浅谈智能电机监控保护装置在电机保护方面的应用

安科瑞 彭海生
壹捌叁-贰壹玖零-零玖贰七

摘要:随着我国经济的不断发展,各类智能技术逐渐兴起,被广泛应用在了各行各业中。电机是各类工业生产的主要设备,原理是将电能转化为机械能,但在实际运营过程中需要承担的生产作用较大,可能出现超负荷工作的情况,因此为了能够有效提升工业生产的效率,需要应用智能电机保护器对电机进行保护,使电机设备能够正常运行。

关键词:智能电机保护器;电机保护;应用策略

一、引言

电机设备的稳定运行十分重要,一旦出现故障不仅会造成经济损失,且有可能发生风险问题。若想保证电机设备能够切实发挥出自身的作用,需要利用电机保护器对其进行管理与维护,但传统的电机保护器操作复杂,且在维护过程中需要大量人力进行逐一排查,且在故障排查过程中还可能出现遗漏的情况,因此智能电机保护器在当前时代背景下应运而生。

二、电机保护概述

电机是将电能转化为机械能的主要设备,如出现了异常运行情况会影响生产过程的连续性,因此会给设备安装电机保护器,确保电动机能够正常运行,以免因动力中断、功率降低等问题对工业生产带来损失。由此可以看出,电机保护是持续稳定运行的重要保证,但传统的电机保护是以机电式继电器为主,常用于断相、过流保护,电路延时性靠纯模拟电路特性设定,反应速度慢、恢复时间长,整体的可修改性差,已经无法满足时代需求,因此智能化技术的加入就显得格外重要。智能电机保护器的断相、过流保护为非模拟电路,其拥有超强抗干扰性,如结合双金属片、热电偶可以实现高速度电机保护,在此基础上融入电流互感器、电压互感器则可以实现精确控制,满足当前时代对电机保护的需求[1]。

三、智能电机保护器的原理

3.1工作原理。电机加载一定的电流电压,信号经过滤波、放大机得到采样模拟值,该电流电压值与单片机设定基准值进行比较,经过电流电压互感器感应出相应的电流电压信号,该电流电压经单片机转换、软件修正,经过各种变送器转化为直流电压进行采样,最后得到相应的电机电流电压值。如果所得数值超限,能够交流电压、电流信号进行确认,控制继电器断开供电电源,随后作一次比例变换即可得到被测量的数值。智能保护器智能设定在电机起动稳定后,可连续多次采集电流值,并在此基础上分析点流下限值与电压上限值及电压下限值,根据电机功率的不同进行参考数值矫正,自动设定不同的延时启动时间。

3.2检测原理。

电机电路的组成是由电流互感器、电压互感器、单片机、运放等主要部件及其它附属组成,智能电机保护器检测分为电流检测与电压检测,两者所负责的方面有所不同,具体如以下两点。

（1）电流检测原理:电流检测元件是电流互感器,电流互感器感应出一定的电流信号,经过滤波、运算放大器放大,将电机线穿过电流互感器,修正后得到模拟值,当有电流流过电流互感器时进行取样、转换。

（2）电压检测原理:将电压互感器输人端并联在电机电压检测元件是电压互感器,该信号经过滤波、运放放大,在电压互感器的输出端感应出电压信号,修正后得到模拟值,最后进行取样、转换。

四、智能电机保护器在电机保护方面的应用策略

4.1借助智能处理系统。系统决定了电机保护器是否智能,用智能电机的保护器代替传统的电机保护器,实际操作中能够通过后台微机查看电机情况,且能够对电机运行状况进行在线监测,通过分析获取当前运行的各项参数,据参数值了解电机实际情况,及时对出现情况的电机进行修改以及相应调整。同时智能电机保护器从结构上可以划分,具体为一体结构和分体式结构,不同结构的保护器用途有所不同,首先一体式电机保护器,该类型的保护器更适合在固定柜上进行安装,如开关柜、控制柜等;而分体式智能电机保护器则分为两个部分,即互感器与显示器独立,在安装时更加灵活,可安装在新式配电柜中。

4.2应用微型单片机。使用单片机操纵执行系统会迅速做出相应的保护反应,并通过显示装置呈现出来,而工作人员在对相关数据进行对比以后,则能够及时了解电机的运行情况,方便后续的故障排查。同时单片机会对变送装置采集的信号进行数据处理,工作人员若想要知道电机在实际工作时候的电压、电流以及温度,需要将所有的电机参数输入到电脑中,并将变送装置采集的信号传送到单片机的微处理系统中,在电机实际工作时进行数据对比,以此对电机的运行状态进行控制。保护的电机设备一旦发生故障,单片机微型处理系统能够对电机设备进行综合性保护,分析电机设备出现的故障类型,提升电机设备维修人员处理故障的效率。

4.3合理应用ZDB技术。ZDB技术结合电机保护器的产物为ZDB过压保护器,其是目前低压电机保护器中最先进的产品,广泛适用于35KV及以下电力系统中,其能够实现计算机通信、检测以及控制等功能,并联补偿电容器、母线、真空开关及其它电器设备,并且能够将数据更直观地呈现给工作人员。ZDB的设计新颖独特、技术性能合理可靠,能够设定额定电压、启动时间、过压欠压值等参数,选取科学如果电机设备在正常运行,LED显示屏会在固定的时间内循环监控显示,一旦电机设备出现故障便能够在首位显示电机设备的故障代码,并在此基础上记忆相应参数,极大地提高了产品的保护性能和抗干扰性,满足线程电机操作要求。同时应用中需要检查三相负荷线的绝缘情况,严格依照电机设备的额定电流,避免电机设备的故障给生产企业带来损失。

五、ARD系列电动机保护器产品选型介绍

ARD智能电动机保护器适用于额定电压至660V的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行，带有逻辑可编程功能，可以满足多种控制方式。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应各种柜体的安装。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。

5.1、功能特点

■支持基波和全波电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），电流及电流不平衡度、电流正序、负序、零序分量、电压、三相电压相角、剩余电流。

■保护功能包括过载反时限、过载定时限、接地、起动超时、漏电、欠载、断相、堵转、阻塞、短路、溢出、不平衡(电流、电压)、过功率、欠功率、过压、欠压、相序、温度、tE时间、外部故障、起动次数限制、运行时间报警、故障次数报警。

■9路可编程DI输入，默认采用内置DC24V电源，也可选择外部有源湿接点。

■5路可编程DO输出，满足直接起动，星—三角起动，自耦变压器起动，等多种起动方式，可通过通讯总线实现主站对电动机的遥控“起/停”。

■可选抗晃电功能：支持晃电立即再启动、失压重起动。

■可选配MODBUS_RTU通讯、PROFIBUSDP通讯，支持最多2路通讯接口。

■可选配1路DC4-20mA模拟量输出接口，与DCS系统相接，可实现对现场设备的监控。

■具有故障记录、起动记录、停车记录、DI变位记录和再起动记录等各类事件记录。

■显示界面液晶显示，支持中/英文切换。

5.2、产品选型

名称

型号

图片

功能

系统组态软件

Acrel-2000M

安科瑞Acrel-2000M马达监控系统人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示电机的运行状态，实时监测各电机PTC阻值、电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各电参量，有关故障、告警等信号。

智能通信管理机

ABOX数据采集箱

壁挂安装，支持2G/4G全网通、网口、光纤多种通讯模式。支持多种串、网口通讯协议。断网数据保存，支持断点续传。支持远程更新升级和数据实时监控，减少现场维护工作。掉电检测功能，实时检测电站停电状态。高性能，支持多平台不同协议上传数据。支持XML/JSON格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全策略

微机保护装置

AM6-X

相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。

智能操控装置

ASD500

一次回路模拟图及开关状态指示，高压带电显示及核相，自动温湿度控制，加热回路故障告

警，分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示、电气节点无线测温，人体感应自动照明，语音提示，电参数测量及RS485通讯接口等众多功能，集操作、显示于一体。

低压电动机保护器

ARD3M

智能电动机保护器（以下简称保护器）适用于额定电压至660V的低压电动机回路，集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行，带有逻辑可编程功能，可以满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应各种柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。

低压线路保护器

ALP220

具有反时限过流、低定时限过流、高定时限过流、低定时限零序、高定时限零序、反时限零序、断相保护、电流不平衡、需量保护、联动保护、欠压保护、过压保护、漏电保护等功能。

保护型互感器

AKH-0.66P

保护型互感器，测量交流电流信号

剩余电流互感器

AKH-0.66L

剩余互感器，采集剩余电流信号

六、结束语

电机智能保护器能够有效保障电机设备正常地进行运转,在应用中可以根据自身的需要选择合适的基础,通过智能化手段对电机设备的运行状况进行在线监测,让工作人员及时发现电机运行故障,保证电机设备的稳定运行。

参考文献:

[1]耿晋中,迟长春,杨鑫,等.分形理论的剩余电流互感器故障自诊断[J].上海电机学院学报,2018,21(4):48 -52,57.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低压开关设备和控制设备 第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器).