SIMOCODE保护装置调试技术总结

SIMOCODE保护装置调试技术总结

陈建新

上海核工程研究设计院有限公司 山东威海 264300

摘要：介绍我国压水堆重大专项CAP1400示范工程——“国和一号”电力系统

SIMOCODE pro V电机管理控制系统的工作原理及其在电动机电源保护控制上的应用，并就单体调试过程中出现的问题，提出相应的处理方案。

关键词：CAP1400；SIMOCODE；管理；

1、引言

SIMOCODE是西门子公司生产的可扩展模块化电机管理控制系统，它通过微处理器和各种功能模块的配合进行电机保护控制 ，广泛应用于核电站低压性能范围内的恒速电机。相对于复杂的控制回路、敷设错综的硬接线的传统电机控制方式，SIMOCODE大大简化了电机控制回路和电气元件数量，而电机的控制功能更加全面、灵活，运行维护及故障排除更加便捷。在AP系列堆型核电中，SIMOCODE广泛应用于380V MCC的抽屉式馈电单元，主要为电机、加热器、电动阀等负荷提供电源保护及控制。

2、SIMOCODE保护装置介绍

2.1、系统组成

SIMOCODE 系统是模块化结构的电机管理系统，可分为不同功能范围的2个装置系列SIMOCODE pro C和SIMOCODE pro V。其中，SIMOCODE pro C属紧凑型，由基本单元、电流检测模块和操作面板组成，能进行简单控制；SIMOCODE pro V可连接多达5个可选扩展模块，适用于信息量较大的电机控制系统。

基本单元类似于一个小型PLC，拥有4个输入口（IN1～IN4）和3个输出口（接触器控件OUT1～OUT3），通过输入口采集控制数据，经BU内部分析、处理后，实现对各输出口连接设备的控制。同时，BU实时接收来自电流测量模块的主回路电流信号，采集的电流信号与预先设置好的保护整定值相比较，其运算结果用以控制接触器控件的状态，实现对负载的过载、相不平衡以及堵转等保护。

2.2、系统具有的主要功能特点概览

2.2.1 保护功能

造成电机热过载的原因通常有电流不平衡、缺相、或机械负荷过载等，SIMOCODE Pro 可按照《IE60947-4-1》对三相交流电机进行保护。脱扣等级可设置为5至40之间的(5、10、15、20、25、30、35、40）8个不同设置。SIMOCODE Pro可以通过电流测量模块监测电机电流和通过过热保护采集电机温度作为过载的保护机制。

相不平衡保护

SIMOCODE Pro 可以对相不平衡的程度进行监视并传输到控制系统。在超过一个可调节值时，可以触发一个可定义和可延迟的响应。

过热保护

过热保护基于通过开关量 PTC 热敏电阻进行的电机内的直接温度测量，可与 SIMOCODE ProC和SIMOCODE ProV 的基本单元相连，也可以使用温度监测模块连接 SIMOCODE ProV，最多3个温度传感器。

(如NTC、PT100、PT1000）用于电机绕组、电机轴承、冷却剂和减速器等进行温度监测。在电机多处采温时,要保证使用同种型号的热敏电阻。

堵转保护

在电机电流超过一个可调堵转限值(范围 0～1020%Ie）之后，可在 SIMOCODE Pro 中设定一个可定义和可延迟的响应。堵转保护只有在设定的脱扣等级时间间隔过后才有效。

2.2.2 控制功能

SIMOCODE pro系统通过设置，可实现电机直接启动、可逆启动、星-三角启动、双速启动、电磁阀启动、软起动器启动等启动控制方式，并通过接触器辅助触点状态反馈检测设备状态，加上其内部软接点的互锁，可保证电气联锁可靠运行。

2.2.3 监测功能

SIMOCODE pro系统、电机控制单元监测数据可经现场总线上传到上位机进行集中管理，亦可通过安装在开关面板上的屏幕显示。这些信息包括运行数据——相电流、线电压、相不平衡、相序、电机温升、有功功率、视在功率和功率因数，维修数据——电机运转时间、电机启动次数、电机停机次数、过载脱扣次数、详细预警和故障信息等。SIMOCODE pro系统电机控制单元还具有录波功能，记录电机的启动电流。

3、SIMOCODE保护装置单体调试问题分析及处理

3.1. Simocode保护装置过载保护时间疑似超差

根据《SNG-GX-J4-061电动机控制中心供电的非1E级交流电动阀接口规范》，电动阀门回路过载保护等级为10级，通过反时限过载保护时间计算表格可知，电流测量模块端通2Is电流，动作时间为40s，根据《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB/T 14285-2006，此处取允许误差5%，即允许动作范围为38-40s。现场多次试验后发现：动作时间在32s至40s之间不规则出现。

技术分析：

在经过反复核对SIMOCODE保护装置产品说明书并在状态监视过程中发现，SIMOCODE内部存在电机热模型参数，该参数在主回路通电后开始上升，在断电后下降。验证过载保护之前先做了预过载保护试验，此时电机热模型参数上升至不同参数，断电后未冷却该参数未冷却至0，影响过载动作时间。

综上所述，试验人员在进行现场交接试验前的试验准备和试验过程中时切莫粗心大意，要充分考虑可能对试验结果产生影响的各项参数，并且对试验产生的各种变量做到心中有数，已方便在试验出现问题时及时查验。

处理方式：在进行过载定值试验前将设备充分冷却，在电机热模型参数降为0后再进行过载保护验证试验。

3.2 堵转保护时间定值疑似超差

根据接口规范要求，堵转保护时间定值定为默认值2s，根据《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB/T 14285-2006要求，允许动作时间未1.9s-2.1s。现场实际动作时间为2.3左右。

技术分析：接口规范要求的动作时间只针对simocode基础模块。电流测量模块及接触器动作存在时间延迟。在咨询ABB厂代并查阅说明书后发现，电流测量模块时间延迟为300ms。

处理方式：将时间测量节点由接触器端换为simocode输出端，针对电流测量模块时间延迟对要求设计发出设计澄清。

3.3相不平衡保护时间与国标要求允许动作时间不符

根据厂家说明书及相关设计澄清，相不平衡保护定值设定为默认值40%。相不平衡保护系数计算公式如下：

试验方式为I1，I2设为定值1A，I3自1A降低至相不平衡保护警告报警。现场实际动作值在0.47A左右。相不平衡系数为43%左右，根据《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB/T 14285-2006要求，允许动作范围值为38%-42%。

技术分析：在咨询厂家并查阅相关资料后发现，相不平衡保护定值校验不应参考《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB/T 14285-2006，而应参考GB 14048.4-2010《低压开关设备和控制设备 第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器)》中关于相不平衡继电器的相应规定：当电流不平衡度大于电流不平衡度设定值的1.2倍时，与开关电器配合使用的电流不平衡继电器应能动作并使得开关电器在80%~120%设定时间内断开。根据此规定，0.47A时继电器动作合格。

4、结束语

本文通过对SIMOCODE类型及功能介绍，以及在单体调试过程中遇到的问题分析及处理。为今后同类型设备的调试和维护，提供一定的技术指导，以减少类似非预防性情况发生。

参考文献：

[1] SNG-GX-J4-061电动机控制中心供电的非1E级交流电动阀接口规范

[2] 电动机电流保护继电器的选择及整定[J]. 张雪峰.  江苏电器. 2001(04)

[3] GB 14048.4-2010《低压开关设备和控制设备 第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器)》

[4]GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程

[5]GB/50150-2016电气交接试验标准

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