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一、引言

電機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行十分重要,一旦出現(xiàn)故障不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失,且有可能發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)問題。若想保證電機(jī)設(shè)備能夠切實(shí)發(fā)揮出自身的作用,需要利用電機(jī)保護(hù)器對(duì)其進(jìn)行管理與維護(hù),但傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)器操作復(fù)雜,且在維護(hù)過程中需要大量人力進(jìn)行逐一排查,且在故障排查過程中還可能出現(xiàn)遺漏的情況,因此智能電機(jī)保護(hù)器在當(dāng)前時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生。

二、電機(jī)保護(hù)概述

電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要設(shè)備,如出現(xiàn)了異常運(yùn)行情況會(huì)影響生產(chǎn)過程的連續(xù)性,因此會(huì)給設(shè)備安裝電機(jī)保護(hù)器,確保電動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)行,以免因動(dòng)力中斷、功率降低等問題對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來損失。由此可以看出,電機(jī)保護(hù)是持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證,但傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)是以機(jī)電式繼電器為主,常用于斷相、過流保護(hù),電路延時(shí)性靠純模擬電路特性設(shè)定,反應(yīng)速度慢、恢復(fù)時(shí)間長,整體的可修改性差,已經(jīng)無法滿足時(shí)代需求,因此智能化技術(shù)的加入就顯得格外重要。智能電機(jī)保護(hù)器的斷相、過流保護(hù)為非模擬電路,其擁有抗干擾性,如結(jié)合雙金屬片、熱電偶可以實(shí)現(xiàn)高速度電機(jī)保護(hù),在此基礎(chǔ)上融入電流互感器、電壓互感器則可以實(shí)現(xiàn)精確控制,滿足當(dāng)前時(shí)代對(duì)電機(jī)保護(hù)的需求[1]。

三、智能電機(jī)保護(hù)器的原理

3.1工作原理。電機(jī)加載一定的電流電壓,信號(hào)經(jīng)過濾波、放大機(jī)得到采樣模擬值,該電流電壓值與單片機(jī)設(shè)定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較,經(jīng)過電流電壓互感器感應(yīng)出相應(yīng)的電流電壓信號(hào),該電流電壓經(jīng)單片機(jī)轉(zhuǎn)換、軟件修正,經(jīng)過各種變送器轉(zhuǎn)化為直流電壓進(jìn)行采樣,最后得到相應(yīng)的電機(jī)電流電壓值。如果所得數(shù)值超限,能夠交流電壓、電流信號(hào)進(jìn)行確認(rèn),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(cè)量的數(shù)值。智能保護(hù)器智能設(shè)定在電機(jī)起動(dòng)穩(wěn)定后,可連續(xù)多次采集電流值,并在此基礎(chǔ)上分析點(diǎn)流下限值與電壓上限值及電壓下限值,根據(jù)電機(jī)功率的不同進(jìn)行參考數(shù)值矯正,自動(dòng)設(shè)定不同的延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間。

3.2檢測(cè)原理。

電機(jī)電路的組成是由電流互感器、電壓互感器、單片機(jī)、運(yùn)放等主要部件及其它附屬組成,智能電機(jī)保護(hù)器檢測(cè)分為電流檢測(cè)與電壓檢測(cè),兩者所負(fù)責(zé)的方面有所不同,具體如以下兩點(diǎn)。

（1）電流檢測(cè)原理:電流檢測(cè)元件是電流互感器,電流互感器感應(yīng)出一定的電流信號(hào),經(jīng)過濾波、運(yùn)算放大器放大,將電機(jī)線穿過電流互感器,修正后得到模擬值,當(dāng)有電流流過電流互感器時(shí)進(jìn)行取樣、轉(zhuǎn)換。

（2）電壓檢測(cè)原理:將電壓互感器輸人端并聯(lián)在電機(jī)電壓檢測(cè)元件是電壓互感器,該信號(hào)經(jīng)過濾波、運(yùn)放放大,在電壓互感器的輸出端感應(yīng)出電壓信號(hào),修正后得到模擬值,最后進(jìn)行取樣、轉(zhuǎn)換。

四、智能電機(jī)保護(hù)器在電機(jī)保護(hù)方面的應(yīng)用策略

4.1借助智能處理系統(tǒng)。系統(tǒng)決定了電機(jī)保護(hù)器是否智能,用智能電機(jī)的保護(hù)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機(jī)保護(hù)器,實(shí)際操作中能夠通過后臺(tái)微機(jī)查看電機(jī)情況,且能夠?qū)﹄姍C(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),通過分析獲取當(dāng)前運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù),據(jù)參數(shù)值了解電機(jī)實(shí)際情況,及時(shí)對(duì)出現(xiàn)情況的電機(jī)進(jìn)行修改以及相應(yīng)調(diào)整。同時(shí)智能電機(jī)保護(hù)器從結(jié)構(gòu)上可以劃分,具體為一體結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu),不同結(jié)構(gòu)的保護(hù)器用途有所不同,首先一體式電機(jī)保護(hù)器,該類型的保護(hù)器更適合在固定柜上進(jìn)行安裝,如開關(guān)柜、控制柜等;而分體式智能電機(jī)保護(hù)器則分為兩個(gè)部分,即互感器與顯示器獨(dú)立,在安裝時(shí)更加靈活,可安裝在新式配電柜中。

4.2應(yīng)用微型單片機(jī)。使用單片機(jī)操縱執(zhí)行系統(tǒng)會(huì)迅速做出相應(yīng)的保護(hù)反應(yīng),并通過顯示裝置呈現(xiàn)出來,而工作人員在對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比以后,則能夠及時(shí)了解電機(jī)的運(yùn)行情況,方便后續(xù)的故障排查。同時(shí)單片機(jī)會(huì)對(duì)變送裝置采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,工作人員若想要知道電機(jī)在實(shí)際工作時(shí)候的電壓、電流以及溫度,需要將所有的電機(jī)參數(shù)輸入到電腦中,并將變送裝置采集的信號(hào)傳送到單片機(jī)的微處理系統(tǒng)中,在電機(jī)實(shí)際工作時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比,以此對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。保護(hù)的電機(jī)設(shè)備一旦發(fā)生故障,單片機(jī)微型處理系統(tǒng)能夠?qū)﹄姍C(jī)設(shè)備進(jìn)行綜合性保護(hù),分析電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)的故障類型,提升電機(jī)設(shè)備維修人員處理故障的效率。

4.3合理應(yīng)用ZDB技術(shù)。ZDB技術(shù)結(jié)合電機(jī)保護(hù)器的產(chǎn)物為ZDB過壓保護(hù)器,其是目前低壓電機(jī)保護(hù)器中先進(jìn)的產(chǎn)品,廣泛適用于35KV及以下電力系統(tǒng)中,其能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)通信、檢測(cè)以及控制等功能,并聯(lián)補(bǔ)償電容器、母線、真空開關(guān)及其它電器設(shè)備,并且能夠?qū)?shù)據(jù)更直觀地呈現(xiàn)給工作人員。ZDB的設(shè)計(jì)新穎、技術(shù)性能合理可靠,能夠設(shè)定額定電壓、啟動(dòng)時(shí)間、過壓欠壓值等參數(shù),選取科學(xué)如果電機(jī)設(shè)備在正常運(yùn)行,LED顯示屏?xí)诠潭ǖ臅r(shí)間內(nèi)循環(huán)監(jiān)控顯示,一旦電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障便能夠顯示電機(jī)設(shè)備的故障代碼,并在此基礎(chǔ)上記憶相應(yīng)參數(shù),極大地提高了產(chǎn)品的保護(hù)性能和抗干擾性,滿足線程電機(jī)操作要求。同時(shí)應(yīng)用中需要檢查三相負(fù)荷線的絕緣情況,嚴(yán)格依照電機(jī)設(shè)備的額定電流,避免電機(jī)設(shè)備的故障給生產(chǎn)企業(yè)帶來損失。

五、ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

ARD智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機(jī)回路，集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應(yīng)各種柜體的安裝?？蛇x配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)通訊需求。

5.1、功能特點(diǎn)

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

■保護(hù)功能包括過載反時(shí)限、過載定時(shí)限、接地、起動(dòng)超時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、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(shí)間、外部故障、起動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間報(bào)警、故障次數(shù)報(bào)警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點(diǎn)。

■5路可編程DO輸出，滿足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，等多種起動(dòng)方式，可通過通訊總線實(shí)現(xiàn)主站對(duì)電動(dòng)機(jī)的遙控“起/停"。

■可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動(dòng)、失壓重起動(dòng)。

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

■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與DCS系統(tǒng)相接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

■具有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動(dòng)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(chǎn)品選型

六、結(jié)束語

電機(jī)智能保護(hù)器能夠有效保障電機(jī)設(shè)備正常地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),在應(yīng)用中可以根據(jù)自身的需要選擇合適的基礎(chǔ),通過智能化手段對(duì)電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),讓工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行故障,保證電機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn):

[1]耿晉中,遲長春,楊鑫,等.分形理論的剩余電流互感器故障自診斷[J].上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào),2018,21(4):48 -52,57.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器).