电力系统中电动机智能保护系统探索

电力系统中电动机智能保护系统探索

陈建华 黄倩

陕西华富新能源有限公司 陕西 韩城 715405

摘要：目前，随着我国经济的快速发，电力企业为各项生产生活提供电力支持，而电动机是电力系统中基础性设备，其在电力能源中占有重要地位。社会对电力需求越来越大，使优化电动机，实现智能控制成为电气企业首要待解决问题。电动机自身传动系统简单，应用广泛。但是其自身发生故障后，会导致系统不能稳定运行，给电力企业造成一定经济损失，严重的还会对工作人员造成人身伤害。下文以电力系统电动机智能保护系统研究进行详细分析，旨在为合理使用电动机智能保护系统奠定坚实的基础。

关键词：电力系统;电动机;智能保护系统

引言

电动机保护器是电力系统的重要组成部分，支持发电、供电、用电等多重功能。有关电机保护的控制装置，当前已在所有电力系统或者电动车辆中得以应用，涉及到我国工业建设、农业发展、人民生活、国防建设等多个方面，与人们的生活、工作、人身安全、技术改造、设备更新等密切相关，并以其自动化保护、节能降耗等功效，成为电力系统发展中不可或缺的一部分，与国民经济发展相适应。随着国民经济的快速发展与完善，电动机在各种动力能源中占据重要地位，需求量日益提升。由于电能在生产、作业、控制、使用及运输等方面具有极大便利性，再加上电动机的使用简单、便于操作、性能良好等优势，迅速普及，将人们从繁琐的劳动中解脱出来，实现精细化作业。由于电动机的结构简单、造价低廉、运行维护便捷等机械特性，在各种电力传动系统中广泛应用。如果设备发生故障，既影响工作的顺利开展，也对其自身造成损害，不利于保障人身安全。因此，如果提高对电力系统中的电动机保护作用，尤其是大型异步电机，确保各种生产的高效运行，已成为关键问题。

1电动机保护的发展及研究现状

1.1电子式电动机保护器

随着现代电子工业的发展，一批新型的电子模拟式多功能保护器应运而生。电子式电动机保护己由晶体管发展到集成电路，其功能的设置基木满足低压电动机保护的要求。目前，此类保护器从保护取样上大致分为电压取样型和电流取样型。电压取样型电动机保护器主要针对电动机工作电压进行相应的检测来对电动机进行保护，这样取样的保护主要对电动机的断相、相序变化有一定的保护。电流取样型电动机保护器通过对电动机的线电流的变化检测来对电动机进行断相、过载、堵转、三相不平衡等故障进行相应的保护。电子式保护虽然反应速度快，灵敏度高，功耗小，易构成复杂保护装置，但由于所需相应电子器件较多，在灵活性、可靠性、通用性、调试方便方面较差，存在控制能力低，记忆能力不够和无通信能力等缺点，而这些对一个电动机保护系统而言是非常重要的。

1.2微机型电动机智能保护装置

随着微电子技术和计算机技术的发展，我国的电动机保护技术也由机电式向智能化进行过渡，在集成电路也加入了微处理器和DSP芯片，加强了信号处理功能和通讯功能。这种智能保护器是在综合保护器的基础上发展起来的，它可以同时对电动机断相、过载、短路、欠压、三相不平衡、堵转、漏电等进行保护。它还拥有电流电压显示、故障记忆等功能。另外，智能化电动机保护器还可以与各种传感器配合进行在线检测保护，对电机的各种故障或早期故障进行保护和判断，真正实现了智能检测和控制。当保护器与远程计算机能够实现通讯后，它又有了遥控和遥测的功能，并且能够存储大量的数据，保护装置本身的自动化性能也越来越高。此类保护器节能、动作灵敏、精确度高、保护功能全、重复性好，代表了电动机保护器的发展方向。在国外，早在1975年初，英国GEC公司将微机处理器应用于变电所的控制和自动合闸的情况就已有报道。1979年，美国电气和电子工程师学会(IEEE)的教育委员会组织了第一次世界性的计算机保护研究班。之后，世界各大继电器制造商都先后推出了各种商业性微机保护装置，微机保护逐步趋于实用。在电动机系统微机保护技术方面，德国、美国、日本、英国发展最快。从70年代后期开始，各国都在这个方面做了很多努力，使电动机微机保护技术逐渐成熟起来。

2电力系统中电动机智能保护系统设计

当下我国电力系统中存在多种电动机保护措施，但是其实际应用中效果并不理想，电力系统中对电动机控制效果并不理想。保护性设备自身可靠性较差、保护功能单一性、特性未完善等问题将导致其通信、界面、速度等不能满足电力企业需求。因此，要有针对性的对电动机智能保护系统进行研究分析，以此满足用电用户需求、电力企业需求。在数字信号处理技术不断发展的时代背景下，以数字信号处理实现高效运算，能够优化电力系统电动机智能保系统。要针对单片机、DSP的性价比，合理选择处理器，对微机保护装置进行优化设计。

2.1三相异步电动机保护判据

三相异步电机如图1所示，对其保护，要先找出需保护判据，操作针对现有科研成果进行分析，分析电机保护原理，将其和实际电力系统联系起来，了解电动机的工作原理。同时，要确保电动机智能保护系统具有通用性，能够适用于不同的电力系统当中，确保其保护曲线及保护动作程序和电力规范相吻合，对保护装置中保护曲线进行定制，根据不同电动机需求进行科学修改。

图1西门子三相异步电机示意图

2.2主控模块设计

主控模块为主程序，属系统核心部分，起通过对各个功能性模块调整，对各个参数进行检测、分析并判断，进而实现一系列的保护控制实施。下位机上电，自行系统检测，对CPU、RAM、ROM、A/D等内容自行检测，若发现硬件存在故障，则停止检测及时报警，待恰当处理后，进行系统初始化。电动机送电之前，对其漏电检测，检测供电线路及电动机是否存在漏电风险，若发现电动机或供电线路存在绝缘性问题，则不予供电，并发出警报。在地绝缘电阻高于整定电阻时，可对电动机正常供电。

2.3硬件设计

（1）信号预处理的设计。将现场采集到的各种信号，经过阻容低通滤波器的净化，将信号通过运放电路转变成若电压信号，控制在电路允许范围内。（2）电路设计。在DSP电路中的芯片，是一个高度集成的数字信号处理芯片，但同时配以外围电路，包括时钟电路、电源监控电路以及电源电路等。（3）键盘显示设计。键盘显示电路，是实现人机对话的关键环节，以便在正常时显状态下，呈现系统状态及参数；如果发生故障，则显示故障的类型及参数，配以键盘输入、修改及查询，为操作提供便捷。

结语

随着电力系统的快速发展，现场对电动机保护，尤其是对作用相对重大的大型异步电机的保护要求也越来越高。本论文针对现有微机电动机保护系统的一些不足之处，开发了一种新型的基于DSP平台的数字式电动机微机保护系统。微机式保护采用集成电路和高性能数字信号处理器，提高了数据处理能力，在极短的时间内就能判断出故障类型并做出相应处理。

参考文献

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[2]刘康.基于微处理器技术的电动机智能管理系统在海洋石油平台中的应用研究[J].新技术新工艺,2018(5),P114-116.

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[4]张宗包、袁荣湘、杨娟.微电网智能保护的分区方法[J].电力自动化设备，2018（6）