1 故障種類及保護策略
電動機的常見故障有：短路、漏電、過電壓、堵轉、過載、斷相等。短路故障又分為兩相接地短路、單相接地短路、兩相短路、三相短路。對于三相對稱性短路故障采用相敏保護，電動機作為感性負載，在直接啟動時，其功率因數偏低(cos =0.3～0.5)，當線路中出現短路情況時功率因數則偏高(eos 一1)。若在檢測電流大小的同時檢測其功率因數，把電流與功率因數的乘積作為短路保護的動作參數判據，即可準確區分短路電流和啟動電流。利用非接地性不對稱故障時的負序分量電流從小到大來判斷不平衡故障，如三相不平衡故障、相間短路和斷相等。過載保護即電動機長時問處于過載狀態會引起電動機繞組過熱，極易導致匝問短路的發生。利用電動機生產廠家提供的熱容曲線進行反時限保護。
漏電故障是利用零序電流互感器檢測電動機的零序分量，即可對電動機的漏電故障進行保護。合閘前故障檢測是在送電前，通過對供電線路和供電設備與大地之間的絕緣電阻進行檢測。當檢測到該絕緣電阻低于漏電閉鎖整定值時，則進行漏電閉鎖保護。
2 硬件設計
本保護裝置具有在電動機運行時對電機進行參數測量、故障保護、控制、遠程通訊、故障信息的存儲及查詢等功能。保護裝置通過傳感器對主回路的三相電壓、三相電流、零序電流等模擬信號進行檢測，通過單片機的運算，判斷是否出現故障，若有故障發生能夠迅速切斷供電并及時報警顯示各種故障信息。系統硬件如圖1所示。
(1)單片機部分 本設計主單片機選用AVR系列ATmega128，AVR是8位單片機中的第1個真正的精簡指令集(RISC結構)單片機，ATmega128在AVR單片機中具有性能好、性價比高、使用方便、功能強大的特點。具有128K Flash;4K E PROM;4K SRAM;53個I/O口;34個中斷源;2個16位定時器、2個8位定時器;自帶SPI、TwI通信接口;2個串行通訊接口;硬件乘法器;8路PWM;8路10位A/D通道。ATmega128單片機內部的這些資源完全滿足本系統的設計要求。
