电动机运行状态监测系统
发电厂厂用电气监控管理系统(ECMS)
RCS—9700发电厂厂用电气监控管理系统（ECMS）1 概述2000年起，为了适应电厂厂用电监控自动化的需要，南瑞继保在总结多年从事厂站开发、研究的基础上,采用统一硬件平台、统一软件平台,开发了新一代RCS—9700监控系统,该系统对电厂厂用电信息从系统的高度进行了全面统一的考虑。
2002年8月25日通过国电公司鉴定：系统设计先进，运行稳定,性能优良,调试维护方便，满足电力系统使用要求.系统的主要技术性能指标达到了国际同类系统的先进水平。
RCS—9700发电厂厂用电气监控管理系统集合保护功能和测控功能，保护和测控功能自始至终既相对独立又相互融合，为发电厂电气自动化提供了一个完整的解决方案，能满足各种机组容量等级发电厂的电气自动化需要.发电厂电气监控管理系统——ECMS（Electrical Control and Management System in power plants）即原来的 FECS、EFCS、ECS 等，是中国电力顾问集团鉴于厂用电监控管理系统名称混乱而进行统一的(详见电顾问 2008 ［20］号文)。
2 电气监控管理系统2。
1分布式结构RCS-9700发电厂厂用电气监控管理系统（以下简称RCS—9700ECMS 系统）采用分层、分布、开放式网络系统结构,具有典型的三层结构：站控层、通信管理层、智能终端层。
站控层——采用双以太网冗余结构,根据需要可设置数据库服务器、电气操作员站、电气工程师站、打印机以及负责与其它系统通信的通信网关,形成电气系统监控、管理中心。
通信管理层—-主要由通信管理单元、交换机等组成。
采用通信管理单元实现规约转换和装置通信,并转发站控层及DCS系统的遥控命令。
由于现场保护测控单元等智能设备数量多，一般机组10kV厂用电子系统、6kV厂用电子系统、380V厂用电子系统、厂用公用子系统和其他智能设备可分别组网,保证了系统的实时性和稳定性。
各子系统可分别设置通信管理单元，根据需要可为双机冗余设计。
电机安全运行状态监测系统的应用(上)
上升为 “ 科学决策 ” 在 经济方面：通过大大减少检修 ； 时 间，提高检修效果 ，从而 为企业创造显著效益 ！是
挣钱 ，而非仅仅节能或省钱 ！因为 ：以前业界普遍认 为 ，随着设备使用时间的延续 ，其故障相应增加 。随 着技术的进步和认识的提高 ，新研 究认为设备的实际
Ｆ 早 期故 障率较 高 ， ： 而后故障率逐 渐下 降到一个稳定或缓慢
Ｃ：显示故障率缓慢增加 ，没 有明显的寿期。 Ｄ：显示新部件的故障率较 低， 而后 迅速 增加到一个较 稳定的 水平 。 Ｅ：显示在寿期 内故障率恒定 不变，故障随机发生。
方案 。应用本系统能够使企业在管理方面 ：减少制定
检修计划的决策风险 ， 避免安全 隐患 ，由 “ 经验决 策”
图１ 设备故障率与运行时间关系
Ａ：众所周知 的 “ 浴盆 曲线 ” ，起始 段故障率 较高 （ 称做 “ 早 收稿 日期 ：２ ０ —０ — ２ ０ ８ ９ ２
掌握污水处理厂 一号 进水泵电机的定子 、 转子 、电机轴承等部件的健康状态 ，为设备检修提供依
据。
【 关键词】 波形图 正序视在阻抗滤波值 负序视在阻抗滤波值 检测阀值自整定
电压谐波 电流谐波
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｏ ｇ ｅｍｏ ｏ ｆｔ ｎ ｉｇ ｓａｅｍｏ ｉ ｒｎ ｓｅ ， ｎ ｌ ｓｎ ｅｃ ｒｅ ｔ ｖ ｌ ｇ ， ｖ ｎ ａ ｍｏ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｒ ｕ ｈ ｔ ｔ ｒ ａ ｅｙ ｒ ｎ ｎ ｔ ｎ ｔ ｉ ｇ ｓ ｔｍ ａ ａｙ ｉｇ ｔ ｕ ｒ ｎ ， ｏ ｔ ｅ ｗａ ｅａ ｄ ｈ ｒ ｎ ｃ ｈ ｓ ｕ ｔ ｏ ｙ ｈ ａ ｉ ｔ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ， ｒ ｓ ｉ ｇ ｔ ｅｗｏ ｋ ｎ ｔ ｔ ｆ１｝ ｕ ｐｌ ｉ ｇｗａ ｅ ｕ ｔ ｔ ｒ ｒ ｔ ｒ ｍｏ ｏ ｅ ｒ ｇ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｎ ｍｏ ｏ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｇ ａ ｐ ｎ ｈ ｒ ｉｇ ｓａｅ ｏ ≠ ｓ ｐ ｙ ｎ ｔ ｒ ｍｐ ｓａｏ ， ｏ ｏ ， ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｂ ｎ
石化配电网及电气设备运行状态监测系统
ｍｅ ｔ ｅａｉｎ ｌ ｎ ｉ ｎＭｏ ｉ ｒ ｇ ｎ Ｏｐ ｒｔ ａ ｏ Ｃｏ ｄｔ ｎ ｏｉ ｉ ｏ ｔ ｎ
Ｌ Ｙｏ ｇ Ｉ ｎ
（ ｑｉ ｅｔｎｉ ｅｉ Ｄｖ ｉ ， ｈ ａ ｅｏｈｍ ｃ Ｃ ｒ ｒｉ ， ｉ ｇ ０７８ ｈ ａ Ｅ ｕ ｍ ｎＥ ｇ ｅ ｎ ｉｓｎＣ ｉ Ｐｔ ｃｅ ｉ ｌ ｏ ｏ ｔｎ ｅｉ ０ ２， ｉ ） ｐ ｎ ｒ ｇ ｉｏ ｎ ｒ ａ ｐ ａｏ Ｂ ｊ １ ｎ Ｃ ｎ
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学习情境4 MCGS组态控制同步电动机运行
学习情境4 MCGS组态控制同步电动机
运行
介绍
本文档将介绍研究情境4中的MCGS组态控制同步电动机运行的相关内容。
MCGS组态控制同步电动机运行
MCGS（Monitor and Control Graphic System）是一种常用的组态软件，用于实时监控和控制各种电气设备。
在研究情境4中，使用MCGS来控制同步电动机的运行。
同步电动机
同步电动机是一种以固有的同步速度运转的电动机，与电网频率同步。
它们适用于高功率、稳定运行的应用场景，如电厂、大型工业设备等。
组态控制同步电动机运行的步骤
1. 安装和配置MCGS软件：首先，需要安装和配置MCGS软件，并与同步电动机的控制系统进行连接。
2. 创建监控界面：在MCGS软件中创建一个监控界面，用于显示同步电动机的状态和参数。
3. 设置控制逻辑：通过MCGS软件，设置控制逻辑以实现对同步电动机的启停、调速等控制操作。
4. 监控和操作同步电动机：在监控界面上，可以实时监测同步电动机的运行状态，并进行相应的操作。
结论
通过MCGS组态控制同步电动机的运行，可以实现对同步电动机的准确控制和监测。
这对于提高电动机的效率和运行稳定性非常重要。
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总字数：xxx字。
电机状态在线监测系统的设计与开发
状态 ， 以提 高系统运行的可靠性 、 安全性 ， 并能为更进一步的测控处理提供基础。整个 系统包括 了推进 电 机， 负载电机， 霍尔闭环形 电压 、 电流传感器 、 旋转编码盘 、 信号调理 电路 、 数据采集卡 。运用 Ｖｓａ Ｃ＋ ｉ ｌ ＋ ｕ 进行程序编写。系统完成 了数据采集 、 宁信号处理 ， 出了数据显示 波形 ， 步验证 了该设计 的可行 数 给 初
保 护等 优点 。
２ １ 电参数检 测传 感器 ． 对 电机 电参 数 的 监 测 主要 是 对 电流 电压 有 效
值、 频率、 最大幅值、 波形等参数的测量。对于强电
信 号 的参 数测 量则必 须涉及 到信号 的转换 。信 号 的 转换 可 以采取 的方 法很 多 ， 系统 设 计 中信 号 转换 采
性。
关键词 ：在线监 测； 电力推进 ； 数字信号处理 ； 数据采集 ； ｉ ａ Ｃ＋ Ｖ ｓｌ ｕ ＋
１ 前 言
船 舶 吊舱 式 电力 推进 系 统 ， 将 推进 电机 转轴 是 与螺旋 桨直接 相 连 ， 旋 桨 作 为 电动 机 的负 载 。整 螺 个 电力推 进 系统 是 由推进 电机直 接 驱 动螺 旋 桨 ， 使 螺 旋桨在 水 中产 生 推 力 作 用 于船 体 ， 船 舶 运 动 。 使 电力推进船 对推 进 电机 的要 求是快 速而 准确 的速度 响应 ， 任何 扰动 下速度 能快速恢 复 。因此 ， 当今迅 在 速 发展起来 的船舶 吊舱 式 电力 推进 系统 中采用状 态 在 线监测 的检测 方式 ， 可及 时了解 电机 的运行状 态 ， 及 时排除故 障 ， 舶 的安全 运行得 到很大 的提 高 。 使船 本设 计 是对 船舶 吊舱式 电力 推进 系统 的模 拟 ，
电动机的故障诊断与智能监测系统
电动机的故障诊断与智能监测系统一、引言电动机作为工业生产中常见的设备之一，在生产过程中可能会遇到各种故障，给生产带来困扰。
因此，开发一种高效准确的电动机故障诊断与智能监测系统具有重要意义。
本文将探讨电动机故障诊断与智能监测系统的原理、应用及未来发展趋势。
二、电动机故障诊断原理1. 传统故障诊断方法传统的电动机故障诊断方法主要基于经验和直观判断，如通过声音、振动、温度等指标来判断电动机是否存在故障。
然而，这种方法存在主观性强、准确率低等问题。
2. 基于传感器数据的故障诊断基于传感器数据的故障诊断方法主要利用电动机工作过程中产生的振动、电流、温度等数据进行分析。
通过建立数学模型和采用信号处理算法，可以对电动机是否存在异常进行准确判断。
三、电动机智能监测系统的应用1. 故障预警电动机智能监测系统可以通过实时监测电动机的运行状态，分析数据并比对预设的故障模型，提前预警电动机的潜在故障，以避免因故障导致的停机和损失。
2. 故障诊断电动机智能监测系统可以根据传感器数据对电动机进行故障诊断，准确判断故障类型和位置。
通过及时的故障诊断，可以快速采取修复措施，避免故障扩大和带来更大的损失。
3. 运行优化电动机智能监测系统通过对电动机的运行数据进行分析，可以判断电动机的性能和效率。
通过优化电动机的运行参数，可以提高生产效率，降低能耗，并延长电动机的使用寿命。
四、电动机故障诊断与智能监测系统的发展趋势1. 数据驱动的故障诊断与预测随着大数据和人工智能技术的快速发展，电动机故障诊断与智能监测系统将更加依赖数据分析和模型算法，能够实现更准确的故障诊断和预测。
2. 云端监控与远程管理随着物联网技术的不断进步，电动机智能监测系统可以实现云端监控和远程管理，工程师可以通过手机或电脑随时随地监测电动机的运行状态，并进行相应的管理和维护。
3. 智能维修和预防性保养未来的电动机智能监测系统将结合机器学习和自动化技术，能够自主进行故障维修和预防性保养。
电动机的故障检测与监测方法
电动机的故障检测与监测方法故障检测与监测是电动机维护和运行过程中的关键环节，能够帮助及时发现和解决电动机故障，保障设备的正常运行。
本文将介绍几种常见的电动机故障检测与监测方法，以期提高电动机的使用寿命和可靠性。
一、温度监测法电动机运行过程中，温度的变化可以反映出电机的工作状态和可能存在的故障。
通过在电动机上安装温度传感器，实时监测电机的温度变化，可以有效检测电机的故障。
二、振动监测法电动机在工作时会产生振动，不同的振动模式对应不同的故障类型。
通过在电机上安装加速度传感器，监测电机振动信号，可以分析出电机的健康状况和故障类型，及时采取措施进行维修保养。
三、电流监测法电动机的故障往往会导致电机的电流波形出现异常。
通过安装电流传感器，实时监测电机的电流变化，可以及时发现电动机的故障，例如转子断条、绕组短路等。
四、电压监测法电动机的故障也会对电机供电系统产生影响，进而导致电动机的电压波形发生异常变化。
通过在电机供电系统上安装电压传感器，监测电压波形的变化，可以及时判断电动机故障，并进行相应的维修处理。
五、噪音监测法电动机故障往往伴随着异常的噪音产生。
通过监测电机运行时的噪音信号，可以判断电机是否存在异常情况，并进行相应的维护工作。
该方法对于一些难以接触到的电动机也十分有效。
六、绝缘监测法电动机的绝缘状况是其正常运行的重要保障。
通过使用绝缘测试仪对电机的绝缘电阻进行定期检测，可以有效判断电机绝缘的健康状况，及时发现绝缘损坏的问题。
七、转速监测法电动机的转速异常往往是其故障的一个重要表现。
通过安装转速传感器，监测电动机的转速变化，可以判断电动机是否存在故障情况，并及时采取措施进行维修。
八、霍尔传感器监测法通过在电动机上安装霍尔传感器，可以实时监测电机的转子位置和磁极间隙，从而判断电动机是否存在转子磁极损坏或间隙过大的故障。
综上所述，电动机的故障检测与监测方法多种多样，可以从不同的角度对电机的运行状况进行监测。
电机运行状态在线综合监测系统的研究与构建
电机运行状态在线综合监测系统的研究与构建【摘要】电机运行状态在生产线安检中是重点监测对象，传统采用人工离线方式定期巡检。
本文应用传感设备检测状态信号，现场总线传输数据，组态软件采集管理数据的方法实现了电机运行状态的在线监测。
通过实时监测电机运行状态，及时诊断设备故障并维修设备，避免经济损失，保证生产安全稳定。
【关键词】电机;在线监测;专家系统;冗余一、引言针对鲍店煤矿选煤厂电动机的运行环境，为减少事故，降低能耗，确保安全生产，运用测控技术、计算机技术、网络通信技术等方法，对重要关键设备的电动机进行在线监测技术研究与应用。
在设备不停机的情况下通过对电动机的三相电压、电流、温度、振动等参数进行实时在线监测，对采集的参数数据进行算法分析，以信息融合理论来综合判断其运转是否正常，有无异常与劣化征兆。
通过对监测数据的分析处理，实现能耗评估，设备故障报警、检修预警等功能，以便提前制定采取针对性措施来控制和防止事故的发生，从而避免设备突发性故障造成的设备损坏以及停工停产等巨大损失，减少计划维修所造成的一些浪费，不断提高设备完好率与使用率，从而实现对电机的综合监控及保护。
二、系统设计方案电机在线监测网络拓扑图见图1，为增加系统可靠性，采用冗余设计方案，主从设备互为备份自动切换。
在选煤厂原煤车间生产线上，选取16台重要关键设备电机和2个分级筛作为重点监测对象，主要监测电机三相电压、三相电流、功率、电量、温度、振动等运行状态参数。
电压和电流互感器检测电机三相电信号，经三相电参数模块计算出各个电参数并通过RS485总线传送到串口服务器。
串口服务器通过以太网交换机向电机综合监测系统提供各个电参数模块的数据。
温度传感器检测电机温度，经温度变送器输出模拟信号到信号隔离器。
振动传感器检测分级筛振动，经振动模块输出模拟信号到信号隔离器。
信号隔离器输出模拟信号到西门子PLC。
PLC计算温度和振动值并通过以太网交换机向电机综合监测系统提供温度和振动数据。
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兰州理工大学技术工程学院
微机原理及应用
课
程
设
计
班级：焊接工艺与控制工程2班
**：***
学号：********
时间：二〇一一年十二月
目录
引言 (3)
1硬件设计 (3)
信号采集单元 (4)
I/O单元 (5)
通讯单元 (8)
CPU单元 (9)
2 软件设计 (11)
3抗干扰措施 (12)
4结论 (12)
引言
随着电子技术的发展，电动机运行状态监测系统正向基于现场总线的智能型方向发展。
电机参数的监测(特别是动态参数的实时监测)可为判别电机运行质量提供不可缺少的数据.我所设计的这种电机运行状态监测系统,是由一台单片机及电机外围电路组成,构成主从方式工作.输入的模拟信号首先送到前置处理部分,再送到差分放大器.采用双端输入单端输出,再经低通滤波器送入A/D转换器,而后进入单片机.单片机的数字量,在LED显示器实时显示。
这样就大大提高了参数的监测精度而且加强抗干扰能力。
采用单片机，使外围电路减少，可靠性增强，性价比提高，并具有一下特点:采用空芯电流互感器，电路和分量程放大电路进行电流采样，可提高电流的采样范围，保证大范围的采样，且采样线性度高；根据热容情况判断电动机的过载引起的发热（温度）状态，最大发挥电动机的过载能力；用微处理器可实现实时监测，可在设定时间范围内跳闸保护。
1 硬件设计
电动机运行状态监测系统，用H8/3687FP单片机实现电动机的保护功能。
在硬件方面主要由三相电流信号采样、电压信号采样、键盘接口、显示部分、控制输出、报警输出、通信接口等几部分构成，下面分别对其中的关键部分作简要介绍。
信号采集单元
电动机运行状态监测系统采用交流采样算法计算被测信号。
采样方式是按一定周期（称为采样周期）连续循环实时采样被测信号一个完整的波形（对于正弦波只需采样半个周期即可），然后将采样得到的离散信号进行真有效值运算，从而得到被测信号的真有效值，这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。
信号采集单元的功能取样、整流、放大互感器二次测的输出信号，将这些信号转换为单片机可处理的信号。
电动机运行状态监测系统中处理三相电流信号、电压信号的信号采集放大电路原理都相同，现以一路电流信号采集放大电路为例说明电路工作原理。
图1 信号采集放大电路
信号采集放大电路如图1所示。
在图中二极管A1、A7是双向二极管，对后级电路起到过压保护作用。
当输入的信号在正常范围内，A1、A7不起作用，当输入信号超出正常范围（或有脉冲干扰信号出现）时，A1、A7导通，防止超出后级电路端口范围的信号进入后级电路，破坏后级A/D电路。
CR1为取样电阻，将从CT1输出的电流信号转变为电压信号。
LM324和CR4，CR7，CR10，CR13组成同相放大电路将电压信号放大后输入A/D转换电路。
图1中LM324采用双电源供电，这样可以保证LM324输出电压达到5V充分利用A/D转换提高显示精度。
图1中通过运放将输入信号进行分档处理，小信号从输出大信号从输出。
这样处理是因为：电动
机保护器要处理的电流范围很宽（要从电动机1倍额定电流到10倍额定电流），分档处理可以提高测量精度。
I/O单元
开关量输入处理电路如图2所示。
电路开关量由IN1～IN7输入，通过光藕后产生IS1～IS7，并行信号IS1～IS7输入到74HC165，通过74HC165将并行信号转换为串行信号传送给CPU。
电阻R11～R18起到限流作用保护光耦中的二极管不被损坏。
RS1～RS8是上拉电阻与电容CS～CS8配合使用既可以稳定光耦输出电平又可以在上电时对光耦起到保护作用。
图2 开关量输入电路
继电器控制电路如图3所示。
JDQ1～JDQ4与CPU连接，三极管QJ11～QJ14的供电电压是+5V，三极管QJ1～QJ4的供电电压是+24V。
现以QJ11，QJ1这路控制电路来说明电路工作原理，当CPU输出高电平时三极管QJ11不导通，OUT11不会输出电流光藕不会导通，JT1也输出高电平，QJ1不会导通继电器不会动作。
当CPU输出低电平时三极管QJ11导通，OUT1输出高电平使光耦导通， JT1变为低电平，三极管QJ1导通OUT1输出低电平使继电器发生动作。
图3中二极管DJ1～DJ4作为继电器续流二极管。
图3 继电器控制电路
控制输出部分可采用机电式继电器或固体继电器。
前者价格便宜，市场产品丰富，驱动线路也比较简单，但可靠性和使用寿命有限，且在触点动作时会产生“火花”，严重时可影响系统的正常工作。
因此，在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并靠近仪表的输出端口。
另外，在继电器线圈两端应并联续流二极管，否则在继电器线圈断电瞬间会产生较高的感应电压，从而破坏电路。
固态继电器具有寿命长、性能稳定，无火花等特点，本设计考虑到产品的可靠性要求采用固态继电器。
通讯单元
通讯电路如图4所示。
通讯电路实现将CPU串口输出电平转换到RS485电平。
本电路的巧妙之处在于数据收发直接由硬件来控制，不用CPU参与控制，这样可以节省CPU资源简化程序设计。
图4 通讯电路
CPU单元
CPU单元是电机保护器的核心单元。
信号采集，各种报警处理，通信功能，显示功能……都是由它来完成的。
本产品采用的CPU芯片是瑞萨公司的H8/3687芯片，该芯片功能如下：62条基本指令；RTC（片上实时时钟，可作为自由运算计数器使用），SCI（异步或者
时钟同步串行通信接口）2路，1路IIC接口，8路10位A/D，８位定时器２个（Timer B1,TimerV），16位定时器１个（TimerZ），看门狗定时器，14位PWM，45个I/O引脚（H8/3687N有43个I/O引脚），包括8个可直接驱动LED的大电流引脚（IOL=20mA,@VOL=），片上复位电源POR电路，片上低电压检测电路（LVD）。
该芯片有两种封装形式：LQFP-64（10mm×10mm）FP-64(14mm×14mm) 。
CPU单元电路如图5所示。
图5 CPU电路
因为A/D功能，IIC功能，RTC，定时器，看门狗等功能都已经集成到芯片内部，所以CPU单元的外围电路十分简洁，各引脚只需外接增加端口驱动能力的上拉电阻和稳定信号的滤波电容即可。
2 软件设计
系统软件要完成三相电流、1路剩余电流、三路电压A/D，各种保护量计算，保护功能判断处理，显示电压、电流，故障记录，按键处理，通讯，变送等功能。
只有合理安排程序流程来完成这些功能，保护器才能可靠工作。
程序流程图如图6所示：
图6 程序流程
3 抗干扰措施
电机运行状态检测系统作为保护电动机装置要具有很强的抗干扰性。
在本系统设计过程中采取如下措施提高产品的抗干扰性：1硬件方面：电源部分加EMC滤波器，高频变压器次级与初级加高压电容，输出部分加滤波电路；信号采集部分增加滤波电路；在作信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路；在各芯片电源输入处加去藕电容；继电器两端并联续流二极管，加光耦与CPU端口隔离；不使用的CPU 端口定义为输出状态；PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理，模拟信号在模拟区域内布线，数字信号数字区域内布线，二者不进入彼此区域内；布线时尽量加粗电源线与地线，信号线走线时走145º线，不走直角线；使用CPU内部看门狗监控程序运行。
2软件方面：各路信号采集都使用软件滤波，增加采样值的准确性。
4 结论
本电动机运行状态监测系统采用可行的设计方案，集测量、保护、控制、通讯于一身，性能安全可靠，可以对电动机实施可靠有效的保护。
在实际使用中完全可以替热继电器、温度继电器等传统的电动机保护产品，替代各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等常规元件，简化电动机控制电路，减少柜内电缆连接及现场施工量。