1智能型電動機保護裝置

智能型電動機保護裝置主要以單片機作為控制器，可實現(xiàn)電動機的智能化綜合保護，有的還具有遠程通訊功能，可在PC機上對多聯(lián)網(wǎng)的電動機實行在線綜合監(jiān)視與控制。在這里以RMD2系列電動機保護器為例，簡要敘述一下智能電動機保護裝置的功能特點與構(gòu)成。產(chǎn)品外形如圖3所示。

圖3 RMD2電動機保護器

RMD2系列電動機保護器是采用微電子技術(shù)、微處理器技術(shù)和現(xiàn)代控制理論研發(fā)的高技術(shù)產(chǎn)品。它使用DSP作為核心控制單元，從根本上改變了傳統(tǒng)電動機保護裝置的缺點，能迅速采集處理電動機的各種故障信號，為電動機的正常運行帶來了可靠的保障。RMD2提供的RS-485硬件通信接口，可使多達32臺從機裝置在同一通信信道上連接起來，與各種遠端的計算機、可編程控制器以及分散控制系統(tǒng)之間進行通信，達到了集中監(jiān)測保護控制的目的。RMD2是一種具有多種保護與控制功能于一體的高性能集中檢測控制保護裝置，可實現(xiàn)對電動機的智能綜合保護，也是傳統(tǒng)電動機保護裝置的理想換代產(chǎn)品。

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

在本系統(tǒng)中，接觸器CJ1作為電動機的開斷裝置，接觸器的吸合與釋放由可編程的繼電器觸點輸出單元控制。電流信號取樣于套在母線上的電流互感器的二次輸出，經(jīng)過信號采樣電路濾波、保持處理后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，微處理器對采樣所得的信號離散序列進行計算，通過邏輯運算與處理得到所需的電流信號值，并與預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)的整定值進行比較，一旦檢測到故障狀態(tài)，微處理器觸發(fā)功率電路，驅(qū)動繼電器輸出單元使接觸器釋放，斷開電動機電源，保護電動機在異常狀態(tài)下運行引起的危害，系統(tǒng)構(gòu)成見圖4。

圖4 系統(tǒng)構(gòu)成原理

1.2 功能特點

1.2.1 核心控制單元

RMD2系列電動機保護器采用高性能數(shù)字信號處理芯片DSP作為核心控制單元，實現(xiàn)了傳統(tǒng)電動機保護裝置不能實現(xiàn)的保護控制功能，大大提高了保護控制裝置的靈敏度和精度，而且對輕微故障的監(jiān)測和保護特性的完善都取得了突破性進展，實現(xiàn)了集多種保護與控制于一體的全保護。RMD2利用DSP微處理器在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)勢，采用數(shù)字信號濾波器（FIR）對采樣信號進行軟件非線性校正，在采樣和保護精度方面有了質(zhì)的飛躍，降低了被測信號波形畸變帶來的影響，實現(xiàn)了高精度采樣。在保護特性整定方面采用數(shù)字整定，通過鍵盤由用戶在現(xiàn)場自行整定，去除了調(diào)整誤差。微電子技術(shù)與微處理器技術(shù)的合理應(yīng)用，提高了傳統(tǒng)電動機保護裝置存在的重復(fù)性能差、大電流過載或短路故障后不能再次使用、調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動、功耗大、耗材多、性能指標落后等缺陷。

1.2.2 控制功能

RMD2系列電動機保護器通過不同的接線方式與外部接觸器連接，實現(xiàn)了傳統(tǒng)起動方式：星/三角起動、自耦變壓器（電抗器）減壓起動。其邏輯時序由保護器本身完成，降低了用戶自行接線的難度，取消中間繼電器和延時繼電器，節(jié)省了傳統(tǒng)起動方式的成本。另外，根據(jù)用戶不同的控制需求，RMD2還可實現(xiàn)直接（全壓）起動，可逆（雙向）控制，雙速（變速）控制，軟起動器配合起動，變頻器配合起動等多種操作控制功能。

1.2.3 保護特性

RMD2系列電動機保護器具有完善的保護功能，可對電動機在起動、運行過程中發(fā)生的過載、相短路、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠電流、缺相、三相不平衡、接地故障、漏電、欠電壓、過電壓、欠功率、逆相、起動超時、外部故障、過熱等非正常運行情況產(chǎn)生的危害進行保護，在故障前進行報警，故障發(fā)生后記錄故障原因、故障數(shù)據(jù)、故障發(fā)生時間等信息用于日常維護。還具有電流電壓顯示、時間控制、軟件自診斷、來電自恢復(fù)、上電自起動、自鎖和遠程報警等功能。是相同硬件條件下集多種功能與一體的綜合控制保護器。

1.2.4 總線通信

RMD2系列電動機保護器實現(xiàn)了Modbus-RTU串行通信標準的一個子集。許多流行的可編程控制器直接使用一個合適的接口卡來支持Modbus規(guī)約即可直接和RMD2相聯(lián)。RMD2選擇2根線的RS-485硬件接口作為串行通訊接口，在這種結(jié)構(gòu)中多達32個RMD2在同一通信信道上通過標準屏蔽雙絞線連接起來與各種遠端的計算機、可編程控制器以及分散控制系統(tǒng)之間進行通信，對有關(guān)的運行參數(shù)及保護類別進行顯示、打印、同時可對每臺保護裝置的保護參數(shù)進行修改，還可以對電機直接控制，實現(xiàn)了集中監(jiān)測保護控制的目的。此外，RMD2還提供了4～20mA和0～10V模擬量輸出功能，以及多達9路光隔離輸入和6路繼電器觸點輸出。

1.2.5 模塊化結(jié)構(gòu)

RMD2系列采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，其附加功能模塊包括顯示操作模塊、電壓功能模塊、漏電保護模塊、溫度檢測模塊、熱調(diào)節(jié)器模塊、電壓模擬量輸出模塊、電流模擬量輸出模塊、通訊模塊可拆卸，根據(jù)用戶的需求進行安裝，可進行多種功能的自由組合。

2 電動機保護裝置的應(yīng)用

RMD2系列電動機保護器覆蓋了額定電流800A及以下的電動機，可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的交流電動機的保護，是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要組成部分。RMD2系列電動機保護器被用作控制設(shè)備，在發(fā)生故障時驅(qū)動繼電器輸出，使接觸器或斷路器斷開，見圖5。除保護電動機之外，還有保護相關(guān)機械設(shè)備的特性，可以在故障發(fā)生之前報警，在故障發(fā)生之后記錄故障信息，以便分析原因并進行日常維護。

圖5 保護器的應(yīng)用示意

2.1 典型應(yīng)用

(1) 電動機基本電氣保護；

(2) 泵的機械式保護：利用低電流特性來檢測吸力的消失或排氣閥的關(guān)閉；

(3) 風扇的機械式保護及人身安全：利用低電流特性來檢測礦道氣流的減少或蒸汽發(fā)生鍋爐氣流量的降低；

(4) 壓縮電動機的電氣保護：用起動定時器來斷開回路防止過度超時運行；

(5) 傳動裝置、泵、風扇、切割機及壓縮機的機械式保護：利用機械阻塞跳閘特性來反應(yīng)機械阻塞故障；

(6) 保證危險情況的人身安全：利用接地故障特性來檢測繞組短路及由礦內(nèi)濕度引起的漏電流；

(7) 利用熱記憶鎖定功能防止操作員誤操作電動機和設(shè)備。

2.2 組網(wǎng)應(yīng)用

電動機保護裝置與配電產(chǎn)品的應(yīng)用有著相同的比重，在實現(xiàn)組網(wǎng)的工作中它們是密不可分的。目前，集散控制系統(tǒng)在工礦企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是對電氣系統(tǒng)考慮較少，主要表現(xiàn)為：電氣系統(tǒng)主要的保護、安全自動裝置基本獨立運行；與DCS 系統(tǒng)間通過硬接線方式進行有限的控制和信號交換；電氣系統(tǒng)的控制基本上采用常規(guī)控制手段；電氣系統(tǒng)的測量、保護動作、定值整定、事故追憶、電量報表等電氣運行參數(shù)在DCS系統(tǒng)無法完整反應(yīng)。

智能電網(wǎng)建設(shè)首先要求用戶端提高電氣系統(tǒng)自動化水平，包括從電力變壓器到用電設(shè)備之間，對電能進行傳輸、分配、控制、保護和管理的所有設(shè)備實現(xiàn)智能化，從而構(gòu)成統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、互動的智能變配電網(wǎng)絡(luò)。在這里以RMD2系列電動機保護器為例，說明電動機保護裝置在智能變配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，如圖6所示。

圖6 在智能電網(wǎng)中的典型應(yīng)用

3 安科瑞智能電動機保護器介紹

3.1產(chǎn)品介紹

智能電動機保護器(以下簡稱保護器)，采用單片機技術(shù)，具有抗干擾能力強、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點。保護器能對電動機運行過程中出現(xiàn)的過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)、阻塞、外部故障等多種情況進行保護，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護人員查找故障原因。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、以及民用建筑等領(lǐng)域。本保護器具有RS485遠程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實現(xiàn)電動機運行的遠程監(jiān)控。

3.2技術(shù)參數(shù)

3.2.1數(shù)字式電動機保護器

技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標

ARD2(L)ARD2FARD3

輔助電源電壓AC85V~265V/DC100V~350V

功耗≤7VA≤15VA

額定工作電壓AC380V/AC660V，50Hz/60Hz

額定工作電流1A（0.1～9999）

5A（0.1～9999）

1.6A（0.4A～1.6A）

6.3A（1.6A～6.3A）

25A（6.3A～25A）

100A（25A～100A）

250A（63A～250A）

800A（250A～800A）

繼電器輸出觸點容量AC250V/ 3A；DC30V/ 3AAC250V/ 6A

開關(guān)量輸入2路9路

環(huán)境工作溫度：-10ºC～55ºC

貯存溫度：-20ºC～65ºC

相對濕度：5﹪～95﹪不結(jié)露

海拔高度：≤ 2000m

污染等級2

防護等級IP20主體IP20,顯示單元IP45

安裝類別III級

3.2.2模塊式電動機保護器

技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標

ARD3T輔助電源AC/DC 110 / 220V或AC 380V，功耗≤15VA

電機額定工作電壓AC 380V / 660V，50Hz / 60Hz

電動機額定工作電流1.6（0.40A-2.00A）使用測量模塊測量

6.3（1.6A-6.3A）

25（6.3A-25A）

100（25A-100A）

250（63A-250A）采用外置電流互感器 + 測量模塊

800（250A-800A）

漏電50mA-1A采用測量模塊 + 漏電流互感器

3A-30A

繼電器輸出觸點容量阻性負載AC250V、6A；DC24V、6A

感性負載AC250V、2A；DC24V、2A

主體開關(guān)量輸入、輸出4DI、4DO，DI可以為干節(jié)點或濕節(jié)點

開關(guān)量模塊4DI、3DO，DI可以為干節(jié)點或濕節(jié)點

溫度模塊外接傳感器類型：PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC

傳感器路數(shù)：3路

傳感器對應(yīng)測量范圍：

PT100/PT1000：-50°C～+500°C

Cu50：-50°C～+150°C

PTC/NTC：100Ω～30kΩ

模擬量模塊可實現(xiàn)：2路4～20mA輸入測量，2路4～20mA變送輸出4～20mA輸入測量精度±0.5% 4～20mA輸出帶載能力為≤500Ω

主體通訊RS485：Modbus-RTU

通訊模塊RS485：雙Modbus-RTU、Profibus

環(huán)境工作溫度-10ºC～55ºC

貯存溫度-25ºC～65ºC

相對濕度≤95﹪不結(jié)露，無腐蝕性氣體

海拔≤2000m

污染等級3級

防護等級主體IP20，分體顯示模塊IP45（安裝在柜體上）

安裝類別III級

3.3 產(chǎn)品選型

說明：“√”表示具備，“■”表示可選。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)電動機保護裝置相比，數(shù)字式、智能型、多功能化的電動機綜合保護器以其技術(shù)指標的*優(yōu)勢逐漸成為電動機保護的選擇。在目前電力工業(yè)良好發(fā)展、國家重視智能電網(wǎng)建設(shè)工作以及節(jié)能環(huán)保勢在必行的背景之下，集監(jiān)測、保護、控制和總線通信功能于一體的智能型綜合保護控制裝置，必將成為廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的電動機及設(shè)備保護的理想選擇