EMCA2013，40（2
言穆昀
(中国市政工程华北设计研究总院，天津300074)
摘要：智能型电动机保护器具有保护和通信功能，渐渐替代了传统的热继电器，并进入普及阶段。现代化市政行业中利用智能型电动机保护器的网络通信功能可实现组网需求，大大简化了现场接线，提高了管理水平。 关键词：智能型电动机保护器；网络通信控制器；组网；DCS系统 中图分类号：TM307+．3文献标志码：A文章编号：1673-6540（2013）02-0062-03
Application of Intelligent Motor Relaying
车库翻板门
Device in Network Deployment
YAN Muyun
（North China Municipa Engineering Design and Research Institute，Tianjin300074，China）
Abstract：The function of protection and telecommunication was realized by the intelligent motor relaying device，which gradually took the place of the thermal relays，moreover it was went in popularization．The requirement of the network deployment could be realized by the function of the internet telecommunication of the intellgent motor relaying device in the modern municipal field．The wive splice on-site was largely simplized，management level was enhanced．Key words：intelligent motor relaying device；internet telecommunication controller；network deployment；DCS system
0引言
在现代化市政行业中，电动机是一切动力机械的基础，随着工艺控制的进步和自动化程度的提高，迫切需要完善电动机的保护和控制功能，以实现对生产过程和机械设备的遥控、遥测、遥调及故障诊断等。同时，市政行业本身就是大通量、满负荷连续运转，对电动机设备的可靠性要求很高，一旦发生
事故，必须马上查原因并及时消除，恢复生产。在以往的行业设计中一直采用断路器、接触器和热继电器完成电动机的短路和过载保护，通过中间继电器的逐级搭接，输出和接收PLC信号，以实现远方集中控制。这样做，首先是设计接线繁杂，造成误动作；其次是出线电缆多，造成敷设困难；三是受到热继电器等元件质量的限制，常造成电动机烧毁，给企业增加了劳动强度和经济损失。故电动机的保护和控制在企业安全生产中起到举足轻重的作用。
1传统的电动机保护及存在的问题我国《通用用电设备配电设计规范》规定：“交流电动机应装设短路保护和接地故障保护，并应根据具体情况分别装设过载保护、断相保护和低电压保护”。对电动机短路保护一般采用熔断器或断路器瞬动过电流脱扣器。这种保护一旦动作，电动机将基本烧毁（定子线圈短路或接地）。对于“过载、断相、低电压”这种不正常的工作状态，使用者可以靠保护电路自动切除或人工发现后手动切除。绝大多数电动机过载保护常采用热继电器或断路器的长延时过电流脱扣器，其整定电流按电动机额定电流的1.05 1.2倍整定，并保证正常起动时不动作。对断相保护一般采用热继电器。对低电压保护，一般采用断路器的低电压脱扣器或起动器线圈。可见，在传统的电动机保护中，热继电器是个关键性元件。
热继电器就是利用热元件（两种不同热膨胀系数的金属片）通过电流时产生热量使双金属片弯曲，从而推动弹簧瞬跳机构动作的过流继电器，其整定电流是通过凸轮位置的改变，从而调整推杆的起始位置和弹簧的弹力来达到的。热继电器属电流信号的间接保护，具有成本低等优点，但是
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2013，40（2）运行与保护
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其本身也存在着对立面。例如：低倍过载反时限动作和极限过载应及时动作与6倍过载定时限内应不动作的矛盾，以及断相过载及时动作与三相不平衡应稳定的矛盾。同时，热继电器易受外部环境温度影响，电流调整不方便，并且不精准。因此，国家淘汰了落后的JR0、JR9、JR14、JR15、JR16-A、B、C、D等系列热继电器。
2智能型电动机综合保护器
随着现代电子技术的高速发展，智能型电动机综合保护器应运而生。它采用16位工业级微处理器（CP
U）和网络技术，通过采集三相交流电流、电压、零序电流、热电阻、4 20mA模拟量和多路开关量等信号，经软件模拟热积累过程，再按各种保护特性、测量数据、控制逻辑进行智能化处理比较，从而达到保护、控制、测量于一体，通过组网还可以实现在线监测。
（1）保护功能：它具有起动超时保护、过（轻）载保护、缺相或三相不平衡保护、过（欠）电压保护、短路和堵转保护、漏电保护（外接漏电电流互感器）和单相接地保护（三相电流矢量叠加计算得到中性电流）等十余项。特别是它的外部保护和漏电保护对市政行业中潜水电机的保护有着非常现实的意义，它既保证了电动机设备的安全运行，又确保了员工的人身安全。
（2）控制功能：它可以满足各种起动控制方式，如直接起动、双向双速起动、电阻降压起动、星三角降压起动、自耦变压器降压起动等。具有多路开关量输入（出），可以就地方便地进行操作、调试等工作，还可以通过RS-485通信接口实现计算机后台监控管理中的“遥信”和“遥控”功能，对电动机进行远程起、停控制。
（3）测量功能：它可以对该电机回路的电流和电压进行交流采样，具体可以测量回路中的三相电流、电压、功率、功率因数、频率等电力参数，通过显示模块就地显示，并可以通过RS-485通信接口实时传输到计算机后台监控管理系统中，从而实现“遥测”功能。
（4）在线监测功能：它具有通信模块，可方便地接入现场总线网络中，这样控制室操作人员在后台
微机上就可以完成所有保护器的各种保护整定数据的调阅、修改和整定。同时，在线监测电机的运行负载和供电电源的质量，为及早发现过载和接地故障等创造了条件。此外，后台微机强大的信息管理功能，可有效记录各台电动机的型号、运行方式和历史维护记录，为保证工艺系统的安全生产、减少事故停车提供了可靠依据。
（5）保护逻辑框图如图1所示
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图1保护逻辑框图
3智能型电动机保护器的组网应用
3.1组网
作为电动机综合保护器个体设备，实现就地保护是其基本功能，但从工厂低压电力系统自动化层面来看，其智能通信方面的功能也特别重要。
以前电动机的电气参数（I、U、P等）是通过变送器送至DCS模拟量采集板的，而电动机的状态参数（故障、运行等）是通过硬接线方式接入到DCS的开关量采集板的，就控制而言，则是由DCS的开关量输出板卡接至电气设备的开关控制回路中。由于工厂电动机多，如果每台设备的模拟量和信号量都是靠硬接线方式输入/输出，必定造成系统成本高，设计、施工复杂，日常维护困难等。
因此，换个角度来看问题，将电动机保护器纳入工厂低压电气监控管理系统，构成DCS系统的一个独立子系统：利用电动机保护器的RS-485通信接口，采用低速的485/Modbus网络，通过网络通信管理机进行协议转换，实现高速网络传输。
（1）间隔层：电动机保护器把模拟量、开关量数字化，实现测量、控制功能，并能上行发送测量和其他信息，接收命令下传信息。
（2）前置层：网络通信控制器也称“通信管理机”、“DPU”或“网关”，标准的通信接口规约，
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降噪咪头36
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运行与保护
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采集各个测控单元的上传信息，并下达控制命令，把数据汇总后再上传至DCS系统。
（3）站端控制层：实现电气设备的遥信、遥控、遥测和遥调功能，通过监控组态软件对设备运行状态进行实时监控、电气参数实时测量、事故异常报警、事故记录和打印、各种图表汇总等，同时还可以与上级系统通信。
3.2应用
热熔胶网膜以丹东华通设备为例，说明组网在市政工程中的应用。
包头市北郊污水处理厂升级改扩建工程：新建2座变电站，改造1座变电站，同时还有为工艺设备提供现场供配电和控制。
基于每个站点的监控数据量相对较少的特点，设计成“分层分布式网络架构”，采用2000R +型网络通信管理机，实现对智能仪表的集中管理，整理优化后的数据通过光纤以太网络上送至监控中心。
（1）变电站：系统由安装在抽屉柜内的PDM 系列电动机保护控制器50台、智能仪表110台、2000R+型网络通信管理机8台和监控主机组成。现场层设备接口：RS-485，标准的Modbus通信规约；现场层网络结构：总线单网形式；现场层数据传媒介质：屏蔽双绞线；设计总线带载标准：每条总线20台智能设备的标准；前置通信层网络结构：总线单网形式；前置通信层数据传媒介质：4芯单膜光纤；与其他管理系统共享数据形式：2000 R+型网络通信管理机单独RS-485接口共享；前端控制层管理形式：单机系统管理。
（2）生物池：生物池是污水处理厂的核心工段，长150m，宽90m。共有28台水下推进器分布安装在池内8个沟道内，每台水下推进器由PDM系列电动机保护控制器（安装在就地电控箱）控制，每14台保护器和1台2000R+型网络通信管理机通过屏蔽双绞线组成一个子系统，共2组。管理机上行配置10/100M工业以太网，将RAM中的数据信息送至DCS系统，同时接收DCS对低压电机的控制指令。
（3）该工程通过一年多的运营，始终保持和DCS系统（西门子）良好的上传下达，实现了电机控制总线制。
管串4结语
（1）智能电动机保护器替代传统的热继电器是发展趋势，并进入普及阶段。
（2）智能电动机保护器除保护功能外，还具有实现组网需求的网络通信功能，并满足可靠性及实用性的需求。
（3）工厂DCS组网技术由原始的硬接线方式向现场总线方式转变。
充气浴池（4）合理实现组网的关键设备是网络通信管理机，通过它可以很好地解决与DCS系统信息共享问题。
【参考文献】
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收稿日期：
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【参考文献】
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收稿日期：2012-08-22
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