水泥廠(chǎng)過(guò)去一直釆用熱繼電器作為電動(dòng)機的過(guò)載保護和控制元件，但由于元件質(zhì)量和工藝的限制，已無(wú)法滿(mǎn)足日益發(fā)展的工藝自動(dòng)化的要求。為此，我們選擇了一種新型的電動(dòng)機智能保護器（簡(jiǎn)稱(chēng)為電機保護器），作為電動(dòng)機的保護元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗。釆用電機綜合保護裝置，不但有效保障了電機的安全運行，取代了原有釆用熱繼電器方案，而且利用可靠的通訊技術(shù)，實(shí)現了部分電機控制的自動(dòng)化。
原有熱繼電器結構簡(jiǎn)單、成本低、體積小、使用方便,但保護功能單一、精度低、動(dòng)作不穩定，容易誤動(dòng)作或拒動(dòng)，不能實(shí)現集中監控，一些電機智能裝置的生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)多年的努 力，生產(chǎn)并推廣使用了智能型電動(dòng)機控制器及保護器監控管理系統。
下面就電動(dòng)機保護器的應用作一簡(jiǎn)單介紹。
1 電動(dòng)機保護器及其監控系統
1.1電機保護器的工作原理
1.1.1保護器的硬件設置
電動(dòng)機保護器帶有標準485接口，采用MODBUS規約，亦可選配PROFIBUS-DP接口，便于用戶(hù)組網(wǎng)?？煞奖愕貥嫵杉惺?、集散式和分布式控制系統，可以通過(guò)增加模擬量輸出模塊，輸出4?20mA模擬量信號給 DCS系統，便于用戶(hù)集中控制。保護器基于微處理器技術(shù)，釆用模塊化設計結構，產(chǎn)品體積小，結構緊湊，方便安裝，在低壓控制終端柜和1/4模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用?？膳c低壓斷路器、接觸器、電動(dòng)機等電器元件構成電動(dòng)機控制保護單元。并提供靈活的聯(lián)鎖功能，實(shí)現直接保護、電阻降壓、三角形等多種啟動(dòng)方式。
保護器主要由主體模塊和各種輔助模塊組成，主體模塊完成測量、保護等主要功能，輔助模塊是與主體模塊相配合，主要有顯示模塊、外置電流互感器、外置漏電互感器等。
1.1.2保護器的顯示和主體模塊
顯示模塊：基于LPC2134（arm7）平臺，通過(guò)人機界面顯示測量和設定參數，并能對部分參數進(jìn)行設置操作，查看運行的工況，故障信息、報警 信息，顯示模塊釆用液晶顯示方式。主體顯示部分由點(diǎn)陣式液晶組成，并使用全中文菜單。
主體模塊：它由電流、電壓、溫度 采樣電路、端子按鈕釆集電路、DSP、出口繼電器、顯示接口、通訊等幾個(gè)部分組成。釆用交流釆樣技術(shù)：可以采樣10倍的電流值，采用雙看門(mén)狗設計、性能*數字信號處理器（DSP）可擴展和集成度高，其中軟件分為電壓、電流、溫度、漏電、接觸器等DI狀態(tài)采集，通過(guò)采集電流、電壓、漏電、熱電阻，并根據電機特性和 設定的運行方式計算電機的運行工況，并且根據設定的保護定值判斷是否做保護還是報警提示，當保護事件 發(fā)生的時(shí)候及時(shí)切斷電源并存儲供 查詢(xún)。對顯示模塊提供通訊接口，對 外提供modbus .profibus通訊接口。硬件上通過(guò)電流互感器非接觸采集電 機電流，電壓，接觸器狀態(tài)，電機溫度 等信號，并通過(guò)邏輯判斷決定是否實(shí) 行報警，跳閘保護，并提供靈活的聯(lián)鎖功能。
原理框圖見(jiàn)圖1。
1.1.3保護器的功能
溫度保護、過(guò)（欠）載保護、過(guò) （欠）壓保護、頻率保護、斷相保護、相 序保護、不平衡保護、堵轉、漏電、接地保護等，端子功能可編程。
1.2監控管理系統工作原理
1.2.1系統結構圖（圖2）
1.2.2系統工作原理
profibus總線(xiàn)：德國國家標準DIN 19245和歐洲標準EN5717O的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，是一種不依賴(lài)廠(chǎng)家的開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)標準，釆用Profibus的標準后，不同廠(chǎng)商所生產(chǎn)的設備不需要對其接口進(jìn)行特別調整就可通信。Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)為多主從結構，通訊速率可以達到12M。
modbus總線(xiàn):modbus是低成本的通用、低速現場(chǎng)總線(xiàn)標準。
其中modbus總線(xiàn)的保護器通過(guò)通訊管理機接入監控網(wǎng)絡(luò ),profibus總線(xiàn)直接接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)器與工程師站、操作員站通過(guò)交換機連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )內。
服務(wù)器通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)采集各電 機的運行工況，并為工程師站和操作員站提供服務(wù)。
1.2.3系統特點(diǎn)
(1)系統拓撲結構直觀(guān)顯示。
(2)各電機的運行工況顯示：溫 度、電流、電壓、零序電流、不平衡度、 功率、頻率、電能、接觸器狀態(tài)、保護 器的各個(gè)報警信息。
(3)各電機保護整定數據的調
閱、修改和整定。
(4)完善的數據存儲機制，可以 查看各設備的管理信息和報警、故障信息。
(5)運行分析(歷史數據、實(shí)時(shí)數 據、潮流曲線(xiàn))、電能統計、供電質(zhì)量分析、負載分析可及早發(fā)現過(guò)載和接地等故障。
(6)多媒體報警及故障追憶。
(7)故障未發(fā)生時(shí)提前報警。
(8)采用高速profbus總線(xiàn)，數據采集及時(shí)；采用modbus總線(xiàn)，成本低廉。
2 選用原則
(1)電機保護器按結構形式來(lái)劃 分，一般分為一體式和分體式兩種。
前者是獨立的整體，適合于固定柜安裝，如老式開(kāi)關(guān)柜或GGD柜改造，可將保護器直接固定在安裝面板上，通過(guò)饋出電纜穿芯即可。后者由于互感器部分與顯示部分分為兩體, 可在一定范圍內任意安置，故非常適合于新型的抽屜式開(kāi)關(guān)柜安裝。
在工程實(shí)踐中由于普遍釆用了新型的多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開(kāi)關(guān)柜，因而將顯示表頭嵌入安 裝在開(kāi)關(guān)抽屜的活動(dòng)面板內，這樣既簡(jiǎn)化了柜內接線(xiàn)，又方便了系統隨時(shí) 調整、設定參數和顯示、監控。同時(shí)數字化的顯示面板使得配電室內的設 備運行情況及故障狀態(tài)一目了然，大大方便了系統檢修維護。
(2)電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來(lái)劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應量程為6A、60A 等級，使用時(shí)按照電機的控制回路工作電壓及負載的額定電流選用相應的量程范圍即可。
在工程應用中，現代水泥工廠(chǎng)采用大型電機較多，為方便互換性及減少備件的種類(lèi)，對于110KW及以上的電機，一般均釆用在主回路裝設 (口/5)電流互感器的方式，將一次電流變?yōu)樾∮?A的二次電流，再接入量程為6A的電機保護器，使大型設備的電機也得到了有效控制和保護。
3 安科瑞電動(dòng)機保護器介紹
安科瑞ARD3 智能型電動(dòng)機保護器是一種電機保護與控制的設備，適用于額定電壓至 AC 690V、額定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動(dòng)機。產(chǎn)品體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和 1/4 模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動(dòng)化水平。
ARD3 采用模塊化的產(chǎn)品結構形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據需要選配其他功能模塊，與接觸器、電動(dòng)機起動(dòng)器等電器元件一起構成電動(dòng)機控制保護單元，保護器具有遠程自動(dòng)控制、現場(chǎng)直接控制、面板指示、信號報警、現場(chǎng)總線(xiàn)通信等功能。用戶(hù)在現場(chǎng)安裝時(shí)，主體控制模塊采用標準導軌方式安裝，顯示模塊采用嵌入式安裝。
ARD3智能型電動(dòng)機保護器集成了電流互感器，測量功能分為基本測量（電流參數）和增選測量（電壓、功率、相序、剩余電流（漏電流）），同時(shí)具有起動(dòng)超時(shí)、過(guò)載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）、溫度、外部故障、相序、 過(guò)壓、欠壓、欠功率、過(guò)功率、tE時(shí)間等電動(dòng)機綜合保護功能。輔助電源支持 AC 85V～265V/DC 110V～350 或 AC 380V±10%（需另配 380V 電源模塊）。 9 路 DI 無(wú)源干節點(diǎn)輸入，信號電源采用內置 DC24V 電源。5 路 DO 輸出，滿(mǎn)足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，軟起動(dòng)等多種起動(dòng)方式，通過(guò)通訊總線(xiàn)可實(shí)現遠程主站對電動(dòng)機進(jìn)行實(shí)時(shí)遙控“起/停”操作?？够坞姶_保電動(dòng)機運行不間斷，重起動(dòng)功能在短時(shí)欠壓、失壓時(shí)用于電動(dòng)機分批重起。具有標準的 RS-485 通訊接口，采用 Modbus_RTU、Profibus_DP 通訊協(xié)議，保證了上位機通訊的快速可靠。具有DC4-20mA 模擬量輸出接口，直接與 DCS 系統相接，可實(shí)現對現場(chǎng)設備的監控。具有系統時(shí)鐘和 20 次故障記錄功能，系統時(shí)鐘記錄當前時(shí)間（日、時(shí)、分、秒），故障記錄功能記錄故障原因。顯示部分采用全中文液晶顯示。AED3可以替代各種電量表、信號燈、熱繼電器、電量變送器等常規元件，減少了柜內電纜連接及現場(chǎng)施工量，其運行可靠性以及功能綜合性的性?xún)r(jià)比也遠高于傳統方案 ，該產(chǎn)品可適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等各領(lǐng)域。
4 結束語(yǔ)
綜上所述，電動(dòng)機保護器及監控系統在水泥企業(yè)得到越來(lái)越廣泛的使用，這對預防與杜絕電機燒毀，降低生產(chǎn)成本，確保設備運轉起著(zhù)很重要的作用。
