電動(dòng)機(jī)智能控制器在大型火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

1、電動(dòng)機(jī)智能控制器在大型火力發(fā)電廠中的應(yīng)用1弓|言在現(xiàn)代工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)作為一種拖動(dòng)機(jī)械，成為所有動(dòng)力機(jī)械的基礎(chǔ)， 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(dòng)化生產(chǎn)的要求， 迫切需要開(kāi)發(fā)和完善電動(dòng)機(jī)的控制和保護(hù)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程和大型 機(jī)械的遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、故障診斷以及集中控制等功能。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與電力系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行是分不開(kāi)的，而大型 火力發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位是不可替代的，它的穩(wěn)定和安全的運(yùn)行決定 了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。而火力發(fā)電廠的低壓廠用電部分穩(wěn)定及安全 的運(yùn)行又決定了火電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全。發(fā)電行業(yè)的特點(diǎn)本身就是大通量、滿負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，因而對(duì)電機(jī)設(shè)

2、備 的可靠性和穩(wěn)定性要求極高，一旦發(fā)生事故，必須馬上查找故障原因并及時(shí) 消除，以保證及時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)。在發(fā)電行業(yè)通常一般采用熱繼電器作為電動(dòng)機(jī) 的過(guò)載保護(hù)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。一種新型的智能型電動(dòng)機(jī)控制器（簡(jiǎn)稱為電動(dòng)機(jī)控制器）， 作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件不僅有效的保障了電機(jī)的安全運(yùn)行、徹底取代了熱繼 電器，而且利用先進(jìn)的通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了部分電機(jī)控制的自動(dòng)化，并取得了 顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因此，下面就電動(dòng)機(jī)控制器的工程應(yīng)用作以簡(jiǎn)單介紹。2基本工作原理：智能型（電動(dòng)機(jī)）控制器是最近十多年才發(fā)展起來(lái)的一種新型電子式多 功能電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置。智能型（電動(dòng)機(jī)）控

3、制器（以下簡(jiǎn)稱控制器）。 它用于操作交流50Hz，額定工作電壓至660V，額定電流至250A交流電動(dòng)機(jī)控制回路的接觸器，對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、過(guò)熱、外部故障、堵轉(zhuǎn)過(guò)流、相序、 缺相不平衡、欠壓、過(guò)壓、欠功率、接地或漏電等故障引起的危害予以保護(hù)， 并有測(cè)量、操作控制、自我診斷、維護(hù)管理、總線通訊（遙測(cè)、遙訊、遙調(diào)、 遙控）等功能。具有設(shè)定精度高、節(jié)電、動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是傳 統(tǒng)熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。它通常是由電流互感器、比較電路、單片機(jī)、 或出口繼電器等幾個(gè)部分組成。其基本原理及工作過(guò)程如圖1所示：CT 檢 測(cè)整流率波參 數(shù) 給 定CPU故障記憶信號(hào)顯示故障判斷RS485通訊繼電器輸出比較放

4、大A /D 轉(zhuǎn) 換圖1電動(dòng)機(jī)智能控制器工作原理電流互感器將電動(dòng)機(jī)的電流變化線性地反映至控制器的采樣端口，經(jīng)過(guò) 整流、濾波等環(huán)節(jié)后，轉(zhuǎn)換成與電動(dòng)機(jī)電流成正比的直流電壓信號(hào)、送到相 應(yīng)部分與給定的保護(hù)參數(shù)進(jìn)行比較處理，再經(jīng)單片機(jī)回路處理，推動(dòng)功率回 路，使繼電器動(dòng)作。當(dāng)電機(jī)由于驅(qū)動(dòng)部分過(guò)載導(dǎo)致電流增大時(shí)，從電流互感 器取得的電流信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后得到電壓信號(hào)將增大、此電壓值大于控制器的整 定值時(shí)，過(guò)載回路工作，RC延時(shí)電路經(jīng)過(guò)一定的（可調(diào)）延時(shí)，驅(qū)動(dòng)出口繼 電器動(dòng)作，使接觸器切斷主回路。欠壓及缺相保護(hù)等功能部分，工作原理基 本相同。3系統(tǒng)功能（1）保護(hù)功能。電機(jī)控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的綜合保護(hù)，其具體功能有

5、過(guò)載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)過(guò) 流保護(hù)、欠流保護(hù)、缺相保護(hù)或不平衡保護(hù)、起動(dòng)加速超時(shí)保護(hù)、接地或漏 電保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠功率保護(hù)、溫度保護(hù)、相序保護(hù)和外 部故障保護(hù)。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，控制器通過(guò)顯示操作模塊面板上的液晶顯 示屏，實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的工作電流和電壓。具有通訊功能的電機(jī)控制器在微處 理器空閑時(shí)定時(shí)將采集的信號(hào)通過(guò)Profibus或Modbus總線傳至后臺(tái)通訊管 理機(jī)。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，控制器迅速動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)保存故障類型、時(shí)間以及電機(jī) 運(yùn)行參數(shù)，隨后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)報(bào)告。（2）顯示及操作功能。在現(xiàn)場(chǎng)和控制器一對(duì)一配套使用的顯示操作模塊可以顯示測(cè)量信息，報(bào) 警信息，故障信息，可以進(jìn)行參數(shù)

6、的設(shè)定（保護(hù)定值，系統(tǒng)參數(shù)等），可以 通過(guò)顯示操作模塊面板上的按鍵控制電動(dòng)機(jī)（如起動(dòng)，停車等）。（3）在線監(jiān)測(cè)功能。控制室操作人員可在后臺(tái)微機(jī)上，完成所有控制器的各種保護(hù)整定數(shù)據(jù) 的調(diào)閱、修改和整定。同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)電機(jī)的運(yùn)行負(fù)載和供電電源的質(zhì)量， 為及早發(fā)現(xiàn)過(guò)載和接地故障等，創(chuàng)造了條件。此外，后臺(tái)微機(jī)強(qiáng)大的信息管 理功能，可有效記錄各臺(tái)電機(jī)的型號(hào)、運(yùn)行方式、和歷史維護(hù)記錄，為保證 工藝系統(tǒng)的安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。4選用原則（1）控制器基于微處理器技術(shù)，采用模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品體積小，結(jié) 構(gòu)緊湊，安裝靈活方便，在低壓控制終端MCC柜中，在1/4模數(shù)及以上的各 種抽屜柜中可以直接

7、安裝使用。我們?cè)诠こ虒?shí)踐中由于普遍采用了新型的GCS或MNS系列低壓抽屜式開(kāi) 關(guān)柜，因而創(chuàng)造性的將顯示模塊嵌入式的安裝在開(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)字化的顯示面板也增添了柜面的統(tǒng)一性和美觀性；使得配電室內(nèi)的設(shè)備 運(yùn)行情況及故障狀態(tài)一日了然，極大的方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護(hù)。（2） 電機(jī)控制器按額定工作電壓及電流范圍來(lái)劃，可分為DC24V、 DC110V/DC220V/AC220V 兩種；對(duì)應(yīng)量程為 0.52A、1 5A、1.66.3A、6.3 25A、25100A、63250A等若干等級(jí)，使用時(shí)按照電機(jī)的控制回路工作電 壓及負(fù)

8、載的額定電流選用相應(yīng)的量程范圍即可。在發(fā)電工程應(yīng)用中對(duì)于110KW及以上的電機(jī)，采用在主回路裝設(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)控制器，使大型設(shè)備也得到了有效的控制和保護(hù)。（3）具備RS-485通訊接口的電機(jī)控制器配置時(shí)，可根據(jù)工藝以及DCS 系統(tǒng)連鎖的實(shí)際需要合理安排。在華電滕州新源熱電有限公司二期擴(kuò)建工程 的設(shè)計(jì)上，由于裝置的自動(dòng)化控制要求較高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)重要的電動(dòng)采 用了具有通訊功能的智能型電機(jī)控制器，為電氣操作及工藝運(yùn)行人員通過(guò)微 機(jī)系統(tǒng)在線瀏覽電廠重要電動(dòng)機(jī)的工作情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)進(jìn)度、預(yù)防突發(fā) 事故，做出了重大貢獻(xiàn)。5部分

9、工程設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例在設(shè)計(jì)華電滕州新源熱電有限公司二期擴(kuò)建工程中應(yīng)業(yè)主的要求我們選 用的是蘇州智能配電自動(dòng)化有限公司出品的ST500系列智能型電動(dòng)機(jī)控制器。介紹一下智能型電動(dòng)機(jī)控制器在本工程設(shè)計(jì)應(yīng)用情況。ST503型智能型電動(dòng)機(jī)控制器在汽機(jī)MCC電動(dòng)機(jī)回路的應(yīng)用:如圖2所示：ST-7為控制器的電源模塊可以采用直流和交流同時(shí)供電保 證了控制器供電的可靠性，ST522為控制器的顯示模塊，為現(xiàn)場(chǎng)的各種保護(hù) 參數(shù)的整定和各種測(cè)量參數(shù)的顯示及現(xiàn)場(chǎng)操作提供了方便。若保護(hù)器動(dòng)作， 則故障報(bào)警或跳開(kāi)主接觸器KM，同時(shí)電機(jī)保護(hù)器自保持并顯示故障狀態(tài)，并 將故障信號(hào)通過(guò)通訊方式送至電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)。華電滕州新源熱電有

10、限公司二期擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)原則為：采用通訊方式 將所有狀態(tài)量送至電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)，電氣管理系統(tǒng)留有與DCS通訊的接口； 重要的狀態(tài)量和控制量通過(guò)硬接線進(jìn)入DCS。這種雙重化的方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的 監(jiān)控和保護(hù)起到了可靠安全的作用。圖2采用智能型控制器的電動(dòng)機(jī)控制接線圖6結(jié)束語(yǔ)隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，電廠若要不斷提高自己 生產(chǎn)的效率創(chuàng)造更大的效益，必須擁有自動(dòng)化水平較高的設(shè)備，而控制工程 的造價(jià)又是非常必要的。在發(fā)電工程低壓廠用配電部分采用智能型電動(dòng)機(jī)控 制器解決了這個(gè)矛盾，隨著智能型電動(dòng)機(jī)控制器的技術(shù)不斷成熟，將來(lái)的發(fā) 電廠的低壓電動(dòng)機(jī)的控制和狀態(tài)量均可以通過(guò)通訊的方式進(jìn)入DCS，采用控 制器作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)設(shè)備之后減少了大量的電流互感器、繼電器、按鈕和 信號(hào)燈等設(shè)備的使用，在開(kāi)關(guān)柜抽屜中的安裝模數(shù)的減少，可以減少開(kāi)關(guān)柜 的數(shù)量，從而電氣配電室的占地面積也可適當(dāng)減小。采用通訊方式傳輸電氣 量可大大的節(jié)省控制電纜的使用，