智能型电动机控制器在电厂中的应用

随着科学技术的进步，我国发电厂电机设备的使用量逐步增多，促使电动机的正常运转发挥成为了其他的设备能够正常运转的前提条件，因此能够合理选择和使用电动机控制器是对正常的工业现场生产工作负责的表现，只有在电动机正常发挥其功能的基础上，才能够保证整个行业的工作流程不会受到干扰，可以正常运行。在火力发电厂中，低压电动机的控制原理和应用情况在火力发电厂中一直是一项技术难题[1,2]。

在电厂电机设备的保护设计中，低压电动机的应用及保护配置可采用多种方案进行设计，对于过去采用热继电器、断路器(或熔断器)作为电动机过负荷保护、断相保护、短路保护和控制元件，由于受到通信功能不够灵活等多种条件的约束，已经无法满足日益发展的电厂设备自动化生产的要求，而新型智能电动机控制器可实现重载起动，实现对电动机的温度保护，还提供多种测控功能和多种电动机控制模式，能够满足对电动机的保护控制要求，有效地保障了电机的安全运行。本文以ARD3智能型电动机控制器在发电厂中的实际应用进行具体介绍。

二、电厂对电动机控制器的功能要求

在我国机电行业中，电动机是应用最为广泛的，发电总量中消耗在电动机上的电量就占了很大一部分，而各类风机、水泵、空压机又占电动机所耗电的一半以 上。发电厂电动机的工作环境较恶劣，经常容易发生堵转、短路、断相或长期过载运行等故障[3]，所以控制器要能够对在恶劣环境中工作的电动机进行实时保 护、控制，保证发电厂电动机的正常运行。

根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T 5153-2002)，低压厂用电动机应装设相间短路保护、单相接地保护(或者单相接地短路保护)、过负荷保护、低电压保护、断相保护[4]。因此，电厂 项目需要电压、电流全电量参数测量，并且带通讯功能，控制器需要有自诊断输出、断电输出、故障记录等功能，总结为如下功能：

1、实现完善的电机保护功能

控制器通过采集三相交流电流、三相交流电压、剩余电流、PTC热电阻阻值、电动机电能等电量参数，以及电动机运行过程中的各种运动状态等信号，经控 制器内部处理运算，从而实现对电动机起动超时、过载、阻塞、欠载、断相、三相电流不平衡、剩余电流(接地/漏电)、温度、外部故障、相序、过压、欠压、欠 功率、过功率、tE时间等全面综合保护，进而保证发电厂生产工作的安全连续运行[4]。

2、实现多种电动机控制方式

智能型电动机控制器通过程序控制，实现多种不同的电动机起动控制，采用控制器来实现的操作控制权限包括：1)RS-485通讯接口实现远程控制;2)能够通过显示模块上的按键进行操作控制;3)通过DCS系统控制DI端子实现远程自动控制;4)DI端子现场就地控制。

3、实现现场实时监测电动机运行

电厂通过控制器能够实时观察现场电动机设备在运行过程中的电压、电流、频率等参数以及电动机当前的运行状况，操作显示模块上的按键设置电厂电动机设备的起动方式(可选择手步启动、两步启动、双速启动和保护方式)。

4、实现通讯功能

控制器可通过RS-485通讯接口，经过Modbus-RTU或Profibus-DP通讯协议与上位机管理系统进行通讯连接，将信息在最短时间内 发送给后台管理系统并对故障信息发出报警信号，使操作人员能够第一时间发现故障原因并及时排除故障，实现电厂电动机设备的数据的实时传输功能。

ARD3智能型电动机控制器采用模块化的产品结构形式，包括主体控制模块、互感器模块和显示模块，并可根据工业现场的实际应用选配ARD3智能型电动机控制器的其他功能模块和附件。通过采用ARD3智能型电动机控制器安装在低压开关柜，与转换开关、接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，实现了远程自动控制、现场直接控制、液晶界面参数指示、信号报警、现场总线通信等功能，提高了整个控制回路的可靠性和稳定性的同时降低了操作人员现场调试和维护工作量。通过选配抗晃电模块来实现电路的抗晃电和自起动，当ARD3智能型电动机控制器辅助电源断电时，可以向控制器持续供电10s，同时，选配AC380V电源模块，用于控制器使用AC380V作为辅助电源的场所。

三、 ARD3智能型电动机控制器在发电厂低压电动机保护中的应用 随着电厂DCS系统的大规模推广应用，实现工业现场电动机的远程实时集中监控已经成为实现工业自动化控制的关键点之一，图1为ARD3智能型电动机控制器在电厂应用中的现场总线布局。ARD3智能型电动机控制器为 用户提供RS485(Modbus-RTU/Profibus-DP)通讯接口，可以采集工业现场的电动机的三相交流电压、零序电流、热电阻值、电动机电 能以及状态监控信息，并汇集到现场总线，操作人员可通过上位机实时监控工业现场的运行情况，实现运行人员操作界面的DCS远程操控[5]。