簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電動(dòng)機(jī)是電力企業(yè)中基礎(chǔ)性機(jī)電設(shè)備，其實(shí)際運(yùn)行中受多方面因素影響，運(yùn)行中可能

會(huì)出現(xiàn)一系列故障，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)問題，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)，甚至?xí)?dǎo)致安全事故發(fā)生。因此，研究電力系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)，是降低電動(dòng)機(jī)故障發(fā)生的有效措施，文章對(duì)電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)的硬件 DSP 及網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)深入分析， 旨在為實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)提供有力參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電動(dòng)機(jī)；智能保護(hù)；系統(tǒng)

0 引言

      我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中，電力企業(yè)為各項(xiàng)生產(chǎn)生活提供電力支持，而電動(dòng)機(jī)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(huì)對(duì)電力需求越來越大，使優(yōu)化電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能控制成為電氣企業(yè)首要待解決問題。電動(dòng)機(jī)自身傳動(dòng)系統(tǒng)簡單，應(yīng)用廣泛。但是其自身發(fā)生故障后，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，給電力企業(yè)造成一定經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)工作人員造成人身傷害。下文以電力系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)研究進(jìn)行詳細(xì)分析，旨在為合理使用電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 電動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀

      電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置發(fā)展中，經(jīng)歷不同時(shí)期變化，開始其為機(jī)械式雙金屬熱繼電器，經(jīng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步影響，后發(fā)展為雙金屬溫度開關(guān)保護(hù)，當(dāng)下，電動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展現(xiàn)代化電子式電動(dòng)機(jī)控制。

1.1 機(jī)械式雙金屬熱繼電器保護(hù)

熱繼電器（如圖1所示）是20世紀(jì)50年代由蘇聯(lián)引進(jìn)的金屬片機(jī)械式電動(dòng)機(jī)保護(hù)設(shè)備，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行合理保護(hù)，自身具有反時(shí)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?zé)崃繒r(shí)間常數(shù)小，對(duì)于一些特殊電動(dòng)機(jī)（大慣量、重載起動(dòng)）不能適用，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護(hù)現(xiàn)象。

1.2 電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

      在電子技術(shù)成熟的工業(yè)時(shí)代，以電子模擬為支持的多功能保護(hù)裝置替代了機(jī)械式雙金屬熱繼電器保護(hù)。電子式電動(dòng)機(jī)發(fā)展已久，開始為晶體管支持下的電子式電動(dòng)機(jī)，后發(fā)展到以集成電路為支持，可滿足低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)需求的功能性電子式電動(dòng)機(jī)。當(dāng)今時(shí)代背景下，電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置已經(jīng)不單單是保護(hù)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(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

      微機(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)是在微機(jī)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，將電動(dòng)機(jī)機(jī)電控制向自動(dòng)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(shí)現(xiàn)高效率的信號(hào)處理及通訊工作。智能化保護(hù)裝置以綜合保護(hù)裝置為支持，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)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(jī)型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置能夠和不同的傳感器配合工作，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)在線檢測，對(duì)電動(dòng)機(jī)存在故障或早期故障判斷并保護(hù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測和智能控制。在保護(hù)裝置和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交互后，其自身實(shí)現(xiàn)遙感、遙控功能，儲(chǔ)存大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)提高控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平。

2 電力系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)內(nèi)容

2.1 短路

      短路保護(hù)應(yīng)遵從相敏保護(hù)原則，將起動(dòng)電流及短路電流區(qū)分恰當(dāng)，確保系統(tǒng)保護(hù)的可行性。例如，在鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)上，其額定功率為工作電流5倍。電磁保護(hù)裝置中，要脫離起動(dòng)電流工作，若電動(dòng)機(jī)容量大，起動(dòng)電流將會(huì)接近電動(dòng)機(jī)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(dòng)或誤動(dòng)現(xiàn)象。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，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(hù)中，應(yīng)遵循自適應(yīng)反時(shí)限保護(hù)，以規(guī)范操作獲取β（過載倍數(shù)），根據(jù)電動(dòng)機(jī)容許過載時(shí)間（t），以：

t=1500ln（β2-α） （1）

      通過此公式計(jì)算實(shí)際允許過載時(shí)間量，在考慮到實(shí)際允許過載時(shí)間量的同時(shí)，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(jì)算允許過載時(shí)間，以強(qiáng)化對(duì)電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)，實(shí)現(xiàn)冷態(tài)及熱態(tài)積分，從而達(dá)到應(yīng)用長時(shí)間電動(dòng)機(jī)冷態(tài)特征的目的。

2.3 斷相

      實(shí)際的斷相保護(hù)中，其短路則存在正序電流分量和負(fù)序電流分量。設(shè)計(jì)可利用這一優(yōu)勢，使故障發(fā)生可形成對(duì)電流的充分保護(hù)，設(shè)計(jì)科學(xué)保護(hù)裝置。保護(hù)裝置中，可以反映故障分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)序保護(hù)其主要是應(yīng)用負(fù)序電流過濾器，以此獲取信號(hào)信息，傳統(tǒng)負(fù)序保護(hù)輸入和負(fù)序電流有必要聯(lián)系。若采用傳統(tǒng)負(fù)序保護(hù)，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(fù)雜，可行性較差。應(yīng)以智能化保護(hù)裝置為支持，以交流采樣為的主要方式，獲取瞬時(shí)值，進(jìn)而對(duì)采樣頻率、負(fù)序分量等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化處理，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.4 電壓

      電壓保護(hù)上，其分為失壓保護(hù)、欠壓保護(hù)及過壓保護(hù)等。對(duì)于過壓保護(hù)及欠壓保護(hù)，在一定延時(shí)后，單片機(jī)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(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)生停車，引起失壓保護(hù)。失壓保護(hù)下電源恢復(fù)正常工作，但是電動(dòng)機(jī)將不再自動(dòng)開啟或解除閉鎖。電動(dòng)機(jī)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(hào)方式閉鎖回路，電機(jī)不再啟動(dòng)，同時(shí)對(duì)故障進(jìn)行報(bào)警，顯示故障。若*，則電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。

3.安科瑞智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹

3.1產(chǎn)品介紹

      智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器)，采用單片機(jī)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。保護(hù)器能對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(jìn)行保護(hù)，并設(shè)有SOE故障事件記錄功能，方便現(xiàn)場維護(hù)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(hù)器具有RS485遠(yuǎn)程通訊接口，DC4-20mA模擬量輸出，方便與PLC、PC等控制機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.2技術(shù)參數(shù)

4.2.1數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

4.2.2模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

3.3產(chǎn)品選型

4.結(jié)束語

      綜上所述，對(duì)電力系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)的分析，要了解電動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀，了解電力系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)內(nèi)容，再次基礎(chǔ)上分析電力系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容。當(dāng)下電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展中，應(yīng)重視對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)施智能化保護(hù)。通過應(yīng)用DSP數(shù)字保護(hù)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高校的信號(hào)處理，以集成電路為支持，提高保護(hù)裝置計(jì)算能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)故障的迅速參照和處理，確保電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作，促進(jìn)我國電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

[2]張 倩.電力系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)探索

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)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?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電。