【正文】 的抗干擾能力是其重要的一方面。一般地，由于微機保護裝置工作在不停的以極高速度和極短周期循環(huán)執(zhí)行程序狀態(tài)，即處在一種動態(tài)工作過程中，所以只要這個過程不終止，干擾就不會產生拒動，至多是增加一點動作延時。(5)上拉電阻：總線不用時，處于高阻懸空狀態(tài)，比較容易受到外界的電磁干擾，可能會產生錯誤的信息，因而在總線上配置上拉電阻可以提高裝置的抗電磁干擾的性能。感謝山東科技大學這一培養(yǎng)人才的沃土，在此我不僅學到了專業(yè)理論知識，還學到了許多課本之外的許多知識。參考文獻[1]. MCS51/52單片機原理與實踐 [2]:中國電力出版社，1992[3]張宇輝編著. 電力系統(tǒng)微型計算機繼電保護. 中國電力出版社[4]，2001, 29(10): 14[5]. 單片機應用系統(tǒng)設計與產品開發(fā). 人民郵電出版社[6]，1998, 26(1): 17[7]陳皓，汪波，2000, 20(2)，32一36[8]，1998, (3): 3335[9]賀家禮，:中國電力出版社，1994[10]. Future Trends in Protective Relaying, Substation Automation,Testing and Related Standardization. In: Transmission and Distribution Conference and Exhibition 2002: Asia Pacific. IEEE/PES, 2002, 598一602[11]Jingxuan Hu, , Erwin Dirks. A Graphical Block Platform forRealTime DSPBased Digital Relay Development. In: International Conference on Power System Technology, 2002, 265269.致謝在導師的幫助下，我終于按時完成了我的畢業(yè)論文。(3)濾波與去耦：交流模擬信號輸入通道有前置帶通濾波器，兼有抗干擾的作用；在需要提供電源作為內部電源的半導體芯片的正電源和地線上并聯一個的去耦電容；在各插件的與總線板接口處的正電源和地線之間并聯一個的電解電容和一個的電容，前者抑制低頻干擾，后者抑制高頻干擾。由此可見，干擾的存在是值得注意的事情，對一個微機控制系統(tǒng)，良好的干擾能力是實現控制功能的前提條件。如果投入了，則會將數據處理模塊得到的結果與過流整定值比較，如果小于整定值，進入下一保護模塊，反之則會起動定時器，如果在整定的時間內故障沒有消失，則在出口未被閉鎖的情況下裝置動作于跳閘。進入測量主程序之后，首先開啟軟件定時器中斷，并立即執(zhí)行一次軟件定時器0中斷服務程序，在其中斷服務程序中，設置下一次軟件定時器0中斷的時間間隔，在其中斷服務程序中完成電動機數據的采集、存儲、數據處理以及故障判斷和處理等功能，中斷返回后，等待下一次中斷。（3）模塊化編程使得要解決的問題與特定模塊分離，很容易找到出錯的模塊大大簡化了調試。 ③ 對程序存儲區(qū)和數據存儲區(qū)進行合理規(guī)劃。(6)看門狗信號輸入端（WDI）程序正常運行時， s的時間間隔內向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內部的看門狗定時器。若設法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機快速地保存重要數據，將會最大限度地減少損失。硬件部分是是保護裝置的物質基礎，是后面軟件開發(fā)的前提條件。本設計充分考慮后在系統(tǒng)設計時添加了通訊部分，以實現遠方通訊和控制。其主要特點有：（1）帶有較強功能的I/O緩沖器；（2）指令功能豐富，四位數據可并行發(fā)送，最大驅動能力為640256點陣；SED1335的硬件部分由MPU接口單元、內部控制單元、驅動單元等組成。常常用于各種便攜式設備顯示前端儀器中。同時，三個端口的特點有所不同，口A輸入和輸出都帶鎖存，口B和口C輸出有鎖存，但輸入無鎖存。然后在信號采集電路中對信號進行多路同步采樣。如下圖為系統(tǒng)硬件框圖： 保護裝置原理框架圖如上圖所示，為系統(tǒng)的電氣原理圖，系統(tǒng)的控制核心采用單片機C8051F360。當n=1時，為基波情況，實部和虛部為： () () () ()由此可得到： () ()傅氏算法優(yōu)點是能夠有效地抑制各次諧波，有數據濾波作用。交流采樣法主要取決于兩個因素：測量精度和測量速度。在一些比較高檔的儀器儀表中，人們普遍采用交流采樣。 直流采樣 在微機應用初期，一些參數的測量普遍采用直流采樣，直流采樣是把交流電壓、電流信號轉化為0～5V的直流電壓，再送到A/D轉換器。、a2=e176。由對稱分量法分析，當電動機發(fā)生斷相等不對稱故障時，定子電流可分解出負序電流分量，該電流的取值決定于電動機的負序阻抗對正序阻抗的比值，負序電流會使電動機的轉子繞組中產生2倍工頻的單相交流電流，造成電動機機端過熱，轉子振動；另外，電動機斷相運行時由于負序磁場的存在，基波旋轉磁場質量變差，機能、能量轉換能力降低。在一定意義上，堵轉保護可作為電動機運行過程中短路保護的后備保護。本文裝置通過測量電動機母線電壓來實現欠壓保護，當電動機母線電壓降低到整定動作值U欠以下，且時間大于整定值t欠時，進行跳閘保護。這樣當供電系統(tǒng)恢復正常時，可保證一部份有必要自起動的電動機順利起動，同時可人工控制各電動機的先后起動順序，使電動機的起動電流先后錯開，保持供電系統(tǒng)穩(wěn)定。IMAX=MAX(Ia,Ib,Ic)即IMAX≥ISQ在電動機啟動過程中IMAX≥I1在電動機啟動結束后t≥t1式中，IMAX：A、B、C相電流(Ia，Ib，Ic)最大值(A)。電動機在發(fā)生不對稱故障時，應用對稱分量法可將三相電流分解為正序、負序和零序分量。因而對大型電動機的保護問題被人們廣為高度重視。本論文的主要工作內容如下：(1)對電動機保護原理和保護算法進行深入分析研究，對保護判據了進一步優(yōu)化。微機保護很容易實現保護以外的其他功能，這些功能是傳統(tǒng)保護很難實現的。當系統(tǒng)發(fā)展需要改變保護原理或性能時，則只需將程序加以修改，這種靈活性是傳統(tǒng)保護不可比擬的。此外，較之傳統(tǒng)的保護裝置，微機保護的軟件不易受電源波動、周圍環(huán)境溫度變化及元件老化的影響，因此微機保護的性能比較穩(wěn)定。 (5)微機型電動機保護裝置保護方式:隨著電力系統(tǒng)微機繼電保護的不斷發(fā)展，并有其與傳統(tǒng)保護明顯不同的特點，在電動機保護中得到不斷的應用。熱繼電器安裝在電動機殼外，一旦發(fā)生通風受阻、掃銼、堵轉、長期輕微過載使電動機繞組產生熱積累等，熱繼電器就無法保護電動機。熔斷器主要是用于短路故障或嚴重過載時保護供電設備和供電網絡的，實際上它對電動機不起直接保護作用。 從電動機制造和發(fā)展的過程來看，由于生產自動化及各種自動化控制、順序控制設備的出現，要求電動機經常運行在頻繁啟動、制動、正反轉、間歇以及變負荷等多種方式。所以，“節(jié)約用電，節(jié)約原材料就是節(jié)約能源。另外，可以存多套保護定值，完全可以達到每套定值對應一種常用的系統(tǒng)運行方式，這樣，每次修改定值的工作量變得非常小，僅僅需要改變一下定值區(qū)號而已。 (4)可靠性容易提高。其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護。 (2)第二階段以多單片機構成的多CPU硬件結構為主，數據采集系統(tǒng)為電壓頻率轉換原理的計數式數據采集系統(tǒng)，硬件軟件的設計吸取了第一代微機保護裝置成功運行經驗，利用多CPU的特點，強化了自檢和互檢功能，使硬件故障可以定位，對保護的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施以及防止拒動與誤動的措施。90年代，電力系統(tǒng)繼電保護技術發(fā)展到了微機保護時代。它起源于20世紀60年代中后期，是在英國、澳大利亞和美國的一些學者的倡導下開始進行研究的。s protection system, some hardware measures of antiamming are taken in the system.Key words： motors, Microprocessorbased Protection, Protective algorithm, Microcontroller目錄1 緒論 1 1 4 8 102 大型電動機保護方法研究 12 12 13 14 15 163 微機保護算法 23 23 244 電動機微機保護的硬件研究與設計 28 28 29 29 單片機介紹 30 8255芯片及應用 31 32 35 365 電動機保護裝置的軟件設計 38 38 396 系統(tǒng)抗干擾設計 47 47 487 小結 50參考文獻 51致謝 52附錄Ⅰ 外文翻譯 53附錄Ⅱ 硬件原理圖 671 緒論 繼電保護裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它對保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經濟的運行起著非常重要的作用，在其技術實現上需要滿足四個基本要求，即:可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。本次設計介紹了微機保護的發(fā)展歷史、技術特點和發(fā)展方向。速動性，即指保護裝置應該能快速切斷故障，特別是作用于斷路器跳閘的保護裝置要求動作迅速。價格大幅度下降，可靠性、運算速度大幅度提高的微型處理器為微機繼電保護的發(fā)展和實際應用奠定了物質基礎。 自1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應用之后，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護不斷涌現，并且各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。由于DSP的價格較高，影響了DSP在微機繼電保護領域的推廣應用。如故障錄波、波形分析等，可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障測距等功能。 (5)使用靈活方便，人機界面越來越友好，在操作方面采用觸摸面板進行整定值操作，采用畫面方式顯示文字、圖、表，采用智能化人機接口等，提高了操作性能并使維護調試變得更加方便，從而縮短維修時間。在電動機節(jié)能運行方面己作了許多工作，取得了一定效果，但忽略了電動機保護在節(jié)能中的重要作用。 另外，科技的發(fā)展和生產的現代化推動了電動機設計制造技術和生產使用的發(fā)展，而采用了現代科技設計制造并且在生產現代化和控制自動化條件下使用的電動機又對電動機的保護提出了更高更新的要求?，F代生產機械中，由于自動化的需要，對電動機的運行要求越來越高[9,10]。 。而當熱繼電器真正起到保護作用動作幾次，其本身的電阻絲、絕緣材料會因過熱而迅速損壞，不能繼續(xù)使用，必須全套更換。這些使得微機型電動機保護裝置保護功能齊全，動作迅速、可靠性高，并能準確快速反映故障，具有裝置動作指示，可記錄和查詢裝置動作類型、動作時間以及故障特征值，便于故障分析，正常運行時可對電動機的運行狀況進行監(jiān)測。此外，裝置還采用多重化措施，進一步提高保護的可靠性。再者，微機保護可以具有自診斷功能，能對硬件和軟件進行自檢，一旦發(fā)現異常就會發(fā)出報警，使得現場維護工作量大大減少。高壓電動機保護是一個集保護、測量、控制、分析、遠動等多功能于一體的大型系統(tǒng)工程，要走向成熟、穩(wěn)定、全面尚需一個較長的應用、探索、完善和提高的過程。算法方面，對三采樣法、全周波傅式算法、均方根值進行了研究。對稱故障包括過載、堵轉和三相短路等，這類故障對電動機的損害主要是熱效應，使繞組發(fā)熱甚至損壞。當電動機定子繞組短路時，由于短路而產生的短路電流不僅會使繞組的絕緣破壞，導致電動機損壞，而且會導致供電電網電壓下降，從而影響其它用電設備的正常運行。t： 整定的速斷保護動作時限ms。(3)當電源電壓長時間降低或中斷時，根據生產工藝過程和技術保安條件等要求不允許自起動的電動機，應裝設帶10秒時限跳閘的低壓保護。I13為堵轉電流定值；T13為堵轉時間定值。應用對稱分量，可以分析各種故障下的負序電流。斷開正序阻抗等效圖 斷負序阻抗等效圖 應用對稱分量法得出A相斷開后的三相異步電動機正、，jx1代表定子繞組的漏抗；rm代表與定子鐵芯損耗相對應的等效電阻(有功損耗)，jxm代表與主磁通相對應的鐵芯的電抗：，jx2代表折算到定子邊的轉子繞組電抗和漏抗；，代表定子繞組的電阻，j代表定子繞組的漏抗；rm代表與定子鐵芯損耗相對應的等效電阻(有功損耗)，j xm代表與主磁通相對應的鐵芯的電抗； jx代表折算到定子邊的轉子繞組電抗和漏抗；在不計磁路飽和的影響下，電動機的運行可看成是在正序對稱電壓和負序對稱電壓分別作用下運行的疊加，：在正、負序電壓作用下產生各序相應的電流、功率及其轉矩，而綜合轉矩M是在序轉矩Ml和負序轉矩M2的合成。本裝置采用兩段式定時限負序電流保護作為電動機斷相、定子繞組或引出線不對稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護：第一段具有高整定值I21，(負序電流I段電流定值)，短延時T21(負序電流I段時間定值)；第二段具有低定值I22(負序電流Ⅱ段電流定值)，長延時T22(負序時間Ⅱ段時間定值)。但直流采樣方法存在一些問題：測量精確度直接受整流電路的影響，整流電路參數調整困難。，這就需要從幾個方面來努力：①保證電流互感器在測量范圍內輸出的電壓信號波形失真小。隨著電子技術的飛速發(fā)展，如今的微機、單片機的處理速率大大提高，同時也出現了種類繁多而且性能價格比很好的A/D轉換器，這些為交流采樣奠定了堅實的基礎。 全周波傅氏算法，計算精確，