【正文】 ③ 輸出電阻為 710MΩ。 R D輸 出 至A / D 轉(zhuǎn) 換inV 1R 2I1I LR 圖 37 系統(tǒng)電壓的處理 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理圖如 圖 38 所示。若利用反相求和電路 將 － KUi 與 Ui 負(fù)半周波形相加，就可實(shí)現(xiàn)全波整流。 + 1 5 V 1 5 V+ 1 5 V 1 5 VR 1 R 0 R 1 R 0V S S V S S2148763281476V S SI n p u t Io u t p u t IV S S3C HC H55L F 2 9 8 L F 2 9 8I n p u t U采 樣保 持V 1o u t p u t U 圖 33 采樣保持電路 A/D 轉(zhuǎn)換 微機(jī)保護(hù)裝置必須對(duì)同一時(shí)刻的電量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以保證各路信號(hào)間的相對(duì)關(guān)系。在 本 保護(hù)系統(tǒng)中要采集每一 相的電流、電壓等電 量 參數(shù) ，為此 選用了多路 模擬 開(kāi)關(guān)和采樣保持器配合工作： 利用多路開(kāi)關(guān)將各路模擬信號(hào)輪流與 A/D 轉(zhuǎn)換器接通，使一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器能完成多個(gè)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，節(jié)省硬件開(kāi)銷 。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 21 第三章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 從功能上來(lái)劃分，微機(jī)保護(hù)裝置可以分為 6 個(gè)部分 ： 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)主系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出接口、人機(jī)接口、通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng) 。 (1)起動(dòng)時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)保護(hù) 起動(dòng)時(shí)間 過(guò)長(zhǎng)保護(hù)是由電流速斷保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓下降到 60%，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)將發(fā)生困難，針對(duì)這一現(xiàn)象，設(shè)置低電壓保護(hù)。 保護(hù)邏輯框圖如圖 211 所示。為提高接地保護(hù)的靈敏度，采用零序電 流保護(hù) 和零序電壓保護(hù) 。 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)： 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 16 I 段負(fù)序電流保護(hù)判據(jù)： 222qzdzdIITt????????? () Ⅱ 段負(fù)序電流保護(hù)判據(jù) ： 222qzdzdIITt??????????? () 2I 為電動(dòng)機(jī)負(fù)序電流值； 2qzdI? 和 2qzdI?? 分別為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) I 段和 II 段負(fù)序電流整定值； 2zdt? 為 I 段負(fù)序電流保護(hù)時(shí)間整定值，為短延時(shí)； 2zdt?? 為 II 段負(fù)序電流保護(hù)時(shí)間整定值，為長(zhǎng)延時(shí)。所以對(duì)埋有溫度傳感器的電動(dòng)機(jī)，有必要對(duì)溫度傳感器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)，結(jié)合前面所述的熱過(guò)載保護(hù)，則更能有效地保護(hù)電動(dòng)機(jī)。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 14 而方程左邊 Qdt 為在時(shí)間間隔 dt 中，定子繞組由 于過(guò)負(fù)荷 而發(fā) 出的熱量，方程右邊 CGd? 為這一熱量 一部分使定子溫度升高 d? 度。 過(guò)負(fù)荷保 護(hù)實(shí)際上是通過(guò)電流幅值模擬電機(jī)的發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)的熱慣性 使它具有一種短暫的過(guò)載能力，此時(shí)短時(shí)間的過(guò)載仍屬正常運(yùn)行，只有 到熱量積累溫升達(dá)到損壞電動(dòng)機(jī)的壽命程度時(shí)，才給予保護(hù) 。 速 斷 保 護(hù) 投 入A 相 電 流 大 于 整 定 值B 相 電 流 大 于 整 定 值C 相 電 流 大 于 整 定 值≥amp。 表 2l電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障信息分布表 故障類型 過(guò)電流 負(fù)序電流 零序 電流 其他故障特征 設(shè)置保護(hù) 類型 對(duì)稱 故障 三相短路 (8 10) pI? 無(wú) 無(wú) a b cI I I?? 電流速斷 堵轉(zhuǎn) (5 7) pI? 無(wú) 無(wú) a b cI I I?? 正序 定 時(shí) 限 過(guò)載 ( 5) pI? 無(wú) 無(wú) a b cI I I?? 正序 反 時(shí) 限 不對(duì)稱性故障 非接地 斷相 3/2pI 無(wú) 0,a b cI I I? ?? 負(fù)序 定 時(shí) 限 逆相 無(wú) pI 無(wú) a b cI I I?? 不平衡 無(wú) 有 無(wú) a b cI I I?? 相間短路 有 1/ 3bI 無(wú) b c aI I I?? 接地 單相接地 有 1/3aI 1/3aI a b cI I I?? 零序 定時(shí) 限 二相接地 有 有（值的大小 取決于位置） ,b c a pI I I I?? 從表 21 可知，若以過(guò)流信息反映短路和堵轉(zhuǎn)故障，以負(fù)序和零序電流反映各類不對(duì)稱短路和接地短路等不對(duì)稱故障，可以實(shí)施全面的電流保護(hù)。斷 線 告 警 信 號(hào)差 動(dòng) 保 護(hù) 動(dòng) 作 圖 2－ 3 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)邏輯框圖 圖 24 為差動(dòng)速斷保護(hù)的邏輯框圖。 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)制動(dòng)特性如圖 22 所示： ABCID Z . m i n動(dòng) 動(dòng) 動(dòng)動(dòng) 動(dòng) 動(dòng)動(dòng) 動(dòng) 動(dòng)ID Z . m a xDZI0.minZDI ZDISDI 圖 2－ 2 比率制動(dòng)式縱差保護(hù)的制動(dòng)特性 圖中， DZI 為差動(dòng)電流， SDI 為差動(dòng)速斷電流，一般取 6~8 倍的流入保護(hù)裝置的第二側(cè)二次電流， .minDZI 為差動(dòng)啟動(dòng)電流，一般為 ~ 倍的流入保護(hù)裝置的第二側(cè)二次電流， .minZDI 為最小制動(dòng)電流，一般取額定電流， ZDI 為制動(dòng)電流。 它分為比率制動(dòng)式縱差保護(hù)、不完全縱差保護(hù)、標(biāo)積制動(dòng)式縱差保護(hù)等。 另外，還應(yīng)設(shè)置過(guò)熱保護(hù)、 啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和頻繁起動(dòng)保護(hù) 。 當(dāng)供電 系出現(xiàn)短路故障，導(dǎo)致電壓降低或電壓消失時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩急劇下降。這類故障主要特征是三相電流電壓基本對(duì)稱，但電流值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)，使繞組發(fā)熱甚至損壞，還會(huì)產(chǎn)生不良的機(jī)械應(yīng)力可導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)不同程度的受損； 不對(duì)稱故障又分為接地故障和非接地故障。 在本次課題設(shè)計(jì)中，首先分析了電動(dòng)機(jī)的各種故障類型及 故障產(chǎn)生的原因，對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)原理做了大量分析，選擇適合于大、中型電動(dòng)機(jī)的保護(hù)方案；然后在第三章 以 ATmega16L 單片機(jī)為硬件核心， 設(shè)計(jì)出一套綜合保護(hù)裝置，通過(guò)處理采集來(lái)的電壓、電流、溫度等信號(hào)來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)是否含有故障以及故障的類型，并發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作保護(hù)電動(dòng)機(jī)。 GE、 EGR、 DG、 DZ、 DGRSDDR、 EECLH、DZG DZNG ECHL）、數(shù)顯式智能型保護(hù)器 (3DD、 3DI、 3DM、 FD)、電壓型保護(hù)器（ VR、 EOVR、 EUVR）等型號(hào)系列， 60余種規(guī)格 [3]。 在國(guó)外，早在 1975年初，英國(guó) GEC公司將微機(jī)處理器應(yīng)用于變電所的控制和自動(dòng)合閘的情況就已有報(bào)道。這種直接監(jiān)視溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，是一種相對(duì)可 靠、準(zhǔn)確的方式。但其存在整定精度不高、受環(huán)境影響大、誤差大以及功能單一等缺點(diǎn)。 與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置存在有一定的差距。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 關(guān)鍵詞 ： 電動(dòng)機(jī)保護(hù) 單片機(jī) 差動(dòng)保護(hù) 電流保護(hù) II Motor protection based on Singlechip Abstract The motor is the import portion in the auto manufacture system. Therefore, it is important to protect the motor reliably and effectively. However, China’s motor protection in theoretical research and manufacturing facilities overseas in terms of relative performance is still relatively, Back ward in the protection of lowefficiency device reliability poor, often mistaken action, motor damage in serious condition, directly or indirectly caused by the enormous economic losses . An based on singlechip protection equipment for the high voltage large asynchronous motor is discussed in this article. The protection equipment is based on overcurrent value, zerophasesequence ponent, negativephase sequence ponent and other protection criterions。 本文介紹了一種基于單片機(jī)的 高壓大型 (異步 )電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán) 使用說(shuō)明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。 論文的選題背景意義 電動(dòng)機(jī)是各種生產(chǎn)線上的重要設(shè)備，是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其耗電量占總發(fā)電量的 70％ 以上。 同時(shí) ,由于現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)在提高其輸出功率的同時(shí)，縮小了外形尺寸，采用高級(jí)絕緣材料和電磁材料減少損耗、提高效率，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電流密度顯著增加 ； 加之生產(chǎn)的自動(dòng)化和各種順序控制設(shè)備的出現(xiàn)，要求電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、間歇及變負(fù)荷等多種狀態(tài)下切換運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障的概率更加難以確定。 ； 其結(jié)構(gòu)是在電動(dòng)機(jī)繞組中預(yù)先埋設(shè)測(cè)溫元件 (一般為PTC 熱敏電阻 )配合控制設(shè)備，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的溫度保護(hù)。如能迅速處理采集的電機(jī)各種故障信號(hào)，并將結(jié)果同各種設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，在進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，并可隨時(shí)設(shè)定和顯示各種參數(shù)，還能通過(guò) 485通訊口實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)多臺(tái)從機(jī)的遠(yuǎn)程 控制保護(hù)。例如，德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的 3UB1智能過(guò)載繼電器，這種繼電器能提供過(guò)載、斷相和三相電流不平衡保護(hù)，還具有自我監(jiān)測(cè)等特性。品種和功能少、參數(shù)精度低、生產(chǎn)工藝落后等嚴(yán)重制約了我國(guó)在電機(jī)保護(hù)這方面的競(jìng)爭(zhēng)力，因此研發(fā)出新型的智能保護(hù)裝置是當(dāng)務(wù)之急。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其故障形式主要分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。對(duì)于 20xxkW 以下的電動(dòng)機(jī)，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 有調(diào)查表明，由缺相運(yùn)行造成電動(dòng)機(jī)繞組燒毀 ， 占電動(dòng)機(jī)繞組修理總數(shù)的 60%~70%，缺相故障是一種 嚴(yán)重的不對(duì)稱故障，因此，應(yīng)設(shè)置斷相保護(hù) 。主保護(hù)以帶比率特性的差動(dòng)保護(hù)為主；后備保護(hù)以電流速斷保護(hù)、正序定時(shí)限保護(hù)、兩段式負(fù)序和零序電流保護(hù)為主，另外還配有電壓保護(hù)、 CT 斷線告警等。在不考慮電流互感器勵(lì)磁電流影響時(shí)有： 120dI I I? ? ? () 當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)， 假設(shè)圖 21 中 A 相繞組在 d 點(diǎn)發(fā)生短路故障，則在 d 點(diǎn)兩側(cè)均有電流流向短路點(diǎn)，此時(shí)， 兩電流互感器二次側(cè)的電流幅值、相位均不相同，此時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。只有在裝置檢測(cè)到高低壓側(cè)最大相電流在 .minDZI 至 6 .minDZI 之間才進(jìn)行 CT 斷線判定，否則不進(jìn)行 CT 斷線 斷定。因此 可以在檢測(cè)電動(dòng)機(jī)過(guò)流程度的同時(shí)，以序分量為基礎(chǔ)，檢測(cè)負(fù)序、零序電流的大小。設(shè)置速斷保護(hù)電流定值時(shí)，要保證電動(dòng)機(jī)在滿載啟動(dòng)過(guò)程中短路保護(hù)可靠地不動(dòng)作，即躲過(guò)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)電流。 其邏輯框圖如圖 26 所示。電動(dòng)機(jī)反時(shí)限保護(hù)特性曲線如圖 27 所示。 C， G 也為常數(shù)，設(shè)允許溫升為 max? 。 在電源電壓不對(duì)稱、 逆相、 斷相 等故障時(shí)均 會(huì) 引起負(fù)序電流 2I ， 對(duì)這類故障， 雖然過(guò)熱保護(hù)己能提供保護(hù)，但在 嚴(yán)重的不對(duì)稱故障 時(shí) 引起 的 2I 很大，很有必要設(shè)置單獨(dú)的快速保護(hù)。 39。 保護(hù)邏輯框圖如圖 210 所示。跳 閘 保 護(hù)amp。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 20 失壓保護(hù)判據(jù)： ()( , , )X s h z dshzda b c s h z dM A X U UTTM A X I I I I??? ??? ????斷 路 器 為 合 位 () XU 為線電 壓 ； s