淺談智能電機監控保護裝置在電機保護方面的應用

更新時間：2023-10-17

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摘要:隨著我國經濟的不斷發展,各類智能技術逐漸興起,被廣泛應用在了各行各業中。電機是各類工業生產的主要設備,原理是將電能轉化為機械能,但在實際運營過程中需要承擔的生產作用較大,可能出現超負荷工作的情況,因此為了能夠有效提升工業生產的效率,需要應用智能電機保護器對電機進行保護,使電機設備能夠正常運行。

關鍵詞:智能電機保護器;電機保護;應用策略

一、引言

電機設備的穩定運行十分重要,一旦出現故障不僅會造成經濟損失,且有可能發生風險問題。若想保證電機設備能夠切實發揮出自身的作用,需要利用電機保護器對其進行管理與維護,但傳統的電機保護器操作復雜,且在維護過程中需要大量人力進行逐一排查,且在故障排查過程中還可能出現遺漏的情況,因此智能電機保護器在當前時代背景下應運而生。

二、電機保護概述

電機是將電能轉化為機械能的主要設備,如出現了異常運行情況會影響生產過程的連續性,因此會給設備安裝電機保護器,確保電動機能夠正常運行,以免因動力中斷、功率降低等問題對工業生產帶來損失。由此可以看出,電機保護是持續穩定運行的重要保證,但傳統的電機保護是以機電式繼電器為主,常用于斷相、過流保護,電路延時性靠純模擬電路特性設定,反應速度慢、恢復時間長,整體的可修改性差,已經無法滿足時代需求,因此智能化技術的加入就顯得格外重要。智能電機保護器的斷相、過流保護為非模擬電路,其擁有抗干擾性,如結合雙金屬片、熱電偶可以實現高速度電機保護,在此基礎上融入電流互感器、電壓互感器則可以實現精確控制,滿足當前時代對電機保護的需求[1]。

三、智能電機保護器的原理

3.1工作原理。電機加載一定的電流電壓,信號經過濾波、放大機得到采樣模擬值,該電流電壓值與單片機設定基準值進行比較,經過電流電壓互感器感應出相應的電流電壓信號,該電流電壓經單片機轉換、軟件修正,經過各種變送器轉化為直流電壓進行采樣,后得到相應的電機電流電壓值。如果所得數值超限,能夠交流電壓、電流信號進行確認,控制繼電器斷開供電電源,隨后作一次比例變換即可得到被測量的數值。智能保護器智能設定在電機起動穩定后,可連續多次采集電流值,并在此基礎上分析點流下限值與電壓上限值及電壓下限值,根據電機功率的不同進行參考數值矯正,自動設定不同的延時啟動時間。

3.2檢測原理。

電機電路的組成是由電流互感器、電壓互感器、單片機、運放等主要部件及其它附屬組成,智能電機保護器檢測分為電流檢測與電壓檢測,兩者所負責的方面有所不同,具體如以下兩點。

（1）電流檢測原理:電流檢測元件是電流互感器,電流互感器感應出一定的電流信號,經過濾波、運算放大器放大,將電機線穿過電流互感器,修正后得到模擬值,當有電流流過電流互感器時進行取樣、轉換。

（2）電壓檢測原理:將電壓互感器輸人端并聯在電機電壓檢測元件是電壓互感器,該信號經過濾波、運放放大,在電壓互感器的輸出端感應出電壓信號,修正后得到模擬值,后進行取樣、轉換。

四、智能電機保護器在電機保護方面的應用策略

4.1借助智能處理系統。系統決定了電機保護器是否智能,用智能電機的保護器代替傳統的電機保護器,實際操作中能夠通過后臺微機查看電機情況,且能夠對電機運行狀況進行在線監測,通過分析獲取當前運行的各項參數,據參數值了解電機實際情況,及時對出現情況的電機進行修改以及相應調整。同時智能電機保護器從結構上可以劃分,具體為一體結構和分體式結構,不同結構的保護器用途有所不同,首先一體式電機保護器,該類型的保護器更適合在固定柜上進行安裝,如開關柜、控制柜等;而分體式智能電機保護器則分為兩個部分,即互感器與顯示器獨立,在安裝時更加靈活,可安裝在新式配電柜中。

4.2應用微型單片機。使用單片機操縱執行系統會迅速做出相應的保護反應,并通過顯示裝置呈現出來,而工作人員在對相關數據進行對比以后,則能夠及時了解電機的運行情況,方便后續的故障排查。同時單片機會對變送裝置采集的信號進行數據處理,工作人員若想要知道電機在實際工作時候的電壓、電流以及溫度,需要將所有的電機參數輸入到電腦中,并將變送裝置采集的信號傳送到單片機的微處理系統中,在電機實際工作時進行數據對比,以此對電機的運行狀態進行控制。保護的電機設備一旦發生故障,單片機微型處理系統能夠對電機設備進行綜合性保護,分析電機設備出現的故障類型,提升電機設備維修人員處理故障的效率。

4.3合理應用ZDB技術。ZDB技術結合電機保護器的產物為ZDB過壓保護器,其是目前低壓電機保護器中*先進的產品,廣泛適用于35KV及以下電力系統中,其能夠實現計算機通信、檢測以及控制等功能,并聯補償電容器、母線、真空開關及其它電器設備,并且能夠將數據更直觀地呈現給工作人員。ZDB的設計新穎、技術性能合理可靠,能夠設定額定電壓、啟動時間、過壓欠壓值等參數,選取科學如果電機設備在正常運行,LED顯示屏會在固定的時間內循環監控顯示,一旦電機設備出現故障便能夠在顯示電機設備的故障代碼,并在此基礎上記憶相應參數,極大地提高了產品的保護性能和抗干擾性,滿足線程電機操作要求。同時應用中需要檢查三相負荷線的絕緣情況,嚴格依照電機設備的額定電流,避免電機設備的故障給生產企業帶來損失。

五、ARD系列電動機保護器產品選型介紹

ARD智能電動機保護器適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。可選配不同通訊模塊適應現場通訊需求。

5.1、功能特點

■支持基波和全波電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流及電流不平衡度、電流正序、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護功能包括過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、tE時間、外部故障、起動次數限制、運行時間、故障次數。

■9路可編程DI輸入，默認采用內置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點。

■5路可編程DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，等多種起動方式，可通過通訊總線實現主站對電動機的遙控“起/停"。

■可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動、失壓重起動。

■可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUSDP通訊，支持多2路通訊接口。

■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與DCS系統相接，可實現對現場設備的監控。

■具有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動記錄等各類事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中/英文切換。

5.2、產品選型

名稱	型號	圖片	功能
系統組態軟件	Acrel-2000M		安科瑞Acrel-2000M馬達監控系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示電機的運行狀態，實時監測各電機PTC阻值、電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各電參量，有關故障、告警等信號。
智能通信管理機	ABOX數據采集箱		壁掛安裝，支持2G/4G全網通、網口、光纖多種通訊模式。支持多種串、網口通訊協議。斷網數據保存，支持斷點續傳。支持遠程更新升級和數據實時監控，減少現場維護工作。掉電檢測功能，實時檢測電站停電狀態。高性能，支持多平臺不同協議上傳數據。支持XML/JSON格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全策略
微機保護裝置	AM6-X		相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
智能操控裝置	ASD500		一次回路模擬圖及開關狀態指示，高壓帶電顯示及核相，自動溫濕度控制，加熱回路故障告警，分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預分預合閃光指示、電氣節點無線測溫，人體感應自動照明，語音提示，電參數測量及RS485通訊接口等眾多功能，集操作、顯示于一體。
低壓電動機保護器	ARD3M		智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。可選配不同通訊模塊適應現場通訊需求。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
低壓線路保護器	ALP220		具有反時限過流、低定時限過流、高定時限過流、低定時限零序、高定時限零序、反時限零序、斷相保護、電流不平衡、需量保護、聯動保護、欠壓保護、過壓保護、漏電保護等功能。
保護型互感器	AKH-0.66P		保護型互感器，測量交流電流信號
剩余電流互感器	AKH-0.66L		剩余互感器，采集剩余電流信號