在油田电网正常的情况下，电泵井一般可以平稳地运行。然而，当电泵井正处于过载状态时，若供电线路发生停电，则储存在地面控制屏中的过载信号消失，在电网恢复送电后，控制屏就初始化为允许启动的欠载状态，但井下电泵仍然保持着停电前的过载状态。若在这种情况下启井，就有可能造成井下电泵的严重损坏。电泵井多功能保护器能够弥补地面控制屏的不足，并能提供控制屏所不具备的其它功能：1．当值班人员进入泵房并接近控制屏时，保护器能够自动地用语音报告电泵井当前所处的状态；2．当电泵井过载时突然停电，保护器能够及时地存储过载信号，并在来电后切断启动回路；3．若停电前是过载状态，则在来电后强行提供一个检修时间，这段时间内系统仍然不接收外部的启动信号。
整机电原理图如附图所示，由语音存储放音电路、红外发射接收处理电路、逻辑信号处理电路、信号输入回路及附属电路构成。语音存储放音电路由IC5（UM93510CF即YYH403）、IC6（EPROM27256）、IC8（LM386）及其外围元件构成。IC5的PS1、PS2、PS3和PS4为4个触发端，分别控制IC6的1／4存储空间的相应语音内容，用来对应由IC4所连接的4个报警通道。4段语音代码在EPROM中的位置如附表所示。与EPROM的分配空间相对应，保护器的三个信号输入端分别定义为：IN1为过载信号输入端，IN2为正常信号输入端，IN3为欠载信号输入端。
由IC1（CX20106A）、IC7（NE555）、VD2、VD16及其外围电路构成红外发射、接收处理电路。由NE555产生约30kHz具有较小占空比的脉冲，用来驱动红外发射管VD16。按图中参数，输出脉冲占空比约为0.18，流过VD16的电流平均值约为18mA，电流峰值达105mA。以IC1为核心组成典型的红外接收处理电路，由VD2检测从人体反射回来的红外线。当有人体靠近地面控制屏时，能够在IC1的第7脚输出一高电平控制信号，经IC3-1反相后用来开启4个报警通道。红外发射接收头可以按工艺要求装在一起，并共同指向人体常出现的地方，探测距离约为0.5m～1m。
逻辑信号处理电路由IC2（4013）、IC3（40106）IC4（4001）及其外围电路构成，是保护器的重要部分。当电泵井工作时出现过载而电网正常时，电泵井能够自动地停止运行，并通过R9、R12、IC3-3、IC4-2送出报警信号。当电泵井处于过载状态时又发生停电，这时由IC3－6检测到停电信号，送到IC2-2作为上升沿的CP信号，使在停电瞬间还没有来得及消失的过载信号（暂存于C9中，由IC3-2反相后高电平有效）被写入IC2-2中，由备用电池GB向IC2-2提供记忆电源。写操作过去后，C9充电，IC3-2输出低电平。而在停电瞬间写入的过载信号使IC2-2的输出端Q呈现高电平，用来关闭过载信号通道PS2、正常信号通道PS3和欠载信号通道PS4，以屏蔽这三个通道的报警信号，仅保留停电前过载信号通道PS1（实际上，除停电外的任何时候，PS2、PS3、PS4其中之一必然存在高电平的报警信号，这与电泵井的工作状态有关）。另一方面，由Q端输出的信号经VD4隔离后去VT1和VT2驱动继电器K，用来切断启动回路，屏蔽外部启动信号IC2-2的另一反相输出端Q-所呈现的低电平则用来驱动IC4-1，打开报警通道PS1，在供电线路恢复送电后送出停电前过载的报警信号，但报警声音的有无还取决于红外探测器的有效范围内是否有人体出现。事实上，不仅是在过载状态，还是在其它状态，只要发生停电，C9所暂存的信号仍然被写入IC2-2，只不过C9的暂存信号在其它状态时为无效的高电平。在电网恢复供电后，因原来写入的是低电平，所以不会关闭PS2、PS3和PS4通道，仅关闭PS1通道，也不会驱动继电器，此时电泵井可以接收外部启动信号。
在附图中，由IC2-1、VT1、VT2、K及外围电路组成开机延时人工启动电路。仅当出现停电前过载信号时，必须由人工断开控制屏总电源进行系统检修，IC2-1则从第一次人工断电时开始，向继电器K提供至少十几分钟的驱动信号，即使在这段时间内送电，也无法启动电泵井，从而限制人工草率启动，迫使值班人员做出相应时间的检查处理。
电路中VD9将低功耗电路与高功耗电路分开，目的是在系统失电时，用备用电池维持逻辑电路的正常工作。备用电池GB可用3V锂电池，使用寿命几乎等于电池的储存寿命。当用1000μF以上的优质电容时，也可维持逻辑电路正常工作十几分钟。
信号输入可取自次级指示灯的低压电源，这时不必隔离信号通道。若取指示灯变压器初级110V电源作为输入信号时，则需要电磁或光电隔离。因为欠载、过载、正常三个状态不会同时出现，所以IC4的四个或非门不会因没有四选一功能而引起各通道之间的逻辑错误，但要注意各输入回路的时间常数不宜太大。当输入回路的阻抗较高时，可略去VD13、VD14和VD15。
根据需要，可以在控制回路中加入密码输入开通启动回路功能和启动次数记录功能，从而进一步限制工作人员的误操作。(龙俊)