基于智能電機控制管理系統MCC 的功能

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（MCC，Motor Control Center）是采用國際先進的分布式自動化技術—基于現場總線技術，由電機保護控制器、網絡通信控制設備、智能化管理系統等3 個部分所構成的分層和分布式的系統網絡結構形式，擁有高度的分散性及可擴展性，能夠實現對現場電機監測、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，優化現場設備的控制，實現系統設備網絡信息化管理，使整個系統電機設備一直運行在最優節能狀態，在延長設備的使用壽命和節約能源的同時，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（MCC）方案

1.1 智能電機保護控制器產品技術方案

智能電機控制器既是智能MCC 系統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，其集全面的監視、測量、計量、控制、保護、網絡通信和綜合管理等多種自動化功能于一體，將先進的網絡通信技術和分布式智能技術融入電機控制系統中，從而實現工業生產過程設備的智能化、網絡化、數字化和信息化管理。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，根據設計方案形成產品的整體設計方案。

1.2 智能MCC 軟件系統平臺技術方案

PDM 智能MCC 軟件系統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能夠與國內外多種現場總線兼容，并能同時滿足除智能電機控制管理系統（MCC）之外的配電自動化系統（Distribution Automation System，ECS）和工業自動化系統（Industrial Automation System，DCS）的高速實時數據需求。系統拓撲如圖1 所示。

1.3 方案設計

圖1 PDM 智能MCC 設備管理系統拓撲示意

設備管理創新性的安全預警軟件算法：軟件系統通過記錄的運行參數（開關合/分次數、合閘電流、負荷變化率、溫度）生成設備的安全熱曲線報表，超過安全運行區計算機自動報警，提醒運行人員及時維護，避免事故發生。系統故障智能分析功能：當設備發生故障時，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。系統節能綜合管理：系統軟件實時監測和分析供電質量，實現對負荷的動態管理，如：控制電容器投切，提高系統功率因數；切斷諧波噪聲源；合理平衡和改善三相負荷特性；調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字式繼電保護響應速度較慢的問題。電力品質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“節能減排”提供科學依據。兼容多種現場總線的網絡化技術：解決目前常用國際現場總線的兼容和同時使用的問題；滿足PROFIBUS、DEVICENET、MODBUS 和以太網等多種總線。創新的數字式漏電（火災）保護及消防聯控：具備漏電保護及消防聯控功能，防范電氣火災和保障人身安全。

2 智能化MCC 設備管理系統的實施效果

（1）全面智能監測電機安全運行狀態，避免設備燒毀事故。MCC 系統所監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熱繼電器不能監測、識別設備負荷過載的缺憾，以及現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）預防電機事故發生，實現智能化監測和故障診斷。MCC系統通過對電機運行參數的日、周、月運行參數記錄和對比，包括：電機啟動電流、平均運行電流、累計運行時間、啟停次數、熱容量系數自動生成電機的安全熱曲線（申請發明專利），超過安全操作區域自動報警，提醒操作人員及時維護，避免事故發生，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，減少操作人員數量，提高工作效率。

（3）提高設備運行的質量和效率，節能降耗。MCC 系統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地的供電峰、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進行合理的調配。具有的綜合電力參數測量監視功能（如：電流、電壓、功率、功率因數、周波、電能、不平衡度、負荷率、諧波等），通過對供電質量的實時監測、分析，通過低壓開關設備，可實現設備的自動或手動動態管理（如：控制電容器的開/關，提高系統的功率因數；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的供電效率，降低能耗。

（4）實現電機設備的智能化、遠程化的實時監控和管理。傳統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、運行狀態、故障報警和故障跳閘電路及時間。必須通過人工定期檢查、現場操作和現場抄表來實現。較復雜的控制邏輯很難實現，同時又存在維數多、保護量大、故障點多、實時性差、人工記錄誤差大、無法存儲和傳輸數據等缺點，給現代運行管理帶來很大困難，如安全保證、經濟運行、負荷分析、峰谷填谷、經濟核算、合理調度、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。

應用系統后，通過現場總線對電機采集的信息量大大增加，硬件設備（包括電纜）和安裝調試相應簡化。實現電機運行狀態、故障狀態的就地監控和遠程監控（遙測、遙控、遙信、遙調等），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，及時掌握日負荷或季節負荷特點，充分實現無人值班或少值班用電管理，節約人力資源的運行和管理；根據系統設備運行記錄數據和運行情況，完善用戶內部用電成本考核，制定臨時或定期設備維護計劃，降低運行維護成本。

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

3 持續改進措施

（1）智能電機控制器具有多種監測和故障診斷功能，由于其所使用行業、環境及用戶的要求不同，在銷售給用戶前需要依據上述條件對智能電機控制器邏輯進行調整，這對生產企業來說會造成生產和現場服務的難度，公司正在研發的軟件編程技術，可實現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，根據本企業設備監測、故障診斷、保護需求進行功能邏輯編寫，方便用戶使用。

（2）設備運行數據保護預警分析，為設備檢修提供數據分析報告。從未來電機智能監控與保護管理系統的發展趨勢來看，應具有設備運行狀態分析功能，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，有利于提高生產效率，提高設備保護器的智能化。