浅谈电力系统中电动机智能保护系统设计

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：电动机是电力企业中基础性机电设备，其实际运行中受多方面因素影响，运行中可能

会出现一系列故障，导致电动机出现问题，影响电力系统稳定生产，甚至会导致安全事故发生。因此，研究电力系统中电动机智能保护系统，是降低电动机故障发生的有效措施，文章对电动机智能保护系统的硬件 DSP 及网络软件设计深入分析， 旨在为实际电力系统中应用电动机智能保护系统提供有力参考。

关键词：电力系统；电动机；智能保护；系统

0 引言

      我国经济快速发展中，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。

1 电动机保护系统发展及现状

      电动机保护装置发展中，经历不同时期变化，开始其为机械式双金属热继电器，经科学技术进步影响，后发展为双金属温度开关保护，当下，电动机保护系统已经发展现代化电子式电动机控制。

1.1 机械式双金属热继电器保护

热继电器（如图1所示）是20世纪50年代由苏联引进的金属片机械式电动机保护设备，该设备能够实现对电动机过载运行合理保护，自身具有反时限性，结构简便。但是该设备自身功能具有单一性，热继电器自身特热量时间常数小，对于一些特殊电动机（大惯量、重载起动）不能适用，容易出现堵转保护现象。

1.2 电子式电动机保护装置

      在电子技术成熟的工业时代，以电子模拟为支持的多功能保护装置替代了机械式双金属热继电器保护。电子式电动机发展已久，开始为晶体管支持下的电子式电动机，后发展到以集成电路为支持，可满足低压电动机保护需求的功能性电子式电动机。当今时代背景下，电子式电动机保护装置已经不单单是保护取样，其更多的在于电压取样及电流取样两种形式。

1.3 微机型电动机保护装置

      微机型电动机保护装置技术是在微机技术及计算机技术支持下，将电动机机电控制向自动化智能控制过渡体现。将集成电路融入到微型处理器及DSP芯片中，可以实现高效率的信号处理及通讯工作。智能化保护装置以综合保护装置为支持，可以实现对电机的断相、过载、短路、欠压、三相不平衡、堵转、漏电等监测及控制。此外，这种微机型电动机保护装置能够和不同的传感器配合工作，对电动机实现在线检测，对电动机存在故障或早期故障判断并保护，实现远程检测和智能控制。在保护装置和远程计算机数据交互后，其自身实现遥感、遥控功能，储存大量实时数据，同时提高控制系统自动化水平。

2 电力系统电动机智能保护内容

2.1 短路

      短路保护应遵从相敏保护原则，将起动电流及短路电流区分恰当，确保系统保护的可行性。例如，在鼠笼式三相异步电动机保护上，其额定功率为工作电流5倍。电磁保护装置中，要脱离起动电流工作，若电动机容量大，起动电流将会接近电动机短路电流。不能单纯分析电流辐射值，避免不合理判断引起拒动或误动现象。在电动机启动时，功率因数较小，线路短路后，电感效应较低，相应功率因数较大。

2.2 过载

      过载保护中，应遵循自适应反时限保护，以规范操作获取β（过载倍数），根据电动机容许过载时间（t），以：

t=1500ln（β2-α） （1）

      通过此公式计算实际允许过载时间量，在考虑到实际允许过载时间量的同时，还要考虑到热积累的升温问题，以

t2=β22/β12xt1（t1-△t） （2）

      以上述公式，计算允许过载时间，以强化对电动机过载保护，实现冷态及热态积分，从而达到应用长时间电动机冷态特征的目的。

2.3 断相

      实际的断相保护中，其短路则存在正序电流分量和负序电流分量。设计可利用这一优势，使故障发生可形成对电流的充分保护，设计科学保护装置。保护装置中，可以反映故障分量，实现对故障整定值的简化选择，提高装置的整体整体灵活性。传统负序保护其主要是应用负序电流过滤器，以此获取信号信息，传统负序保护输入和负序电流有必要联系。若采用传统负序保护，则需应用硬件滤序器，其硬件设备上成本消耗多大，参数调试复杂，可行性较差。应以智能化保护装置为支持，以交流采样为的主要方式，获取瞬时值，进而对采样频率、负序分量等内容进行优化处理，确保系统稳定。

2.4 电压

      电压保护上，其分为失压保护、欠压保护及过压保护等。对于过压保护及欠压保护，在一定延时后，单片机将发出跳闸命令，消除过压及欠压干扰。若电源电压消失，则电力系统电动机会发生停车，引起失压保护。失压保护下电源恢复正常工作，但是电动机将不再自动开启或解除闭锁。电动机开启之前，应检测供电线路是否正常。若发现断相故障，则要以信号方式闭锁回路，电机不再启动，同时对故障进行报警，显示故障。若*，则电动机正常启动。

3.安科瑞智能电动机保护器介绍

3.1产品介绍

      智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有RS485远程通讯接口，DC4-20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。

3.2技术参数

4.2.1数字式电动机保护器

4.2.2模块式电动机保护器

3.3产品选型

4.结束语

      综上所述，对电力系统中电动机智能保护系统的分析，要了解电动机保护系统发展及现状，了解电力系统电动机智能保护内容，再次基础上分析电力系统中电动机智能保护系统设计内容。当下电力系统持续发展中，应重视对电动机的保护，针对异步电动机实施智能化保护。通过应用DSP数字保护系统及计算机网络技术，实现高校的信号处理，以集成电路为支持，提高保护装置计算能力，进而实现对电动机故障的迅速参照和处理，确保电动机稳定工作，促进我国电力企业可持续发展。

参考文献

[1]冯星辉， 张修太 ，翟亚芳.智能型低压电动机保护装置的研究与设计 [J]. 电子器件 ,2015(3),P671-675.

[2]张 倩.电力系统中电动机智能保护系统探索

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

作者简介：

简婷，女，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电。