水泥廠過(guò)去一直釆用熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)和控制元件，但由于元件質(zhì)量和工藝的限制，已無(wú)法滿足日益發(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(jī)智能保護(hù)器（簡(jiǎn)稱(chēng)為電機(jī)保護(hù)器），作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件，并取得了一定的使用經(jīng)驗(yàn)。釆用電機(jī)綜合保護(hù)裝置，不但有效保障了電機(jī)的安全運(yùn)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(xiàn)了部分電機(jī)控制的自動(dòng)化。

原有熱繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、使用方便,但保護(hù)功能單一、精度低、動(dòng)作不穩(wěn)定，容易誤動(dòng)作或拒動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，一些電機(jī)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(jī)控制器及保護(hù)器監(jiān)控管理系統(tǒng)。

下面就電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單介紹。

1  電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及其監(jiān)控系統(tǒng)

1.1電機(jī)保護(hù)器的工作原理 

1.1.1保護(hù)器的硬件設(shè)置

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器帶有標(biāo)準(zhǔn)485接口，采用MODBUS規(guī)約，亦可選配PROFIBUS-DP接口，便于用戶(hù)組網(wǎng)?？煞奖愕貥?gòu)成集中式、集散式和分布式控制系統(tǒng)，可以通過(guò)增加模擬量輸出模塊，輸出4?20mA模擬量信號(hào)給 DCS系統(tǒng)，便于用戶(hù)集中控制。保護(hù)器基于微處理器技術(shù)，釆用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝，在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)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(jī)等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元。并提供靈活的聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)直接保護(hù)、電阻降壓、三角形等多種啟動(dòng)方式。

保護(hù)器主要由主體模塊和各種輔助模塊組成，主體模塊完成測(cè)量、保護(hù)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(hù)器的顯示和主體模塊

顯示模塊：基于LPC2134（arm7）平臺(tái)，通過(guò)人機(jī)界面顯示測(cè)量和設(shè)定參數(shù)，并能對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)置操作，查看運(yùn)行的工況，故障信息、報(bào)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(shè)計(jì)、性能*數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）可擴(kuò)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(jù)電機(jī)特性和 設(shè)定的運(yùn)行方式計(jì)算電機(jī)的運(yùn)行工況，并且根據(jù)設(shè)定的保護(hù)定值判斷是否做保護(hù)還是報(bào)警提示，當(dāng)保護(hù)事件 發(fā)生的時(shí)候及時(shí)切斷電源并存儲(chǔ)供 查詢(xún)。對(duì)顯示模塊提供通訊接口，對(duì) 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(jī)電流，電壓，接觸器狀態(tài)，電機(jī)溫度 等信號(hào)，并通過(guò)邏輯判斷決定是否實(shí) 行報(bào)警，跳閘保護(hù)，并提供靈活的聯(lián)鎖功能。

原理框圖見(jiàn)圖1。

1.1.3保護(hù)器的功能

溫度保護(hù)、過(guò)（欠）載保護(hù)、過(guò) （欠）壓保護(hù)、頻率保護(hù)、斷相保護(hù)、相 序保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、漏電、接地保護(hù)等，端子功能可編程。

1.2監(jiān)控管理系統(tǒng)工作原理

1.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（圖2）

1.2.2系統(tǒng)工作原理

profibus總線：德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN5717O的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種不依賴(lài)廠家的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，釆用Profibus的標(biāo)準(zhǔn)后，不同廠商所生產(chǎn)的設(shè)備不需要對(duì)其接口進(jìn)行特別調(diào)整就可通信。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線為多主從結(jié)構(gòu)，通訊速率可以達(dá)到12M。

modbus總線:modbus是低成本的通用、低速現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

其中modbus總線的保護(hù)器通過(guò)通訊管理機(jī)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),profibus總線直接接入服務(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(jī)連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

服務(wù)器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線采集各電 機(jī)的運(yùn)行工況，并為工程師站和操作員站提供服務(wù)。

1.2.3系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直觀顯示。

(2)各電機(jī)的運(yùn)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(hù) 器的各個(gè)報(bào)警信息。

(3)各電機(jī)保護(hù)整定數(shù)據(jù)的調(diào)

閱、修改和整定。

(4)完善的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，可以 查看各設(shè)備的管理信息和報(bào)警、故障信息。

(5)運(yùn)行分析(歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)、潮流曲線)、電能統(tǒng)計(jì)、供電質(zhì)量分析、負(fù)載分析可及早發(fā)現(xiàn)過(guò)載和接地等故障。

(6)多媒體報(bào)警及故障追憶。

(7)故障未發(fā)生時(shí)提前報(bào)警。

(8)采用高速profbus總線，數(shù)據(jù)采集及時(shí)；采用modbus總線，成本低廉。

2  選用原則

(1)電機(jī)保護(hù)器按結(jié)構(gòu)形式來(lái)劃 分，一般分為一體式和分體式兩種。

前者是獨(dú)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(hù)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(nèi)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(nèi)，這樣既簡(jiǎn)化了柜內(nèi)接線，又方便了系統(tǒng)隨時(shí) 調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控。同時(shí)數(shù)字化的顯示面板使得配電室內(nèi)的設(shè) 備運(yùn)行情況及故障狀態(tài)一目了然，大大方便了系統(tǒng)檢修維護(hù)。

(2)電機(jī)保護(hù)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(duì)應(yīng)量程為6A、60A 等級(jí)，使用時(shí)按照電機(jī)的控制回路工作電壓及負(fù)載的額定電流選用相應(yīng)的量程范圍即可。

在工程應(yīng)用中，現(xiàn)代水泥工廠采用大型電機(jī)較多，為方便互換性及減少備件的種類(lèi)，對(duì)于110KW及以上的電機(jī)，一般均釆用在主回路裝設(shè) (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(jī)保護(hù)器，使大型設(shè)備的電機(jī)也得到了有效控制和保護(hù)。

3  安科瑞電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹

安科瑞ARD3 智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是一種電機(jī)保護(hù)與控制的設(shè)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(jī)。產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和 1/4 模數(shù)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(jié)構(gòu)形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據(jù)需要選配其他功能模塊，與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件一起構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，保護(hù)器具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。用戶(hù)在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，主體控制模塊采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌方式安裝，顯示模塊采用嵌入式安裝。 

ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器集成了電流互感器，測(cè)量功能分為基本測(cè)量（電流參數(shù)）和增選測(cè)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(zhuǎn)、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(jī)綜合保護(hù)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(jié)點(diǎn)輸入，信號(hào)電源采用內(nèi)置 DC24V 電源。5 路 DO 輸出，滿足直接起動(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)通訊總線可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主站對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)遙控“起/停”操作。抗晃電確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)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(jī)分批重起。具有標(biāo)準(zhǔn)的 RS-485 通訊接口，采用 Modbus_RTU、Profibus_DP 通訊協(xié)議，保證了上位機(jī)通訊的快速可靠。具有DC4-20mA 模擬量輸出接口，直接與 DCS 系統(tǒng)相接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。具有系統(tǒng)時(shí)鐘和 20 次故障記錄功能，系統(tǒng)時(shí)鐘記錄當(dāng)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(hào)燈、熱繼電器、電量變送器等常規(guī)元件，減少了柜內(nèi)電纜連接及現(xiàn)場(chǎng)施工量，其運(yùn)行可靠性以及功能綜合性的性?xún)r(jià)比也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)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(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及監(jiān)控系統(tǒng)在水泥企業(yè)得到越來(lái)越廣泛的使用，這對(duì)預(yù)防與杜絕電機(jī)燒毀，降低生產(chǎn)成本，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)起著很重要的作用。