簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電動機是電力企業(yè)中基礎(chǔ)性機電設(shè)備，其實際運行中受多方面因素影響，運行中可能

會出現(xiàn)一系列故障，導致電動機出現(xiàn)問題，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，甚至會導致安全事故發(fā)生。因此，研究電力系統(tǒng)中電動機智能保護系統(tǒng)，是降低電動機故障發(fā)生的有效措施，文章對電動機智能保護系統(tǒng)的硬件 DSP 及網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計深入分析， 旨在為實際電力系統(tǒng)中應(yīng)用電動機智能保護系統(tǒng)提供有力參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電動機；智能保護；系統(tǒng)

0 引言

      我國經(jīng)濟快速發(fā)展中，電力企業(yè)為各項生產(chǎn)生活提供電力支持，而電動機是電力系統(tǒng)中基礎(chǔ)性設(shè)備，其在電力能源中占有重要地位。社會對電力需求越來越大，使優(yōu)化電動機，實現(xiàn)智能控制成為電氣企業(yè)首要待解決問題。電動機自身傳動系統(tǒng)簡單，應(yīng)用廣泛。但是其自身發(fā)生故障后，會導致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行，給電力企業(yè)造成一定經(jīng)濟損失，嚴重的還會對工作人員造成人身傷害。下文以電力系統(tǒng)電動機智能保護系統(tǒng)研究進行詳細分析，旨在為合理使用電動機智能保護系統(tǒng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 電動機保護系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀

      電動機保護裝置發(fā)展中，經(jīng)歷不同時期變化，開始其為機械式雙金屬熱繼電器，經(jīng)科學技術(shù)進步影響，后發(fā)展為雙金屬溫度開關(guān)保護，當下，電動機保護系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展現(xiàn)代化電子式電動機控制。

1.1 機械式雙金屬熱繼電器保護

熱繼電器（如圖1所示）是20世紀50年代由蘇聯(lián)引進的金屬片機械式電動機保護設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機過載運行合理保護，自身具有反時限性，結(jié)構(gòu)簡便。但是該設(shè)備自身功能具有單一性，熱繼電器自身特熱量時間常數(shù)小，對于一些特殊電動機（大慣量、重載起動）不能適用，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護現(xiàn)象。

1.2 電子式電動機保護裝置

      在電子技術(shù)成熟的工業(yè)時代，以電子模擬為支持的多功能保護裝置替代了機械式雙金屬熱繼電器保護。電子式電動機發(fā)展已久，開始為晶體管支持下的電子式電動機，后發(fā)展到以集成電路為支持，可滿足低壓電動機保護需求的功能性電子式電動機。當今時代背景下，電子式電動機保護裝置已經(jīng)不單單是保護取樣，其更多的在于電壓取樣及電流取樣兩種形式。

1.3 微機型電動機保護裝置

      微機型電動機保護裝置技術(shù)是在微機技術(shù)及計算機技術(shù)支持下，將電動機機電控制向自動化智能控制過渡體現(xiàn)。將集成電路融入到微型處理器及DSP芯片中，可以實現(xiàn)高效率的信號處理及通訊工作。智能化保護裝置以綜合保護裝置為支持，可以實現(xiàn)對電機的斷相、過載、短路、欠壓、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、漏電等監(jiān)測及控制。此外，這種微機型電動機保護裝置能夠和不同的傳感器配合工作，對電動機實現(xiàn)在線檢測，對電動機存在故障或早期故障判斷并保護，實現(xiàn)遠程檢測和智能控制。在保護裝置和遠程計算機數(shù)據(jù)交互后，其自身實現(xiàn)遙感、遙控功能，儲存大量實時數(shù)據(jù)，同時提高控制系統(tǒng)自動化水平。

2 電力系統(tǒng)電動機智能保護內(nèi)容

2.1 短路

      短路保護應(yīng)遵從相敏保護原則，將起動電流及短路電流區(qū)分恰當，確保系統(tǒng)保護的可行性。例如，在鼠籠式三相異步電動機保護上，其額定功率為工作電流5倍。電磁保護裝置中，要脫離起動電流工作，若電動機容量大，起動電流將會接近電動機短路電流。不能單純分析電流輻射值，避免不合理判斷引起拒動或誤動現(xiàn)象。在電動機啟動時，功率因數(shù)較小，線路短路后，電感效應(yīng)較低，相應(yīng)功率因數(shù)較大。

2.2 過載

      過載保護中，應(yīng)遵循自適應(yīng)反時限保護，以規(guī)范操作獲取β（過載倍數(shù)），根據(jù)電動機容許過載時間（t），以：

t=1500ln（β2-α） （1）

      通過此公式計算實際允許過載時間量，在考慮到實際允許過載時間量的同時，還要考慮到熱積累的升溫問題，以

t2=β22/β12xt1（t1-△t） （2）

      以上述公式，計算允許過載時間，以強化對電動機過載保護，實現(xiàn)冷態(tài)及熱態(tài)積分，從而達到應(yīng)用長時間電動機冷態(tài)特征的目的。

2.3 斷相

      實際的斷相保護中，其短路則存在正序電流分量和負序電流分量。設(shè)計可利用這一優(yōu)勢，使故障發(fā)生可形成對電流的充分保護，設(shè)計科學保護裝置。保護裝置中，可以反映故障分量，實現(xiàn)對故障整定值的簡化選擇，提高裝置的整體整體靈活性。傳統(tǒng)負序保護其主要是應(yīng)用負序電流過濾器，以此獲取信號信息，傳統(tǒng)負序保護輸入和負序電流有必要聯(lián)系。若采用傳統(tǒng)負序保護，則需應(yīng)用硬件濾序器，其硬件設(shè)備上成本消耗多大，參數(shù)調(diào)試復雜，可行性較差。應(yīng)以智能化保護裝置為支持，以交流采樣為的主要方式，獲取瞬時值，進而對采樣頻率、負序分量等內(nèi)容進行優(yōu)化處理，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.4 電壓

      電壓保護上，其分為失壓保護、欠壓保護及過壓保護等。對于過壓保護及欠壓保護，在一定延時后，單片機將發(fā)出跳閘命令，消除過壓及欠壓干擾。若電源電壓消失，則電力系統(tǒng)電動機會發(fā)生停車，引起失壓保護。失壓保護下電源恢復正常工作，但是電動機將不再自動開啟或解除閉鎖。電動機開啟之前，應(yīng)檢測供電線路是否正常。若發(fā)現(xiàn)斷相故障，則要以信號方式閉鎖回路，電機不再啟動，同時對故障進行報警，顯示故障。若*，則電動機正常啟動。

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)

4.2.1數(shù)字式電動機保護器

4.2.2模塊式電動機保護器

3.3產(chǎn)品選型

4.結(jié)束語

      綜上所述，對電力系統(tǒng)中電動機智能保護系統(tǒng)的分析，要了解電動機保護系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀，了解電力系統(tǒng)電動機智能保護內(nèi)容，再次基礎(chǔ)上分析電力系統(tǒng)中電動機智能保護系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容。當下電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展中，應(yīng)重視對電動機的保護，針對異步電動機實施智能化保護。通過應(yīng)用DSP數(shù)字保護系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)高校的信號處理，以集成電路為支持，提高保護裝置計算能力，進而實現(xiàn)對電動機故障的迅速參照和處理，確保電動機穩(wěn)定工作，促進我國電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]馮星輝， 張修太 ，翟亞芳.智能型低壓電動機保護裝置的研究與設(shè)計 [J]. 電子器件 ,2015(3),P671-675.

[2]張 倩.電力系統(tǒng)中電動機智能保護系統(tǒng)探索

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：

簡婷，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電。