水泥廠過去一直釆用熱繼電器作為電動機的過載保護和控制元件，但由于元件質量和工藝的限制，已無法滿足日益發(fā)展的工藝自動化的要求。為此，我們選擇了一種新型的電動機智能保護器（簡稱為電機保護器），作為電動機的保護元件，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，實現(xiàn)了部分電機控制的自動化。

原有熱繼電器結構簡單、成本低、體積小、使用方便,但保護功能單一、精度低、動作不穩(wěn)定，容易誤動作或拒動，不能實現(xiàn)集中監(jiān)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機控制器及保護器監(jiān)控管理系統(tǒng)。

下面就電動機保護器的應用作一簡單介紹。

1  電動機保護器及其監(jiān)控系統(tǒng)

1.1電機保護器的工作原理 

1.1.1保護器的硬件設置

電動機保護器帶有標準485接口，采用MODBUS規(guī)約，亦可選配PROFIBUS-DP接口，便于用戶組網(wǎng)。可方便地構成集中式、集散式和分布式控制系統(tǒng)，可以通過增加模擬量輸出模塊，輸出4?20mA模擬量信號給 DCS系統(tǒng)，便于用戶集中控制。保護器基于微處理器技術，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(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用。可與低壓斷路器、接觸器、電動機等電器元件構成電動機控制保護單元。并提供靈活的聯(lián)鎖功能，實現(xiàn)直接保護、電阻降壓、三角形等多種啟動方式。

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，通過人機界面顯示測量和設定參數(shù)，并能對部分參數(shù)進行設置操作，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、通訊等幾個部分組成。釆用交流釆樣技術：可以采樣10倍的電流值，采用雙看門狗設計、性能*數(shù)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，通過采集電流、電壓、漏電、熱電阻，并根據(jù)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(jù)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)生的時候及時切斷電源并存儲供 查詢。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，并通過邏輯判斷決定是否實 行報警，跳閘保護，并提供靈活的聯(lián)鎖功能。

原理框圖見圖1。

1.1.3保護器的功能

溫度保護、過（欠）載保護、過 （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(jiān)控管理系統(tǒng)工作原理

1.2.1系統(tǒng)結構圖（圖2）

1.2.2系統(tǒng)工作原理

profibus總線：德國國家標準DIN 19245和歐洲標準EN5717O的現(xiàn)場總線標準，是一種不依賴廠家的開放式現(xiàn)場總線標準，釆用Profibus的標準后，不同廠商所生產(chǎn)的設備不需要對其接口進行特別調整就可通信。Profibus現(xiàn)場總線為多主從結構，通訊速率可以達到12M。

modbus總線:modbus是低成本的通用、低速現(xiàn)場總線標準。

其中modbus總線的保護器通過通訊管理機接入監(jiān)控網(wǎng)絡,profibus總線直接接入服務器網(wǎng)絡，服務器與工程師站、操作員站通過交換機連接在同一個網(wǎng)絡內。

服務器通過現(xiàn)場總線采集各電 機的運行工況，并為工程師站和操作員站提供服務。

1.2.3系統(tǒng)特點

(1)系統(tǒng)拓撲結構直觀顯示。

(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 器的各個報警信息。

(3)各電機保護整定數(shù)據(jù)的調

閱、修改和整定。

(4)完善的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、實時數(shù) 據(jù)、潮流曲線)、電能統(tǒng)計、供電質量分析、負載分析可及早發(fā)現(xiàn)過載和接地等故障。

(6)多媒體報警及故障追憶。

(7)故障未發(fā)生時提前報警。

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

2  選用原則

(1)電機保護器按結構形式來劃 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，如老式開關柜或GGD柜改造，可將保護器直接固定在安裝面板上，通過饋出電纜穿芯即可。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關柜安裝。

在工程實踐中由于普遍釆用了新型的多米諾式或GCK系列低壓抽屜式開關柜，因而將顯示表頭嵌入安 裝在開關抽屜的活動面板內，這樣既簡化了柜內接線，又方便了系統(tǒng)隨時 調整、設定參數(shù)和顯示、監(jiān)控。同時數(shù)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(tǒng)檢修維護。

(2)電機保護器按額定工作電壓及電流范圍來劃分，可分為AC380V、AC220V兩種；對應量程為6A、60A 等級，使用時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(xiàn)代水泥工廠采用大型電機較多，為方便互換性及減少備件的種類，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  安科瑞電動機保護器介紹

安科瑞ARD3 智能型電動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(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(jù)需要選配其他功能模塊，與接觸器、電動機起動器等電器元件一起構成電動機控制保護單元，保護器具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。用戶在現(xiàn)場安裝時，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(shù)）和增選測量（電壓、功率、相序、剩余電流（漏電流）），同時具有起動超時、過載、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、 過壓、欠壓、欠功率、過功率、tE時間等電動機綜合保護功能。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 無源干節(jié)點輸入，信號電源采用內置 DC24V 電源。5 路 DO 輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現(xiàn)遠程主站對電動機進行實時遙控“起/停”操作。抗晃電確保電動機運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機分批重起。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(tǒng)相接，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控。具有系統(tǒng)時鐘和 20 次故障記錄功能，系統(tǒng)時鐘記錄當前時間（日、時、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(guī)元件，減少了柜內電纜連接及現(xiàn)場施工量，其運行可靠性以及功能綜合性的性價比也遠高于傳統(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域。

4 結束語

綜上所述，電動機保護器及監(jiān)控系統(tǒng)在水泥企業(yè)得到越來越廣泛的使用，這對預防與杜絕電機燒毀，降低生產(chǎn)成本，確保設備運轉起著很重要的作用。