成，用于采集供电线路5中的一次电流数值，经过电子式电流互感器3的处理之后获得二次电流数值。同理，上述电压采集单元71主要由电子式电压互感器1构成，用于采集供电线路5中的一次电压数值，经过电子式电压互感器1的处理之后获得二次电压数值。上述二次电流数值和二次电压数值以光纤信号的方式，由电流采集单元70，电压采集单元71传输给合并单元72。上述合并单元72对二次电流和二次电压进行同期处理，已获得准同周期的电压信号和电流信号，便于综合控制单元73进行模数处理。之后合并单元72通过光纤信号的方式，将准同期的电压信号和电流信号传输给综合控制单元73。综合控制单元73可以对准同期的电压信号和电流信号进行模数处理，进而达到对系统的电流、电压的监测与保护。由于采用的是光纤传输，所以在综合控制单元73内可以设置相对应的光纤输入器78和光纤输出器79，以用于接收和发送光纤信号。应理解，综合控制单元73中还可以包括启动逻辑控制器730、监测控制器731、外部通讯控制器732。综合控制单元73为基于电子式互感器的软起动器的核心部分，由综合控制单元73发出晶闸管的触发脉冲，并分析处理各种信息。
参见图4，上述人机交互单元75可以包括用于输入信息和显示信息的触摸屏750，用户可以通过触摸屏750输入电机参数、电压等级、电压保护定值、电流保护定值、起动曲线等信息。之后人机交互单元75可以通过电信号的方式将上述信息传输给综合控制单元73，同时综合控制单元73将上述信息通过光纤传输给动态监测单元77。进一步地，由于综合控制单元73可以接收到准同期的电压信号和电流信号(二次电压和二次电流)，并且在综合控制单元73中设置有电压互感器变比和电流互感器变比。将上述二次电压数值×电压互感器变比可以获得一次电压数值(实测电压数值)，同理，二次电流数值×电流互感器变比可以获得一次电流数值(实测电流数值)。之后，综合控制单元73将计算获得的一次电压数值，一次电流数值通过人机交互单元75在人机交互界面上进行显示，即可实时观察电路中的电压数值和电流数值，为起动电机提供数据支持。
参见图4，由于综合控制单元73中可以包括第一模数转换器733、第二模数转换器734、第一比较器735和第二比较器736。并且上述综合控制单元73可以对准同期的电压信号和电流信号进行模数处理，所以经过第一模数转换器733对二次电压数值处理，获得实测电压数值，并将实测电压数值传输给第一比较器735。第二模数转换器734对二次电流数值处理，获得实测电流数值，并将实测电流数值传输给第二比较器736。这里所描述的实测电压数值可以理解为前文中，经二次电压数值×电压互感器变比获得的一次电压数值。同理，实测电流数值可以理解为前文中，经二次电流数值×电流互感器变比获得的一次电流数值。
参见图1和图4，在实际使用过程，利用第一比较器735将电压保护定值与实测电压数值进行比较，以判断供电线路5中的电压数值是否满足实际需要，避免出现过压或欠压的情况，影响电机m起动。例如，当实测电压数值大于电压保护定值时，表示供电线路5出现过压情况，此时控制器4会控制电路中的第一接触器km1断开，以保护电路不被烧坏，确保电机m以及其他元器件的安全。利用第二比较器736将电流保护定值与实测电流数值进行比较，以判断供电线路5中的电流数值是否满足实际需要，避免出现过载、欠载或堵转的情况，影响电机m起动。例如，当实测电流数值大于电流保护定值时，表示供电线路5出现过流情况，此时控制器4会控制电路中的第一接触器km1断开，以保护电路不被烧坏，确保电机m以及其他元器件的安全。同时，当发生异常时，上述异常详细信息会在人机交互界面(例如触摸屏750)上进行显示，以提醒用户及时处理，并注意用电安全。上述异常详细信息可以包括发生异常时的实测电压数值、实测电流数值、保护状态等信息。上述保护状态可以包括过压保护、欠压保护、过载保护、欠载保护、堵转保护、相序保护、缺相保护等。
参见图4，由于综合控制单元73和动态监测单元77通过光纤连接，所以在动态监测单元77内也设置有相对应的光纤输入器78和光纤输出器79，以用于接收和发送光纤信号。应理解，动态监测单元77中还可以包括fpga(现场可编程逻辑门阵列，fieldprogrammablegatearray)逻辑门构建器770、微妙分时器771、多组比较器772、平衡度计算器773、平衡度判定器774。动态监测单元77通过微妙分时器771去切割采集来的电压信号，并同时送入fpga逻辑门构建器770，进行多组角系数计算，其输出的结果进入平衡度计算器773计算，平衡度判定器774进行判定。当出现设定范围超过预定数值时，通过光纤向综合控制单元73发出指令，综合控制单元73向执行单元74发出指令跳开第一接触器km1，从而保护性能有差异的晶闸管阀组件避免进一步损坏。
参见图4，动态监测单元77和触发单元76也通过光纤连接，所以在触发单元76内也设置有相对应的光纤输入器78和光纤输出器79，以用于接收和发送光纤信号。应理解，触发单元76中还可以包括电压采集器760、电压比较器761、电压输出器762、触发器763。触发单元76采集晶闸管两端的电压，经过电压比较器761通过光纤反馈给动态监测单元77。触发单元76和晶闸管阀组件单元22通过电信号进行信息的传输。应理解，上述触发单元76和晶闸管阀组件单元22是一一对应的，并且触发单元76和晶闸管阀组件单元22的数量根据电压等级进行配置，例如：当起动10kv的电机时，可以配置5组触发单元76和5组晶闸管阀组件单元22。当起动6kv的电机时，可以配置3组触发单元76和3组晶闸管阀组件单元22。综合控制单元73和执行单元74电连接。执行单元74中不仅可以包括第一接触器km1，还可以包括第二接触器km2。上述晶闸管阀组件单元22中可以包含一组正反并联晶闸管组件21或者n组正反并联晶闸管组件。
参见图1和图4，上述动态监测单元77可以用于监测电路中的元器件的状态，例如可以检测晶闸管阀组件单元22中的晶闸管是否被击穿，或者检测是否存在被损坏的元器件。当检测到损坏的元器件之后，动态监测单元77将上述元器件的状态信息传输给综合控制单元73。此时综合控制单元73不仅接收电路中实测电压数值、实测电流数值，还接收元器件的状态信息，通过综合判断这些信息确定软起动器的工作状态，即是否存在异常。若实测电压数值、实测电流数值、元器件的状态信息中有任意一项信息出现问题，不满足工作需要，综合控制单元73会给执行单元74发出指令，使执行单元74中的第一接触器km1断开，同时将相关异常信息传输给人机交互单元75，将其显示出来。
下面以几种可能的实现方式为例进行描述，应理解，以下描述仅用于理解不用于具体限定。本实用新型实施例提供的基于电子式互感器的软起动器的起动方式有三种，分别是电压斜坡起动、恒流起动、突跳起动。
其中，电压斜坡起动：电压斜坡起动是最常用的起动模式。初始电压设定为电机刚好能带动负载转动时的值，然后电压逐渐的平滑上升，在限定的斜坡时间内，使电机平滑加速到全速运转。采用电压斜坡起动可以有效的减少起动转矩冲击，可以提供平滑的起动加速度，从而使齿轮、连轴器和皮带等连接设备的摩控减小到最低，用于可以根据需要设定转动转矩，软起动装置可以根据堵转转矩和起动时间确定斜率线性的控制输出电压。
恒流起动：软起动装置以恒流方式起动时，电机电流快速达到限流值，高压固态软起动器把电子式互感器的电流限制在恒定值。使电机起动电流限制在设定的恒流值，直到电机全速运行。
突跳起动：软起动装置起动时，提供一个附加的起动脉冲转矩，用于提供重负载起动时所需的起动转矩。使用突跳起动模式时必须设置突跳电压和突跳时间。
上述综合控制单元可以通过动态监测单元，将按用户设定好的起动曲线控制触发单元，调节晶闸管阀组件单元中的正反并联晶闸管的导通角，从而控制电机上的电压，慢慢的提高电机上的电压和电流从而平滑增加电机转矩，直到电机加速到全速运行。
参加图1和图4，综上所述，本实用新型实施例中，通过采用电子式电压互感器1和电子式电流互感器3采集电压信号和电流信号，通过光纤将电压信号和电流信号传递给合并单元72，合并单元72将电压信号和电流信号进行同期处理，将准同期的电压信号和电流信号，通过光纤信号传递给综合控制单元73，综合控制单元73对采集到的光信号，进行处理，从而实现对整个电路中电压电流的监测与保护。进一步地，综合控制单元73将电路中的一次电压和一次电流在人机交互界面上进行显示，当发生异常时，综合控制单元73将根据实测值(实测电压数值和实测电流数值)和保护设定值(电压保护定值和电流保护定值)进行比较，当发生异常时，执行单元74中的接触器断开实现跳闸保护，进而保护电机m。同时人机交互界面(触摸屏750)将显示保护异常详细信息。
相比与现有技术中的电磁式互感器，被测信号与二次线圈通过铁芯耦合，不可避免的存在磁饱和以及铁磁谐振等问题，二次回路不能开路，低压存在开路危险。同时由于电磁互感器传送的是模拟信号，通过同轴电缆进行电信号的传输，会受到电磁场的干扰。进一步地，电磁式互感器体积大、重量重、成本高，电磁式互感器绝缘结构复杂，造价随着电压等价呈指数关系上升，当现场有多个不同装置时，现场二次布线复杂，造成工程成本增加。
而本实用新型采用的电子式互感器(电子式电压互感器和电子式电流互感器)，不用铁芯做耦合，消除了磁饱和以及铁磁谐振现象，从而使电子式互感器运行暂态响应好，稳定性好。高压侧信号通过光纤传输至二次设备，高压回路和二次回路在电气上实现完全隔离，同时抗电磁干扰能力大大提升，减少或消除低压侧开路危险。进一步地，电子式互感器输出的数字信号有利于进行数据通讯，可以将电子式互感器以及需要利用电子式互感器信号的装置整合成一个总线网络，实现数据共享，从而节省大量二次电缆。通过光纤进行信号传输，提高了抗电磁干扰能力，又简化了绝缘结构，增强了绝缘性能，使系统安全性和可靠性提高，保证电网安全可靠运行，同时还提高了自动化水平。另外电子式互感器体积小、重量轻、成本低，降低工程投资成本。
本实用新型实施例还提供一种软起动装置，该软起动装置包括上述技术方案所述的基于电子式互感器的软起动器。
与现有技术相比，本实用新型实施例提供的软起动装置的有益效果与上述技术方案所述基于电子式互感器的软起动器的有益效果相同，此处不做赘述。
图5示出了本实用新型实施例提供的软起动装置的装配图。参见图5，软起动装置中不仅设置有基于电子式互感器的软起动器，还设置有与其连接的其他元器件。例如：在软起动装置的柜体80内，进线连接铜排90分别与高压带电显示装置dxn，电子式电压互感器1，第一接触器km1的第一端连接。第一接触器km1的第二端通过第一导线83与第二接触器km2的第一端连接，同时第一接触器km1的第二端还通过电抗器进线87与电抗器6连接，经电抗器6滤波后，通过晶闸管阀组件进线电缆88连接到晶闸管阀组件进线铜排92，进而与晶闸管阀组件2连接。晶闸管阀组件2的出线端通过晶闸管阀组件出线铜排85由高压绝缘子91固定。进一步地，上述第二接触器km2的第二端也固定在高压绝缘子91上，之后通过晶闸管阀组件出线铜排85穿过电子式电流互感器3，做为软起动装置的出线端通过出线电缆84连接外部电机。
图6示出了本实用新型实施例提供的软起动装置的布置图。参见图6，在软起动装置的柜体80的面板上设置有第一电压表pv1、第二电压表pv2，以及电流表pa。第一电压表pv1用于采集显示三相电中uab的大小，第二电压表pv2用于采集显示三相电中ubc的大小。电流表pa用于采集显示电路中的电流值。触摸屏750，用于输入信息和显示信息。例如，用户可以通过触摸屏750输入电机参数、电压等级、电压保护定值、电流保护定值、起动曲线等信息，也可以用于显示异常详细信息。在本实用新型实施例中，柜体80的面板上还设置有四个指示灯93，分别用于指示起动完成、起动中、控制电源、故障报警等信息。高压带电显示装置dxn，用于显示软起动装置是否带有一次高压电。当软起动装置带有运行电压时，该高压带电显示装置dxn的显示器上的高压指示灯亮，警示工作人员带电。当软起动装置不工作时，该高压带电显示装置dxn的显示器上的高压指示灯不亮。电磁锁94用于确保软起动装置内部元器件的安全，在室外使用时不会轻易被打开，防止丢失元器件或发生触电事件。同时还设置有按钮95、转换开关96等。在本实用新型实施例中设置有四个按钮95分别是起动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮。起动按钮用于起动电机，停止按钮用于停止电机，复位按钮用于复位故障，发现电机运行不正常时拍急停按钮。
应理解，参见图4上述综合控制单元73位于低压室内，低压室位于柜体前面板后面。当去除图1中的控制器4时，图1体现的是本实用新型实施例中的一次回路(主回路)。
应理解，上述各部分可以实现的功能可以根据实际情况进行设置，此处的描述仅用于理解说明，不用做具体限定。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，用于对电机进行起动，所述基于电子式互感器的软起动器包括：电子式电压互感器、晶闸管阀组件、电子式电流互感器、控制器；
所述电子式电压互感器的输入端与所述电机的供电线路电连接，所述电子式电压互感器的输出端与所述控制器的第一输入端连接；
所述晶闸管阀组件的输入端与所述供电线路电连接，所述晶闸管阀组件的输出端与所述电子式电流互感器的输入端连接；
所述电子式电流互感器的第一输出端与所述电机电连接，所述电子式电流互感器的第二输出端与所述控制器的第二输入端连接；
所述控制器的输出端与所述晶闸管阀组件的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述基于电子式互感器的软起动器还包括：熔断器，高压带电显示装置，以及电抗器；
所述熔断器的第一端与所述供电线路电连接，所述熔断器的第二端与所述电子式电压互感器的输入端电连接；
所述高压带电显示装置的第一端与所述供电线路电连接，所述高压带电显示装置的第二端接地；
所述电抗器的输入端与所述供电线路电连接，所述电抗器的输出端与晶闸管阀组件的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述基于电子式互感器的软起动器还包括：第一接触器和第二接触器；
所述第一接触器的第一端与所述供电线路电连接，所述第一接触器的第二端与所述电抗器的输入端电连接；
所述第二接触器的第一端与所述第一接触器的第二端电连接，所述第二接触器的第二端与所述电子式电流互感器的输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述电子式电流互感器包括：采样线圈、取能线圈，以及第一光电转换器；
所述采样线圈的输入端与所述供电线路电连接，所述采样线圈的输出端与所述第一光电转换器的电流采样端连接；
所述取能线圈的输入端与所述供电线路电连接，所述取能线圈的输出端与所述第一光电转换器的电源端连接；
所述第一光电转换器的输出端与所述控制器的第二输入端连接。
5.根据权利要求4所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述第一光电转换器的输出端具有第一光纤接口，所述控制器的第二输入端具有第二光纤接口；
所述第一光电转换器的输出端通过所述第一光纤接口和所述第二光纤接口与所述控制器的第二输入端光纤连接。
6.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述电子式电压互感器包括：电容分压器和第二光电转换器；
所述电容分压器的输入端与所述供电线路电连接，所述电容分压器的输出端与所述第二光电转换器的输入端连接；
所述第二光电转换器的输出端与所述控制器的第一输入端连接。
7.根据权利要求6所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述第二光电转换器的输出端具有第三光纤接口；所述控制器的第一输入端具有第四光纤接口；
所述第二光电转换器的输出端通过所述第三光纤接口和所述第四光纤接口与所述控制器的第一输入端光纤连接。
8.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述晶闸管阀组件包括至少一组正反并联晶闸管。
9.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的软起动器，其特征在于，所述控制器包括第一模数转换器、第二模数转换器、第一比较器和第二比较器；
所述第一模数转换器的第一端与所述电子式电压互感器的输出端连接，所述第一模数转换器的第二端与所述第一比较器电连接；
所述第二模数转换器的第一端与所述电子式电流互感器的输出端连接，所述第二模数转换器的第二端与所述第二比较器电连接。
10.一种软起动装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的基于电子式互感器的软起动器。
技术总结