1 故障种类及保护策略
电动机的常见故障有：短路、漏电、过电压、堵转、过载、断相等。短路故障又分为两相接地短路、单相接地短路、两相短路、三相短路。对于三相对称性短路故障采用相敏保护，电动机作为感性负载，在直接启动时，其功率因数偏低(cos =0.3～0.5)，当线路中出现短路情况时功率因数则偏高(eos 一1)。若在检测电流大小的同时检测其功率因数，把电流与功率因数的乘积作为短路保护的动作参数判据，即可准确区分短路电流和启动电流。利用非接地性不对称故障时的负序分量电流从小到大来判断不平衡故障，如三相不平衡故障、相间短路和断相等。过载保护即电动机长时问处于过载状态会引起电动机绕组过热，极易导致匝问短路的发生。利用电动机生产厂家提供的热容曲线进行反时限保护。
漏电故障是利用零序电流互感器检测电动机的零序分量，即可对电动机的漏电故障进行保护。合闸前故障检测是在送电前，通过对供电线路和供电设备与大地之间的绝缘电阻进行检测。当检测到该绝缘电阻低于漏电闭锁整定值时，则进行漏电闭锁保护。
2 硬件设计
本保护装置具有在电动机运行时对电机进行参数测量、故障保护、控制、远程通讯、故障信息的存储及查询等功能。保护装置通过传感器对主回路的三相电压、三相电流、零序电流等模拟信号进行检测，通过单片机的运算，判断是否出现故障，若有故障发生能够迅速切断供电并及时报警显示各种故障信息。系统硬件如图1所示。
(1)单片机部分 本设计主单片机选用AVR系列ATmega128，AVR是8位单片机中的第1个真正的精简指令集(RISC结构)单片机，ATmega128在AVR单片机中具有性能好、性价比高、使用方便、功能强大的特点。具有128K Flash;4K E PROM;4K SRAM;53个I/O口;34个中断源;2个16位定时器、2个8位定时器;自带SPI、TwI通信接口;2个串行通讯接口;硬件乘法器;8路PWM;8路10位A/D通道。ATmega128单片机内部的这些资源完全满足本系统的设计要求。
