您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
產(chǎn)品分類品牌分類
-
中壓電動機(jī)保護(hù)專用互感器 AKH-L零序電流互感器 AKH-0.66Z三相電流互感器 AKH-0.66K開口電流互感器 AKH-0.66G計(jì)量電流互感器 AKH-0.66測量型電流互感器 AKH-0.66P保護(hù)電流互感器 AKH-0.66L剩余電流互感器 AKH-0.66M8直接接互感器 AKH-0.66J澆注計(jì)量互感器 AKH-0.66H戶外電流互感器 AKH-0.66φ卡式電流互感器 ARU系列浪涌保護(hù)器 JDG-0.4電壓互感器 AKH-0.66W微型電流互感器 AKH-0.66D導(dǎo)軌電流互感器 AKH-0.66SM雙繞組傳感器 BD系列電力變送器 BM系列模擬信號隔離器 BA系列交流電流傳感器 霍爾傳感器
-
面板式數(shù)顯表 高精度計(jì)量表 直流檢測儀表 多用戶電能表 交流多回路電力儀表 DJSF1352系列直流電能表 Acrel Cloud-3100宿舍預(yù)付費(fèi)管控云平臺 ADM130 宿舍用電管理終端 DDS/DTS/DTZ系列計(jì)量表 ADF300多用戶計(jì)量箱 DDSY/DTSY系列預(yù)付費(fèi)表 ADW系列變電所環(huán)境監(jiān)測智能電力儀表 AWT100無線通信終端 adw350網(wǎng)絡(luò)電力儀表 APM網(wǎng)絡(luò)電力儀表 鐵塔基站電表 DTSY預(yù)付費(fèi)電表 AEM96嵌入電能計(jì)量裝置 ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表 單相導(dǎo)軌電表 三相網(wǎng)絡(luò)電力儀表 多用戶計(jì)量箱 AEW100無線計(jì)量模塊
淺談智能電動機(jī)控制保護(hù)裝置在智能配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
閱讀：832 發(fā)布時間：2021-5-28
摘 要：簡要分析了電動機(jī)保護(hù)與控制的特征及關(guān)鍵技術(shù)，介紹了一種集測量、診斷、保護(hù)、控制和總線通信于一體的智能型電動機(jī)保護(hù)裝置及其在智能變配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞:電動機(jī)；保護(hù)與控制；智能
0 引言
計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展、互相滲透與有機(jī)結(jié)合，使信息技術(shù)得到了高速發(fā)展，并將人類社會帶進(jìn)信息社會。2003年，美國電科院首先提出《智能電網(wǎng)研究框架》后，隨之掀起了一股智能電網(wǎng)熱潮。2009年3月，國家電網(wǎng)公司提出了“建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，拉開了中國智能電網(wǎng)建設(shè)的序幕。
1 智能變配電系統(tǒng)介紹
1.1 智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)的研究依然處于起始階段，至今還沒有一個統(tǒng)一的定義。目前，初步形成的智能電網(wǎng)的基本概念是：以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持系統(tǒng)技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，其目標(biāo)在于使電網(wǎng)更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。智能電網(wǎng)的總體特征如圖1所示。
圖1 智能電網(wǎng)總體特征
智能電網(wǎng)建設(shè)將帶動信息化平臺、調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)、柔性交流輸電、變電站自動化系統(tǒng)、微機(jī)綜合繼電保護(hù)系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、用電管理采集系統(tǒng)和智能電器的市場需求。
1.2 智能變配電系統(tǒng)
80%以上的電能是通過用戶端配電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩舨⒃诮K端用電設(shè)備上消耗的，變配電網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，這就對配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求。利用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電力設(shè)備正常及事故情況下監(jiān)測、保護(hù)、控制、電力計(jì)量同工廠集散控制系統(tǒng)DCS、PLC、企業(yè)資源計(jì)劃管理融合一起，達(dá)到高層次、高透明度良好管理，已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向。智能變配電系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。
智能變配電系統(tǒng)由具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備運(yùn)行管理的自動化、智能化。可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序控制、保護(hù)定值管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報(bào)表及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。其基本構(gòu)架如圖2所示。由于現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)中智能化元件可不依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而獨(dú)立運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時性和可靠性，滿足電氣設(shè)備運(yùn)行管理的需要及工廠生產(chǎn)過程控制的要求。
圖2 智能變配電網(wǎng)絡(luò)典型架構(gòu)
2 電動機(jī)保護(hù)裝置概況及分析
在現(xiàn)代工業(yè)中，電動機(jī)作為一種拖動機(jī)械，成為所有動力機(jī)械的基礎(chǔ)。電機(jī)的廣泛應(yīng)用，使電機(jī)（包括各種發(fā)電機(jī)和各類電機(jī)）保護(hù)控制裝置已滲透所有發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)等領(lǐng)域，是智能電網(wǎng)用戶端的重要組成部分。近年來，我國電力建設(shè)正以超常速度發(fā)展，有資料顯示，從2005年至今，我國每年新增發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量保持在9 000萬kW以上，至2008年我國發(fā)電機(jī)容量已達(dá)到7.925億kW。預(yù)測2015年為12.80億kW。然而，惡劣的使用環(huán)境和復(fù)雜的工況條件以及多變的供電狀態(tài)，使電動機(jī)容易發(fā)生故障。據(jù)不*統(tǒng)計(jì)全國每年僅因電動機(jī)燒毀所消耗的電量就達(dá)數(shù)千萬kW·h，電動機(jī)燒毀的數(shù)量達(dá)20萬臺次以上，容量約0.4億kW，因維修損耗的電磁線約5 000萬kg，修理費(fèi)達(dá)20億元，而因停工停產(chǎn)所造成的損失更是一個無法估量的巨大數(shù)目。因此，超前、準(zhǔn)確、及時地判斷電動機(jī)的故障，并對電動機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，具有節(jié)能顯著、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益及保證安全生產(chǎn)的重要意義。電動機(jī)保護(hù)裝置成為節(jié)能降耗和自動化保護(hù)控制系統(tǒng)*的重要裝置，在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)約能源事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。
2.1 電動機(jī)保護(hù)現(xiàn)狀
目前，我國電機(jī)保護(hù)控制技術(shù)水平與國家相比還有一定差距，主要體現(xiàn)在技術(shù)含量低、品種和功能少、參數(shù)精度低、生產(chǎn)工藝落后、產(chǎn)品未形成系列化，普及應(yīng)用程度低等方面。因此，盡快提高我國電機(jī)保護(hù)控制科技水平已刻不容緩。隨著微電子技術(shù)與微處理器技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，電動機(jī)保護(hù)器正朝著智能化、綜合化、高精度、高可靠性方向發(fā)展。
我國的電動機(jī)保護(hù)裝置經(jīng)歷了仿蘇、自行設(shè)計(jì)、更新?lián)Q代、引進(jìn)技術(shù)、智能化發(fā)展等幾個階段。從機(jī)械式的雙金屬熱繼電器發(fā)展到雙金屬溫度開關(guān)和電子式保護(hù)控制等。值得一提的是近年來微處理器技術(shù)的發(fā)展，給電動機(jī)保護(hù)器向智能化、多功能化方向發(fā)展提供了硬件平臺，使得電機(jī)保護(hù)進(jìn)入了一個飛速發(fā)展的階段。
2.2 電動機(jī)保護(hù)裝置的發(fā)展
傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)裝置的檢測和保護(hù)功能多由熱繼電器和電磁元件完成，其保護(hù)靈敏度低、動作時間誤差大、保護(hù)精度低、整定困難，已經(jīng)難以滿足人們對電動機(jī)保護(hù)可靠性越來越高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工藝控制的不斷完善，尤其是自動化生產(chǎn)的要求，迫切需要開發(fā)和完善電動機(jī)的調(diào)速、控制和保護(hù)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程和大型機(jī)械的遙控、遙測、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。近年來，電動機(jī)保護(hù)控制理論研究和新技術(shù)應(yīng)用等方面都取得了突破。
新理論的研究：通過故障建模和仿真計(jì)算，并引入序分量、諧波分量、阻抗量、相位量、突破量等多種對電機(jī)故障敏感的檢測量作判據(jù)和小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)入電機(jī)保護(hù)控制領(lǐng)域，不但大大提高了保護(hù)控制裝置的靈感度和精度，而且對輕微故障的監(jiān)測和保護(hù)方面的理論研究都取得了突破性進(jìn)展。新技術(shù)的應(yīng)用：利用新的理論和各種傳感器（包括紅外線、高頻電磁波、振動、位移、電、熱、機(jī)械、光聲等）對電動機(jī)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷、分類、確定故障類型和嚴(yán)重程度，實(shí)現(xiàn)各種電動機(jī)的保護(hù)控制功能。
3 電動機(jī)保護(hù)原理
電動機(jī)保護(hù)器是為了防止非正常情況損壞電動機(jī)而設(shè)計(jì)的電動機(jī)保護(hù)裝置。主要用于操作電動機(jī)控制回路中的接觸器，通過輸出繼電器控制交流接觸器以起動電動機(jī)和將電動機(jī)加速到額定轉(zhuǎn)速，保證電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行，對電動機(jī)及其有關(guān)電路的過載等多種非正常運(yùn)行情況引起的危害予以保護(hù)，以及切斷電動機(jī)的電源。
3.1 電動機(jī)故障分析
電動機(jī)的故障種類可分為外部故障和內(nèi)部故障，其故障形式主要為繞組損壞和軸承損壞兩方面。常規(guī)的外部故障保護(hù)無論從理論上還是從診斷與保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法上都相對完善。對稱故障主要包括過載、堵轉(zhuǎn)等，這類故障對電動機(jī)的影響主要是電流變大而引起的熱效應(yīng)的積聚。電動機(jī)發(fā)生不對稱故障時，通常不會發(fā)生顯著的過流現(xiàn)象，過負(fù)荷保護(hù)不能及時動作。這類故障包括斷相、不平衡運(yùn)行、接地故障等。會導(dǎo)致電動機(jī)端部發(fā)熱、轉(zhuǎn)子振動、減小起動力矩等一系列問題。
3.2 電動機(jī)常規(guī)保護(hù)
國內(nèi)關(guān)于電動機(jī)保護(hù)一般采用熱繼電器或電磁式的過電流保護(hù)，大型電動機(jī)會配置零序電流保護(hù)，個別的還會采用差動保護(hù)。過電流保護(hù)的原理主要是以定子電流幅值的增加作為故障判據(jù)，根據(jù)對稱分量原理，這種方式只能反應(yīng)對稱故障，而對斷相、接地、不平衡運(yùn)行等不對稱故障不能及時有效的保護(hù)。常規(guī)過電流保護(hù)不能有效保護(hù)不對稱故障的原因主要有兩個方面：一是各種不對稱故障發(fā)生時不一定出現(xiàn)明顯的過電流；二是不對稱故障對電動機(jī)的危害不僅僅表現(xiàn)在過流引起的過熱效應(yīng)，更主要的是負(fù)序電流效應(yīng)。雖然電動機(jī)常規(guī)保護(hù)方式存在許多嚴(yán)重缺陷，但目前仍是電動機(jī)保護(hù)的主體。
3.3 基于對稱向量法的電動機(jī)保護(hù)
根據(jù)對稱分量原理，電動機(jī)在發(fā)生不對稱故障時，其定子電流可以分解為正序、負(fù)序和零序分量，其中正序分量可以反映電動機(jī)過流程度，負(fù)序分量和零序分量在電動機(jī)正常運(yùn)行時沒有或很小。因此利用電流中的負(fù)序和零序分量的檢測來鑒別各類不對稱故障具有很高的靈敏度和可靠性。電動機(jī)常見故障信息分析結(jié)果見表1。
表1 電動機(jī)常見故障特征分布
根據(jù)以上分析可知，若以過流信息發(fā)映對稱故障，以負(fù)序和零序電流反映各類不對稱故障，可構(gòu)成對電動機(jī)的保護(hù)。
3.4 過負(fù)荷保護(hù)
電動機(jī)長時間過負(fù)荷或短時間連續(xù)續(xù)起動而造成電動機(jī)過熱，絕緣老化，是損壞電動機(jī)的常見原因。電動機(jī)的過負(fù)荷會導(dǎo)致過熱，但在低倍過負(fù)荷情況下又允許運(yùn)行一定時間，所以電動機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)特性是反時限特性。電動機(jī)過負(fù)荷的過程就是電動機(jī)的熱累積過程，其根本的判斷依據(jù)是電機(jī)繞組溫度是否超過其絕緣等級溫度。
電動機(jī)發(fā)熱和散熱過程比較復(fù)雜，它與固定損耗及可變損耗等多種因素有關(guān)。根據(jù)對電動機(jī)發(fā)熱過程的分析，其熱態(tài)平衡微分方程為：
由上式解得，在初始條件下，
電動機(jī)在某一時刻的溫升由下式?jīng)Q定：
電動機(jī)在某一時刻的溫升由下式?jīng)Q定：
式2表明，熱過渡過程包括兩個分量，一個是強(qiáng)制分量 ，它是過渡過程結(jié)束時的溫態(tài)值，另一個是自由分量 ，它按指數(shù)規(guī)律衰減至零。電動機(jī)過負(fù)荷情況下的熱累積過程，應(yīng)采用模擬電動機(jī)發(fā)熱曲線的方法，并針對不同的脫扣級別采用不同的發(fā)熱曲線。以RMD2電動機(jī)保護(hù)器為例，針對過負(fù)荷保護(hù)，RMD2共提供16條過負(fù)荷曲線，與不同啟動時間的負(fù)載類型相對應(yīng)。
3.5 其他保護(hù)
由于供電狀態(tài)的多變性，系統(tǒng)電源電壓很難保證恒定，容易出現(xiàn)電壓瞬間跌落等非正常情況。如果電動機(jī)在系統(tǒng)電壓低于額定電壓一定程度時啟動，則難以提升到額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)電源電壓降低或短時中斷時，一些不允許或不需要自起動的電動機(jī)，須從電力網(wǎng)中斷開。另一方面，如果電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時，電源電壓升高，則電動機(jī)電流降低，但鐵損和銅損變大，會引起電動機(jī)溫度上升。因此，針對電源電壓的變化，可以配置電壓保護(hù)。
另外，當(dāng)電動機(jī)發(fā)生短路故障時，會引起母線電壓瞬間大幅度下降，此時電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一時無法降低，電動機(jī)將轉(zhuǎn)為發(fā)電制動狀態(tài)，向短路點(diǎn)送出逆功率，從而對系統(tǒng)造成危害。針對這種情況，可采用逆功率保護(hù)，當(dāng)檢測到送往電動機(jī)的功率方向與正常情況相反時，逆功率保護(hù)起動。其他諸如溫度保護(hù)等，和電流保護(hù)、電壓保護(hù)以及逆功率保護(hù)一起構(gòu)成了智能型微機(jī)綜合保護(hù)方案。
4 智能型電動機(jī)保護(hù)裝置
智能型電動機(jī)保護(hù)裝置主要以單片機(jī)作為控制器，可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的智能化綜合保護(hù)，有的還具有遠(yuǎn)程通訊功能，可在PC機(jī)上對多臺聯(lián)網(wǎng)的電動機(jī)實(shí)行在線綜合監(jiān)視與控制。在這里以RMD2系列電動機(jī)保護(hù)器為例，簡要敘述一下智能電動機(jī)保護(hù)裝置的功能特點(diǎn)與構(gòu)成。產(chǎn)品外形如圖3所示。
圖3 RMD2電動機(jī)保護(hù)器
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)裝置的缺點(diǎn)，能迅速采集處理電動機(jī)的各種故障信號，為電動機(jī)的正常運(yùn)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(dá)32臺從機(jī)裝置在同一通信信道上連接起來，與各種遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)、可編程控制器以及分散控制系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，達(dá)到了集中監(jiān)測保護(hù)控制的目的。RMD2是一種具有多種保護(hù)與控制功能于一體的高性能集中檢測控制保護(hù)裝置，可實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的智能綜合保護(hù)，也是傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)裝置的理想換代產(chǎn)品。
4.1 系統(tǒng)構(gòu)成
在本系統(tǒng)中，接觸器CJ1作為電動機(jī)的開斷裝置，接觸器的吸合與釋放由可編程的繼電器觸點(diǎn)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)過信號采樣調(diào)理電路濾波、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(jìn)行真有效值計(jì)算，通過邏輯運(yùn)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(jìn)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(jī)電源，保護(hù)電動機(jī)在異常狀態(tài)下運(yùn)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
4.2 功能特點(diǎn)
4.2.1 核心控制單元
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)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(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)裝置不能實(shí)現(xiàn)的保護(hù)控制功能，大大提高了保護(hù)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(hù)特性的完善都取得了突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了集多種保護(hù)與控制于一體的全保護(hù)。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(jìn)行軟件非線性校正，在采樣和保護(hù)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(shí)現(xiàn)了高精度采樣。在保護(hù)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，消除了調(diào)整誤差。微電子技術(shù)與微處理器技術(shù)的合理應(yīng)用，改善了傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)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(biāo)落后等缺陷。
4.2.2 控制功能
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)器通過不同的接線方式與外部接觸器連接，實(shí)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(hù)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(shí)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。
4.2.3 保護(hù)特性
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)器具有完善的保護(hù)功能，可對電動機(jī)在起動、運(yùn)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(yùn)行情況產(chǎn)生的危害進(jìn)行保護(hù)，在故障前進(jìn)行報(bào)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(hù)。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(yuǎn)程報(bào)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(hù)器。
4.2.4 總線通信
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)器實(shí)現(xiàn)了Modbus-RTU串行通信標(biāo)準(zhǔn)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(dá)32個RMD2在同一通信信道上通過標(biāo)準(zhǔn)屏蔽雙絞線連接起來與各種遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)、可編程控制器以及分散控制系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，對有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)及保護(hù)類別進(jìn)行顯示、打印、同時可對每臺保護(hù)裝置的保護(hù)參數(shù)進(jìn)行修改，還可以對電機(jī)直接控制，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)測保護(hù)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(dá)9路光隔離輸入和6路繼電器觸點(diǎn)輸出。
4.2.5 模塊化結(jié)構(gòu)
RMD2系列采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(hù)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(jìn)行安裝，可進(jìn)行多種功能的自由組合。
5 電動機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)用
RMD2系列電動機(jī)保護(hù)器覆蓋了額定電流800A及以下的電動機(jī)，可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的交流電動機(jī)的保護(hù)，是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要組成部分。RMD2系列電動機(jī)保護(hù)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(hù)電動機(jī)之外，還有保護(hù)相關(guān)機(jī)械設(shè)備的特性，可以在故障發(fā)生之前報(bào)警，在故障發(fā)生之后記錄故障信息，以便分析原因并進(jìn)行日常維護(hù)。
圖5 保護(hù)器的應(yīng)用示意
5.1 典型應(yīng)用
(1) 電動機(jī)基本電氣保護(hù)；
(2) 泵的機(jī)械式保護(hù)：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(fēng)扇的機(jī)械式保護(hù)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(jī)的電氣保護(hù)：用起動定時器來斷開回路防止過度超時運(yùn)行；
(5) 傳動裝置、泵、風(fēng)扇、切割機(jī)及壓縮機(jī)的機(jī)械式保護(hù)：利用機(jī)械阻塞跳閘特性來反應(yīng)機(jī)械阻塞故障；
(6) 保證危險(xiǎn)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(jī)和設(shè)備。
5.2 組網(wǎng)應(yīng)用
電動機(jī)保護(hù)裝置與配電產(chǎn)品的應(yīng)用有著相同的比重，在實(shí)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(hù)、安全自動裝置基本獨(dú)立運(yùn)行；與DCS 系統(tǒng)間通過硬接線方式進(jìn)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(hù)動作、定值整定、事故追憶、電量報(bào)表等電氣運(yùn)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(jìn)行傳輸、分配、控制、保護(hù)和管理的所有設(shè)備實(shí)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(jī)保護(hù)器為例，說明電動機(jī)保護(hù)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
6 安科瑞智能電動機(jī)保護(hù)器介紹
6.1產(chǎn)品介紹
智能電動機(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)器能對電動機(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)電動機(jī)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
6.2技術(shù)參數(shù)
6.2.1數(shù)字式電動機(jī)保護(hù)器
技術(shù)參數(shù) | 技術(shù)指標(biāo) | |||
ARD2(L) | ARD2F | ARD3 | ||
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(diǎn)容量 | AC250V/ 3A；DC30V/ 3A | AC250V/ 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(hù)等級 | IP20 | 主體IP20,顯示單元IP45 | ||
安裝類別 | III級 | |||
6.2.2模塊式電動機(jī)保護(hù)器
技術(shù)參數(shù) | 技術(shù)指標(biāo) | ||
ARD3T輔助電源 | AC/DC 110 / 220V或AC 380V，功耗≤15VA | ||
電機(jī)額定工作電壓 | AC 380V / 660V，50Hz / 60Hz | ||
電動機(jī)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(diǎn)容量 | 阻性負(fù)載 | AC250V、6A；DC24V、6A | |
感性負(fù)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(diǎn)或濕節(jié)點(diǎn) | ||
開關(guān)量模塊 | 4DI、3DO，DI可以為干節(jié)點(diǎn)或濕節(jié)點(diǎn) | ||
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(shí)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(hù)等級 | 主體IP20，分體顯示模塊IP45（安裝在柜體上） | ||
安裝類別 | III級 | ||
6.3 產(chǎn)品選型
說明：“√”表示具備，“■”表示可選。
7 結(jié)語
與傳統(tǒng)電動機(jī)保護(hù)裝置相比，數(shù)字式、智能型、多功能化的電動機(jī)綜合保護(hù)器以其技術(shù)指標(biāo)的*優(yōu)勢逐漸成為電動機(jī)保護(hù)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(hù)、控制和總線通信功能于一體的智能型綜合保護(hù)控制裝置，必將成為廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的電動機(jī)及設(shè)備保護(hù)的理想選擇
參考文獻(xiàn)
[1] 李海兵 ．電動機(jī)保護(hù)裝置及其在智能變配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版