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21世纪之前智能型低压配电系统的发展可分为
三个阶段。形成了所谓的一代，二代，三代产品。
在70 年代末、80 年代初,随着电子技术的发展,
低压成套装置的发展步入控制电子化、保护综合
化时代,出现了电子式的各种运行电量控制器、电
动机综合保护器、无功功率补偿控制器等产品,其
结构多为继电器型的小型装置。如电动机综合保
护器,其功能有过电流、断相、过载等保护,起动时
间可调整,过载时间可整定。而无功功率补偿控
制器可根据无功电流、功率因数等不同参量自动
进行电容补偿的均衡控制。
进入80 年代中期,此类装置发展已初步进入
智能型时代。在低压配电领域,采用了PLC 技
术,利用I/ O 方式通过可编程控制器实现配电装
置的控制与操作,后期出现了微机集中检测与控
制,可对馈电主保护断路器进行远距离操作,对各
回路电压、电流、有功电量和无功电量、功率因数
频率、变压器温度等进行检测,但它停留在遥测、
遥控水平上,缺少遥讯和遥调功能,更缺少智能型
应具有开关柜的思维、分析、判断与选择的功能。
从80 年代末至90 年代初,随着计算机技术、
微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术
的飞速发展。特别是网络通讯技术的发展使得自
动化技术得到了空前发展,在这个时期,各类全数
字交、直流控制产品和PLC(可编程逻辑控制器)
发展迅速,每3～4 年就换代一次,功能越来越强
大,可靠性也越来越高。微处理器从8 位机发展
到16 位机,又发展到应用32 位机和多机运行。
从主要控制线路和控制结构由硬件组成发展到由
可自由组合的软件块来组成。比如西门子公司的
直流全数字产品,由6RA22 系列发展到6RA23 、
6RA24 系列,又发展到SIMADYN2D 系列,时间
还不足十年。联网方面功能也越来越强,由两机
之间的通讯到一机与多机通讯发展到网络通讯,
在通讯协议方面由各公司的内部协议发展到开放
的标准的协议。如西门子公司的产品由原先的
USS 协议发展到现在开放的Profilbus 协议和工
业以太网协议。随着全数字控制和自动化技术的
发展,各大公司也把这些技术应用于配电系统,也
就是所谓把强电控制与微电子技术、计算机技术、
网络通讯技术相结合,形成了第三代产品,出现了
智能型断路器等智能元器件和智能型开关柜。如
ABB 公司的F 系列断路器和MSG系列智能开关
柜;西门子公司的3WN 系列断路器和SIVACON
系列开关柜; GEC2ALSTHOM 公司的GEM2
START 3 系列智能马达中心;西屋公司的Advan2
tage 系列开关柜等。这些智能元器件都是以微处
理器为核心,具有测量、变换、保护、控制等功能,
实际上就是一个现场控制计算机。同时都具有通
信接口可连接通信网络与上位计算机通信形成智
能开关柜。
在发展智能型元器件及开关柜的同时,功能
越来越强大的监控系统也得到了快速发展。如西
屋公司的IMPACC 系列; GEC2ALSTHOM 公司
的ICIS 系统;ABB 公司的INSUM 系统以及西门
子公司的SIMOCODE 系统; KL ; CKNER
MOELL ER 公司的配电系统ID2000 等。通过这
些系统与低压配电装置等现场设备的配合,使成
套供、配、用电系统能够在本机、上位机环境、负载
等对象中交换各种信息,通过网络实现状态检测、
信息回馈、综合判断、发出指令及操作等,提高了
整个配电系统的可靠性。
国内低压成套装置自1985～1987 年自耦减
压起动柜JJ 1 全国联合设计时起,首先采用了半
导体集成电路式时间2电流转换器代替原来的充
气式时间继电器和电流继电器。1989～1990 年
国内出现了电子式电动机多功能综合保护器,
1991～1992 年又出现了半导体式热继电器。在
成套装置方面,智能型配电系统也已经起步,厦门
电气控制设备厂等已开发了能进行数据采集的马
达控制中心,天津夏利汽车工程的所有国产的低
压配电柜、动力柜全部实现了上位计算机控制,做
到了运行、故障集中监视,集中判断、处理,大大提
高了设备运行安全性、可靠性。但从技术上看,目
前我国虽已掌握了微处理器在电控产品上的应用
技术,也已有一些带接口的全数字产品问世,但反
映目前国际水平的智能型低压配电装置和智能控
制器目前还很少见到,有待于进一步努力。
西门子计数模块
发电厂中智能马达控制器的应用方式及常见故障处理方法探讨中图分类号： G71 文献标识码： A 文章编号：ISSN1004-1621（2014）01-045-02一．智能马达控制器的简单介绍1. 智能马达控制器现已在多个行业广泛应用，属成熟电气产品，主要应用于电动机的智能控制。取消了传统的熔断器、熔断器、隔离开关、接触器、传统电流互感器、各种仪表、指示灯及过热保护元件等，可提供电气控制、保护（过载、过流、欠流、三相不平衡、漏电、过压、欠压、起动超时等）、监视、测量与DCS通讯于一体的多个功能。2. 国内外主要生产厂家国外生产厂家有ABB、SIEMENS、ALSTOM、西门子、AB等；国内苏州智能电器有限公司（ST500系列）、丹东华通、保定优耐特等。二.智能马达控制器及综合保护测控装置安装、通讯方式及特点1. 操作面板安装与电气MCC柜抽屉面板上，主体安装于抽屉内。2. 智能保护控制设备可与第三方（如DCS系统）实现通讯，也可与本系统自设的监控计算机通讯，实现远程监控。3. 智能控制器特点：具有多重保护监测功能，具有通讯接口，可实现对电气设备的遥测、遥信、遥调、遥控功能；既可采用硬接线也可采用总线方式实现设备监控。4. 具有手动/自动切换功能，当通讯故障时，可自动切换到手动模式，可在接地设备控制面板或就地控制站操作。三.应用智能控制器的系统构成有的工程电气主要设备纳入DCS系统管理，即将重要的测量、保护动作等信息通过硬接线进入DCS，监视信息通过通讯方式上传。有的工程电气专业设立独立的电气监控管理系统（FECS）的工作站，电气主要设备纳入此系统管理，通过此系统监视和操作；在FECS与DCS系统之间设置通讯接口，对于电气部分的操作和监视，运行人员既可在FECS系统LCD画面上进行，也可在DCS系统LCD画面上进行。视工程具体情况和要求决定。
智能马达控制器的通信网络可接入电气监控管理系统（FECS），也可集成到DCS系统(若不设电气监控系统)，根据宝安二期工程具体情况，可采用电气保护、控制、测量信号直接集成到DCS的做法。电气监控系统典型的系统构成为：主控层（站控层）、中间层（通讯层）、现场层（间隔层）。1.主控层（站控层）：包括后台监控设备工作站等。若接入DCS系统即指操作员站、工程师站、打印机、服务器等。是系统的控制核心，可实现对整个系统数据的搜集、整理、处理、监视功能。站控层与通讯层一般以100M以太网连接。2.中间层（通讯层）：是系统网络构成的纽带，完成主控层和现场层之间的实时信息的交换，完成自动化装置的接入，实现通信接口规约的转换、接入。 3.现场层（间隔层）：完成测量保护控制操作监控等功能，由低压智能保护控制器综合保护测控仪表等智能设备组成。智能设备具有通讯功能，通过通讯层将装置测量、保护动作、报警等信息传输给主控层，实现远程监控。四.智能马达控制器与DCS系统的连接方式1.硬接线方式。马达控制器的控制和反馈以硬接线方式实现。一般的智能马达控制器可4继电器输入，3继电器输出，可输出1路4-20mA模拟量信号（如电机电流）。可以输入输出电机的远方起、停、工艺连锁、已合闸、分闸、事故、控制回路失电、DCS在控制位等开关量信号；另外可加扩展模块，输入输出更多接点。2.硬接线+通讯方式站控层设备为全厂共用一套设备，包括电气操作员站、服务器、网关及打印机等设备。站控层网络采用全厂共用一套以太网/PROFIBUS-DP或其它总线方式的双网冗余形式，全厂400V智能设备单网或双网配置，400V公用系统信息为全厂共享。智能设备数据通过屏蔽双绞线连接至现场设通信管理机，再通过各自的通信管理机的网口分别与站控层和DCS系统进行通讯。该系统结构简单，一般适用于只监测，控制仍保留I/O硬接线，可靠性高，即以"硬接线+通讯"方式接入DCS系统。
3.全通讯方式站控层设备全厂共用一套设备，包括电气操作员站、服务器、网关及打印机等设备。站控层网络采用全厂共用一套以太网/PROFIBUS总线或其它总线方式的双网冗余形式，通信协议采用TCP/IP、PROFIBUS-DP、MODBUS等适合本工程网络要求的通信协议，站控层以太网或总线与DCS系统的以太网设有以太网接口，实现与DCS以太网的集成。现场层400V智能马达控制系统及400V智能框架断路器及机组400V公用系统为保证可靠性需为双网冗余配置，双网无缝对接，防备数据中断。现场层现在为保证传输速率，一般不用RS-485或MODBUS总线，而较多采用目前速率最快的PROFIBUS-DP总线，智能设备数据通过屏蔽双绞线连接至现场设通信管理机，其作用为接受现场数据，可把存放于数据库中参与不同工艺过程连锁的重要信息通过各自的通信管理机把实时数据实时地传送到DCS的DPU,完成遥测、遥信、遥控功能；由于重要信息直接通过以太网/总线交换机接入各自对应的DPU，满足了工艺连锁的实时性要求，实现重要信息的优先快速处理。另外能与站控层通信，在工程师站可以直观看到整个电气系统运行工况，并可接受命令完成控制调节。后台双网冗余同时运行，无切换时间，提高了通信的可靠性。该系统通信速率快、可靠性较高，更适用于完全依赖系统网络进行监控，即"全通讯"方式接入DCS系统，完全取消硬接线方式。以上为一般情况的网络连接，对于智能设备与DCS系统具体的通信接口和采用何种网络，需根据DCS系统网络配置等情况具体确定，以保证数据交换速度计可靠性等指标符合本工程整体的设计要求及DCS控制策略更好地实现等，需设计院、DCS厂家、智能控制器厂家等相关方共同配合完成；。选择通信协议方式一般有两种，一是跟着DCS走，二是使用设计方熟悉的协议，但不论哪种协议，要选比较成熟，且支持的供应商较多的协议。五．应用三种与主控连接方式原因及特点
目前，智能马达控制器与主控连接以硬接线和硬接线+通讯方式较多，以通讯方式接入的较少。1.硬接线方式：在现场总线技术不成熟期，智能马达控制器等接入DCS系统采用全部硬接线方式。此方式安全可靠，现场保护齐全，可记录并在就地面板显示各种参数，几乎不受现场发用电设备的电磁干扰，具有上下行数据、指令的实时性。弱点为电缆较多，I/O模件使用多，施工费用（如控制信号电缆敷设及接线）相对大。2.硬接线+通讯方式近年较多，采用I/O信息只监测（送DCS数据库用于显示及记录，不参与DCS的连锁的控制），控制及反馈仍保留I/O硬接线。保留I/O硬接线主要是考虑以下两点：（1）由于低压元器件数量较多，需通过现场总线上传的信息量较大，事故情况下会发生短时通信中断或信号延时上传下行的情况。（2）智能设备安装于生产现场，变频器等干扰源较多，电磁环境恶劣，所以设备的可靠性及抗干扰能力是一个关键问题。此方式可节约一部分电缆，信息可远传至主控，提高了运行水平，发生通讯中断时不影响控制和重要的监视。3.全通讯方式：用通讯电缆代替控制及信号电缆，可节约大量电缆投资，施工费用降低很多；国内少量电厂采用，可靠性处于观察阶段，调试难度大，还未被广泛接受。六．应用智能设备的可行性 1.技术方面（1）技术成熟，应用广泛。作为硬件基础的智能化电器产品发展很快，已经很成熟，在发电厂及其他行业应用广泛。国外如ABB、SIEMENS(SIMOCODE 3UF50 3UF7)、ALSTOM(GEMSTARTS)、埃森耐尔公司（MOTOR MANAGERII）、日本三菱等均有相关产品；国内如苏州智能电气自动化公司（ST500）、保定尤耐特（MMI）、深圳中电(PMC-550A)、深圳亚特尔(M60)等都有产品。 （2）智能马达控制器可以监视所有电气设备运行的重要数据，如电机电流、运行时间、启动次数、各种波形、有功、无功功率、功率因数等；可实现现有的各种保护，如起动超时、短路、堵转、过载、反相、欠压、过压、漏电、接地等；可通过联锁接点实现工艺联锁保护；可实现通讯功能，其接口一般默认为MODBUS协议或RS485协议，可选PROFIBUS协议。智能马达控制器可支持双网通讯。
2.检修维护方面：维护方便，简单。3.投资方面：国产每台智能马达控制器价格在2300.00--3900.00人民币之间，根据型号及要求的功能而不同。另需配套通信管理机、屏蔽双绞线、光缆、通讯卡件等。应用智能设备会比以前增加一些投资。七．应用智能马达控制器等智能电器的目的及建议1.DCS系统主要用于工艺系统自动化控制，工艺系统自动化水平越来越高，而电气监控系统相对自动化水平较低，应用智能马达控制器等智能电器可以一定程度上提高电气设备自动化水平，同时运行及检修水平可以上一个台阶；2.若采用全通讯取消硬接线方式可节省大量电缆及施工费用，但由于总线方式通讯有中断或延迟的可能，存在风险，国内还处于观望阶段。本工程可以考虑采用硬接线+通讯方式，保留控制及重要反馈的硬接线。由于通讯的信息（如电机运行电流、电压有功、无功功率、频率、谐波情况、接触器操作次数和状态、电机累计运行时间、一定时间段起停记录等）都是监视信息，所以不会影响正常运行，可靠性高，提升设备档次及运行安全性，为检修提供第一手数据参考。3.建议安全等级高的设备（参与不同工艺联锁）的重要的控制、监视信息采用硬接线+通讯方式接入DCS系统，如凝结水泵、射水泵、交流润滑油泵等负荷，具体由设计院根据工艺特点及要求通盘考虑；其它不参与工艺联锁设备的控制、监视信息采用全通讯方式接入DCS系统进行控制及监视。
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发电厂中智能马达控制器的应用方式及常见故障处理方法探讨
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发电厂中智能马达控制器的应用方式及常见故障处理方法探讨
中图分类号： G71 文献标识码： A 文章编号：ISSN1004-1621（2014）01-045-02
一．智能马达控制器的简单介绍
1. 智能马达控制器现已在多个行业广泛应用，属成熟电气产品，主要应用于电动机的智能控制。取消了传统的熔断器、熔断器、隔离开关、接触器、传统电流互感器、各种仪表、指示灯及过热保护元件等，可提供电气控制、保护（过载、过流、欠流、三相不平衡、漏电、过压、欠压、起动超时等）、监视、测量与DCS通讯于一体的多个功能。
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2. 国内外主要生产厂家
国外生产厂家有ABB、SIEMENS、ALSTOM、西门子、AB等；国内苏州智能电器有限公司（ST500系列）、丹东华通、保定优耐特等。
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