智能軟啟動控制裝置的研制及應用

摘 要：介紹了一種可靠性高、保護功能齊全的智能軟啟動控制裝置的性能特點。主要以先進的變送器為測量器件，以DSP為控制核心，采用最先進的電機控制算法、人工智能控制理論、模糊控制理論構成了可靠的智能化、免維護控制系統。具有電壓斜坡啟動、突跳轉矩、限流啟動等多種啟動方式，以及自由停機、、剎車制動、軟停機等多種停機方式，能適應水力發電廠油泵、水泵、空壓機、風機等不同特性、不同要求的控制系統。

關鍵詞：智能化；軟啟動；控制裝置

水電站傳統的控制裝置采用浮球開關，由交流接觸器直接啟動和停止電機，這種控制方式不僅精度低、可靠性差，而且電機啟動時的大電流對電網的沖擊較大，電機直接停機造成的氣錘、水錘、油錘效應等對電動機的長期運行也存在危害。針對上述問題，武漢海吉電力科技發展有限公司研制出HJR3000系列智能軟啟動控制裝置，該裝置解決了三大關鍵問題：（1）徹底解決了電接點壓力表與浮子工作不可靠及動作接點難調整的問題；（2）徹底解決了交流接觸器“打火”及易粘連的問題；（3）徹底解決了電機啟動電流過大的問題，加強了對電機、泵及受控系統的保護；（4）徹底解決了泵機設備的聯合控制及遠程監控問題。近十年的運行實踐證明，效果較為顯著，提高了發電設備的自動化運行水平。

1 系統原理

控制裝置采用16位DSP可編程微處理器為控制核心，DSP（數字信號處理器）是目前國際上最先進的控制器件，是在單片微機（MCU）及可編程控制器（PLC）的基礎上演變發展起來的，同時具有MCU的超強處理能力和PLC的高可靠性。在晶閘管調壓軟啟動的基礎上，采用了最先進的電流閉環控制算法，能真正控制電機的輸出轉矩。使得電機能自適應負載轉矩，在最佳功率因數下以最小的啟動電流完成啟動過程。

2 主要特點

控制裝置具有專門針對水力（火力）發電廠及排澇泵站的特色功能：

（1）完全自主知識產權的現場可編程DSP核心控制系統；（2）具有多種啟動、停止方式，能適應各種載荷類型的電機；（3）一泵一控，任一控制裝置故障不影響其它控制裝置的運行；（4）一主多備，最多可8臺裝置聯機組成主備系統；（5）交流接觸器旁路運行，交流接觸器緊急啟動；（6）壓力油系統自動補油、自動補氣；（7）同一系統中多泵輪換運行；（8）水泵自動投潤滑水，空壓機自動排空、排污；（9）同一系統中多機共用變送器，變送器檢測處理電路獨立；（10）RS485通訊功能，能與全廠監控系統接口；（11）變送器與浮子接點（電接點壓力表）以及遠程控制信號并聯運行。（12）過高、過低、超高、超低報警信號接點輸出。（13）正常啟動、備用啟動、運行信號接點輸出。（14）告警信息記錄，最多可記錄最近的16條告警信息。

3 基本功能

3.1 啟動、停止功能

控制裝置有多種啟動和停機方式：電壓斜坡啟動、限流啟動、突跳轉矩啟動、直接啟動、軟停機、自由停機和剎車制動等停機方式，根據負載類型的不同，選擇相對應的啟動和停機方式，以便更好的保護電機。

3.2 一主多備、聯機運行

特別針對水力發電廠一主多備的應用，裝置集成了聯合控制模塊，可以實現8臺裝置聯機運行。共享變送器信號，變送器信號可任意連接到聯機系統中的任一臺，該裝置斷電時，其他裝置可正常使用變送器信號；共享監控信號，計算機監控系統可任意連接到聯機系統中的任一臺裝置，便可以獲取所有裝置的信息。在一主多備應用時可以任意設定主備運行及輪換運行，并且任一裝置故障或退出運行時，其它裝置仍能組成聯機系統。相對于采用聯合控制柜的方式具有明顯的優勢。

3.3 故障檢測與處理

控制裝置可顯示最近的16次故障，故障碼為2字節16進制數，按位代表不同的故障。具有完整的電機保護功能：過熱、堵轉、欠載、過載、過壓、欠壓、平衡、旁路故障等，發生故障后，自動轉入備用系統，維持輔機的正常運行。

3.4 人機交互界面

控制裝置為中文人機界面，可方便的進行現場編程和參數設置。液晶屏可實時監視電機啟動電流和電壓，運行狀態清晰可見。標準的RS485通訊接口可與上位機或集中控制中心進行通信，接受上位機的啟動、停止控制，并向上位機傳送軟起動器的運行狀況及相關數據。

3.5 開關量輸入輸出接口

控制裝置具有8路可編程硬件輸入接口和10路可編程硬件輸出接口，與之對應的輸入接口有15種軟件功能，輸出接口有17種軟件功能，可通過參數設置每一個輸入輸出接口的功能。

4 結束語

智能軟啟動控制裝置適用于水電站、火電站、泵站等泵機類負載控制系統，能顯著節約系統成本，減小日常維護工作量，增強系統可靠性，提高了自動化運行水平。該控制器在各大電站已運行近10年，運行可靠，免維護，真正實現了水電廠“無人值班，少人值守”的要求。

參考文獻

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作者簡介：唐玉婉（1983-），女，湖北棗陽人，大專學歷，助理工程師。