侯延軍，姜 輝

（中國石油吉林石化公司乙烯廠，吉林吉林 132022）

0 引言

智能化電機控制管理系統(tǒng)（MCC，Motor Control Center）是采用國際先進的分布式自動化技術—基于現(xiàn)場總線技術，由電機保護控制器、網(wǎng)絡通信控制設備、智能化管理系統(tǒng)等3 個部分所構成的分層和分布式的系統(tǒng)網(wǎng)絡結構形式，擁有高度的分散性及可擴展性，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場電機監(jiān)測、保護設備信息實時采集、分析和處理，隨時診斷設備的運行狀態(tài)，優(yōu)化現(xiàn)場設備的控制，實現(xiàn)系統(tǒng)設備網(wǎng)絡信息化管理，使整個系統(tǒng)電機設備一直運行在最優(yōu)節(jié)能狀態(tài)，在延長設備的使用壽命和節(jié)約能源的同時，也充分的提高了電機等設備的運行效率。

1 智能電機控制管理系統(tǒng)（MCC）方案

1.1 智能電機保護控制器產(chǎn)品技術方案

智能電機控制器既是智能MCC 系統(tǒng)的控制端又是信息采集端，適用于控制各種三相交流電機設備，其集全面的監(jiān)視、測量、計量、控制、保護、網(wǎng)絡通信和綜合管理等多種自動化功能于一體，將先進的網(wǎng)絡通信技術和分布式智能技術融入電機控制系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程設備的智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化和信息化管理。智能型電機保護控制器是一種應用于低壓電機控制與保護裝置，根據(jù)設計方案形成產(chǎn)品的整體設計方案。

1.2 智能MCC 軟件系統(tǒng)平臺技術方案

PDM 智能MCC 軟件系統(tǒng)的平臺是需要解決電機智能化保護控制器和分層分布式網(wǎng)絡通信之間的速度及兼容性、故障預警、電機智能維護等一些關鍵性的技術。通過采用上述關鍵技術，從而可以保證本系統(tǒng)能夠與國內(nèi)外多種現(xiàn)場總線兼容，并能同時滿足除智能電機控制管理系統(tǒng)（MCC）之外的配電自動化系統(tǒng)（Distribution Automation System，ECS）和工業(yè)自動化系統(tǒng)（Industrial Automation System，DCS）的高速實時數(shù)據(jù)需求。系統(tǒng)拓撲如圖1 所示。

1.3 方案設計

圖1 PDM 智能MCC 設備管理系統(tǒng)拓撲示意

設備管理創(chuàng)新性的安全預警軟件算法：軟件系統(tǒng)通過記錄的運行參數(shù)（開關合/分次數(shù)、合閘電流、負荷變化率、溫度）生成設備的安全熱曲線報表，超過安全運行區(qū)計算機自動報警，提醒運行人員及時維護，避免事故發(fā)生。系統(tǒng)故障智能分析功能：當設備發(fā)生故障時，軟件自動生成故障分析報告，包括故障設備的電路名稱、故障原因、故障時間、故障動作記錄值及故障解決方案。同時，聲光報警和圖像報警可以幫助運行維護人員快速識別故障，盡快恢復供電運行，減少停電時間損失和停電。系統(tǒng)節(jié)能綜合管理：系統(tǒng)軟件實時監(jiān)測和分析供電質(zhì)量，實現(xiàn)對負荷的動態(tài)管理，如：控制電容器投切，提高系統(tǒng)功率因數(shù)；切斷諧波噪聲源；合理平衡和改善三相負荷特性；調(diào)整變壓器有載分接開關，提高電壓合格率等，從而提高整個低壓配電系統(tǒng)的供電效率，降低能耗。準同步交流采樣軟件算法及快速轉換技術：采用準同步交流采樣軟件算法和快速傅立葉小波轉換技術，解決了以往算法測量精度較低和數(shù)字式繼電保護響應速度較慢的問題。電力品質(zhì)分析和諧波電能分析功能：具有基波電能和63 次諧波電能的計量功能，為用電單位“節(jié)能減排”提供科學依據(jù)。兼容多種現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡化技術：解決目前常用國際現(xiàn)場總線的兼容和同時使用的問題；滿足PROFIBUS、DEVICENET、MODBUS 和以太網(wǎng)等多種總線。創(chuàng)新的數(shù)字式漏電（火災）保護及消防聯(lián)控：具備漏電保護及消防聯(lián)控功能，防范電氣火災和保障人身安全。

2 智能化MCC 設備管理系統(tǒng)的實施效果

（1）全面智能監(jiān)測電機安全運行狀態(tài)，避免設備燒毀事故。MCC 系統(tǒng)所監(jiān)控的電機保護控制器具有的短路、堵轉、缺相、過負荷、接地、漏電、過熱、TE 時間保護、過/欠壓、欠功率、諧波過高、運行失電、失壓再啟動、啟動超時等故障診斷功能從根本上解決傳統(tǒng)熱繼電器不能監(jiān)測、識別設備負荷過載的缺憾，以及現(xiàn)場設備保護靈敏度不夠的問題，為設備的安全、可靠的運行提供技術上的保障。

（2）預防電機事故發(fā)生，實現(xiàn)智能化監(jiān)測和故障診斷。MCC系統(tǒng)通過對電機運行參數(shù)的日、周、月運行參數(shù)記錄和對比，包括：電機啟動電流、平均運行電流、累計運行時間、啟停次數(shù)、熱容量系數(shù)自動生成電機的安全熱曲線（申請發(fā)明專利），超過安全操作區(qū)域自動報警，提醒操作人員及時維護，避免事故發(fā)生，并提供上述電機智能維護報告。包括：電路名稱、故障原因、故障時間、故障電機的故障動作記錄值以及故障的解決方法。同時，聲光報警和圖像報警可以幫助運行維護人員快速識別電機故障原因，減少操作人員數(shù)量，提高工作效率。

（3）提高設備運行的質(zhì)量和效率，節(jié)能降耗。MCC 系統(tǒng)平臺提供預設功能模塊，使一些儲水型、儲料型等儲備型設備按儲備量及當?shù)氐墓╇姺?、谷、平關系自動啟動電機，這可使電機在最為合理的條件下開啟，即減少電能的消耗又對供電緊張的電力系統(tǒng)進行合理的調(diào)配。具有的綜合電力參數(shù)測量監(jiān)視功能（如：電流、電壓、功率、功率因數(shù)、周波、電能、不平衡度、負荷率、諧波等），通過對供電質(zhì)量的實時監(jiān)測、分析，通過低壓開關設備，可實現(xiàn)設備的自動或手動動態(tài)管理（如：控制電容器的開/關，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)；切斷諧波噪聲源；合理平衡和改善三相負荷特性；控制變壓器有載分接，提高電壓合格率等），提高整個低壓配電系統(tǒng)的供電效率，降低能耗。

（4）實現(xiàn)電機設備的智能化、遠程化的實時監(jiān)控和管理。傳統(tǒng)的電機控制方式主要是手動直接操作，無法及時準確地了解和記錄各電機回路的功率參數(shù)、運行狀態(tài)、故障報警和故障跳閘電路及時間。必須通過人工定期檢查、現(xiàn)場操作和現(xiàn)場抄表來實現(xiàn)。較復雜的控制邏輯很難實現(xiàn)，同時又存在維數(shù)多、保護量大、故障點多、實時性差、人工記錄誤差大、無法存儲和傳輸數(shù)據(jù)等缺點，給現(xiàn)代運行管理帶來很大困難，如安全保證、經(jīng)濟運行、負荷分析、峰谷填谷、經(jīng)濟核算、合理調(diào)度、及時排除電機功率故障等，甚至設備故障不明，甚至事故擴大。

應用系統(tǒng)后，通過現(xiàn)場總線對電機采集的信息量大大增加，硬件設備（包括電纜）和安裝調(diào)試相應簡化。實現(xiàn)電機運行狀態(tài)、故障狀態(tài)的就地監(jiān)控和遠程監(jiān)控（遙測、遙控、遙信、遙調(diào)等），為用戶的能源智能化管理應用展示廣闊的前景，同時也為合理用電提供高效、科學的管理手段，通過歷史記錄的電力參數(shù)，及時掌握日負荷或季節(jié)負荷特點，充分實現(xiàn)無人值班或少值班用電管理，節(jié)約人力資源的運行和管理；根據(jù)系統(tǒng)設備運行記錄數(shù)據(jù)和運行情況，完善用戶內(nèi)部用電成本考核，制定臨時或定期設備維護計劃，降低運行維護成本。

（5）推動相關產(chǎn)業(yè)參與國際競爭。電機智能監(jiān)控保護管理系統(tǒng)（智能MCC 系統(tǒng)）技術的推廣，將促進和實現(xiàn)低壓電機控制管理系統(tǒng)從“傳統(tǒng)化”向“智能化”的全面轉變，不但可以提高設備運行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性，同時也降低生產(chǎn)成本，進而縮短該產(chǎn)業(yè)與國外同類產(chǎn)業(yè)的技術差距，提高民族產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，為參與國際市場競爭奠定基礎。

3 持續(xù)改進措施

（1）智能電機控制器具有多種監(jiān)測和故障診斷功能，由于其所使用行業(yè)、環(huán)境及用戶的要求不同，在銷售給用戶前需要依據(jù)上述條件對智能電機控制器邏輯進行調(diào)整，這對生產(chǎn)企業(yè)來說會造成生產(chǎn)和現(xiàn)場服務的難度，公司正在研發(fā)的軟件編程技術，可實現(xiàn)控制器控制比較復雜邏輯的功能，用戶可以通過自身需求靈活設置編程，根據(jù)本企業(yè)設備監(jiān)測、故障診斷、保護需求進行功能邏輯編寫，方便用戶使用。

（2）設備運行數(shù)據(jù)保護預警分析，為設備檢修提供數(shù)據(jù)分析報告。從未來電機智能監(jiān)控與保護管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，應具有設備運行狀態(tài)分析功能，作為設備運行性能故障預警功能，幫助用戶實時了解設備的運行效率。用戶可參考分析報告進行設備維護和維修，有利于提高生產(chǎn)效率，提高設備保護器的智能化。