【正文】 過了傳統(tǒng)的 8/16 位單片機。在電動機控制裝置實現各項保護功能的同時，各種保護信息也由裝置生成并經通信接口上送至計算機管理系統(tǒng)。 微機保護裝置的 特點 性能優(yōu)越 微機具有高速運算、邏輯判斷和記憶能力，微機保護是通過軟件程序實現的，因而微機保護可以實現很復雜的保護功能，也可以實現許多傳統(tǒng)保護無法實現的新功能。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。 多功能化和綜合應用 微機保護很容易實現保護以外的其他功能。八個故障指示燈 ，提示故障原 因，便于排除故障。同時，將專家系統(tǒng)運用到電動機的故障診斷上，使保護裝置更加智能化。由于電動機的微機保護主要通過測量電量 (電流、電壓以及開關狀態(tài)等 )來監(jiān)測 動機的運行狀況，因此面對的主要是繞組故障。對于電動機的各類內部繞組故障，如匝間短路、接地短路等，往往是由 于運行環(huán)境差、長期運行不當引起的，故障最初并不引起顯著的電流增大，若不及時處理會導致事故擴大，進而引起電動機機端過熱、轉子及起動力矩降低等一系列問題，并嚴重損壞電動機。 具體方案如下 :(1)設置電流速斷保護作為電動機的主保護，用于電動機內部定子繞組以及進線所發(fā)生的相間短路故障。因此在本系統(tǒng)的設計過程中，在滿足可行性、實時性的前提下將軟件能夠實現的功能盡可能地用軟件來完成。 80C 196MC 具有 64K字節(jié)的地址空間。存貯控制器包括 1個 4字節(jié)的指令預取隊列用來提高程序執(zhí)行速度和 1 個總線控制器 .總線控制器管理 3 個存貯區(qū)域的尋址 :片內 16K 字節(jié)的 ROM/EPROM，由存貯器空 8 間 1 F40H 到 1 FFFH 映像的內部特殊功能寄存器組以及外部存貯器。 80C196MC 單片機內部還提供了完成各種應用的片內外設。除了正常的運行方式外， 80C196MC 單片機還具有另外的幾種特殊工作方式。 系統(tǒng)時鐘的選擇 80C196 系統(tǒng)需要一 個時鐘源 進行操作 ，時鐘頻 率的范圍 一般在，其產生的方式可以有外部時鐘和內部時鐘兩種方式。外 部擴展了一片 32K 的程序存儲器 EPROM ( 27256 )存放程序，一片 32K 的靜態(tài)存儲器 RAM ( 62256 )作為采集數據和計算數據的暫存區(qū)，一片電可擦除可編程只讀存儲器 EEPROM ( X84041)存放保護裝置的參數和整定值。然后再把這些經電壓變換和電流變換以后的信號，通過低通濾波，濾去高頻干擾信號，送入 A/D 的三個通道，啟動 A/D 轉換，將轉換結果送到單片機，從 而完成數據的采集。 電動機若正常起動，超過起動時間后電動機的電流將在額定值附近，低于電流整定值，則起動過長保護自動退出。 數據受干擾而發(fā)生變化。另一方面這些干擾持續(xù)時間短，模擬式靜態(tài)保護裝置可以用延時來躲過這些干擾，而微機保護由于計算機的工作是在時鐘節(jié)拍的嚴格控制下以較高速度同步工作的，不能簡單的設置延時電路，這就增加了干擾問題的嚴重性。圖 1為電動機保護器硬件結構圖。電流采樣電路如圖 2所示。其中 Ia、 Ib、 Ic 分別為電流互感器輸出的二次電流值，運放則是作為加法器使用。通訊部分采用了周立功公司開發(fā)生產的通訊集成模塊RSM3485CHT。 智能保護器中， 電動機數據如電動機型號、額定電壓、額定電流、歷史故障、從站地址、主站地址、識別號等，在斷電的情況下應保持。 負序反時限保護具有和過負荷保護相似的特性，其運行時間－電流曲線數學模型 ， 其中 T 為動作時間， I2 為負序電流， IS2 為保護整定電流。同時程序設計盡量考慮模塊的通用性，這樣模塊的反復利用率高，可以節(jié)省大量的程序存儲單元。 圖 15 感應電動機微機保護方案 數字化多功能電動機保護就果用數學方法實現各種故障的測量。而在起動結束后，速斷保護的整定值自動減小一半，如果此時的定子電流仍超過新的整定值 (即原整定值的一半 )，則保護動作跳閘。 16 有效值的計算 傳統(tǒng)的有效值計算方法可以分為正弦模型算法和周期函數模型算法。則在保護中的正序和負序電流為： 2A + A1=+3 BCI I I I??? ? ? ????????……………………………… .. 2A + A A1= 3 CCI I I I I? ? ?? ? ? ? ???? ? ?????…………………………… .. 2A A1=+3 BCI I I I??? ? ? ????????……………………………… .. 22A A A1= 3 CCI I I I I? ? ?? ? ? ? ???? ? ?????………………… …………… .. 為了用單片機對感應電動機線電流進行對稱分量處理，可以采用下面所述的方法。對于微機控制系統(tǒng)，大量干擾的存在會導致系統(tǒng)硬件的損壞，即使不造成系統(tǒng)硬件的損壞，也可能會便控制系統(tǒng)運行不正常，或運行失靈。微機系統(tǒng)中，由于 RAM 是可以讀寫的，因此，在干擾的侵害下， RAM 中的數據會發(fā)生改變失真。電動機保護的可靠性要求體現在兩個方面 :不誤動、不拒動。接口軟件是指人機接口部分的軟件，其程序可分為監(jiān)控程序和運行程序。中斷服務 20 有定時采樣中斷服務程序和 CAN 通信中斷服務程序。對應于系統(tǒng)總線的高 8 位地址 /數據分時復用總線使用，而 P4 口對應于系統(tǒng)總線的高 8位地址，這與 MCS51 的相似，只是將 MCS51 的 P0,P2 口換成了 80C 196KC 的 P3, P4 口。 EPROM 程序代碼自檢 EPROW 中存放著實現保護功能的代碼，其中只要有一位代碼出錯，就會造成不可預測的后果。并設計出相應的單元裝置和后臺處理裝置的硬件系統(tǒng)結構，而且結合目前劉家峽水電廠的水泵電機對監(jiān)控數據通訊的分散性、經濟性和抗惡劣工業(yè)環(huán)境響要求，選取 了 CAN 網絡作為綜合系統(tǒng)的通訊網 絡。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設過程中少走很多彎路。 16v8 address I/O MOTOR device39。 TQ=P20amp。 ! CS4=((Address=^hA000)amp。 ! CS3=((Address=^h2021)amp。 Equations RES=!(WDOamp。在此，我向身邊關心我的同學致以誠摯的謝意！ 另外，系里的領導和老師也給了我們必要的指導，我也向系和年級的領導們表示衷心的感謝！ 最后感謝學院對我這幾年的培養(yǎng)。自始至終關心督促畢業(yè)設計進程和進度。 22 結 論 本文就構建兩者的統(tǒng)一系統(tǒng)做了積極的探索，并就一些具體的方案作了深入的研究，總結為以下幾個方面。 系統(tǒng)軟件抗干擾設計 在解決干擾問題時，軟件和硬件都重有重要的作用。在 GAL 的控制下，其配置信息為 見附錄。 保護 CPU 的保護軟件配置為主程序和兩個中斷 服務程序。③容錯設計。這些干擾信號的特點是頻率高、幅度大，因而可以順利通過各種分布電容的禍合 。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，會造成條件狀態(tài)的偏差，致使輸 19 出控制誤差加大，甚至使控制失常。 參 數 設 定 模 塊 入 口讀 取 參 數 的 原 始 值調 鍵 盤 掃 描 子 程 序參 數 通 道 信 號 加 1調 存 在 數 到E E P R O M 中 子 程 序決 定 處 理 程 序鍵 2 ？鍵 “ + ” 除 了 子 程序鍵 “ — ” 處 理 子 程序返 回否是鍵 1鍵 4否圖 保護裝置的抗干擾設計電動機保護裝置護電動機以及電力系統(tǒng)安全、可靠運行的重要任務，因而對可靠性和穩(wěn)定性的要求較高。其表達式為： 2A + A1I = +3 BCI I I??? ? ????????………… ……………………… . BAII?????? ……………………………………… 2A+ICI ?? ?? ………………………………………… .. BAII?????? ………………………………………… .. 2A+ICI ?? ?? ………………………………………… .. 213A A B CI I I I??? ? ? ?? ??? ? ?????…………………………… .. 2BAII?????? ………………………………………… .. CAII?????? ………………………………………… .. A 0 A1=+3 BCI I I I? ? ? ????????…………………………………… .. 17 B0 C0 A0==I I I? ? ? ………………………………………… .. 式中 ： Ai 、 Bi 、 Ci —— 電動機三線電流矢量： 0120 1322fej? ? ? ? ?………………………………… .. 02 2 4 0 1322fej? ? ? ? ?………………………………… .. 由于正序，負序分量三相是電流對稱的，為簡化計算，下列分析及單片機處理均對電流正序和負序中的一相進行。具備一定的抗干擾能力。 短路保護 在本保護裝置中，短路故障所采用的電流速斷保護能夠自動改變整定值。 本裝置所有軟件全部采用單片機匯編語言編寫，而且采用了模塊化結構，包括參數設定模塊和保護運行模塊，從而使程序簡單明了，為軟件的編寫和修改提供了方便。在軟件設計時盡量發(fā)揮單片機高性能的潛力，進行硬件的軟化 ，以減不控制系統(tǒng)硬件電路無器件的數量，降低控制系統(tǒng)的造價和提高系統(tǒng)的可靠性。 負序反時限保護 模塊 13 負序反時限保護主要 針對各類非接地性不對稱故障，包括斷相、匝間短路、相間短路、轉子開焊等。復位鍵用于故障解除后的復位或者在緊急停車時使用?；鶞孰妷哼x擇的原因與電流采樣相同。一種方法是直接將三相電流互感器輸出的二次電流值連接到系統(tǒng)內部運放，計算電流矢量和。電流互感器為定做產品，需根據所要保護的電動機額定功率的不同進行選擇。③利用專用鍵盤接口芯片 (如 8227)的自動去抖動功能來實現 ， 接口電路如圖 所示。實現計算機對三相感應電動機的數字化故障保護，其特點是利用弱電測控強電，弱 電的電壓只有幾伏，電流只有幾十毫安，而強電回路電壓有幾百伏，電流幾十上百安，保護裝置所處工作環(huán)境的干擾是十分嚴重的。本系統(tǒng)接地保護主要針對后者。本裝置的四個按鍵分別為“參數通道號”鍵、“ +”鍵、“一”鍵和“完成”鍵。的采集就利用該電流互感器來實現，其方法是將電流互感器的二次側通過電阻短接，從電阻兩端引出電壓，送入單征機，以獲得電流 la ,Ic 的采集信號 。 ④低電平有效的人工復位輸入 (MR)。剩下的 32位操作由 16 位指令的組合來完成。 PTS 的 A/