電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)論文10KV電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

1、.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)論文題目:10KV電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)姓名:摘要············································&#

2、183;·······3關(guān)鍵詞·········································

3、3;········3引言·········································&

4、#183;··········3l微機(jī)保護(hù)裝置的組成及功能·······························32微機(jī)保護(hù)裝置工作原理····

5、;·······························321啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)·················

6、····················422 兩段式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)···························

7、83;··423零序過(guò)電流保護(hù)·······································52. 4低電壓保護(hù)·····&

8、#183;·······································52.5過(guò)電壓保護(hù)········

9、3;····································62.6磁平衡差動(dòng)保護(hù)············

10、;····························62.7差動(dòng)速斷保····················&#

11、183;························72.8過(guò)熱保護(hù)························

12、······················73微機(jī)保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)··························

13、·········83.1主控單元·······································

14、3;······83.2鍵控顯示單元··········································

15、93.3數(shù)據(jù)采集單元··········································103.4自動(dòng)復(fù)位·····

16、;·········································113.5報(bào)帶保護(hù)信號(hào)輸出單元······&#

17、183;···························114軟件設(shè)計(jì)·····················&

18、#183;·························11結(jié)束語(yǔ)·······················&#

19、183;···························12參考文獻(xiàn)·····················&#

20、183;···························12U0UK10KV電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)摘要：。針對(duì)高壓電動(dòng)機(jī)一些常見故降及產(chǎn)生這些故降的原因,提出了采用正負(fù)序電流的測(cè)量對(duì)電機(jī)故降進(jìn)行分析的方法,闡述了采用微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合保護(hù)裝里的硬件原理以及軟件框圖,達(dá)到了電動(dòng)機(jī)短路保護(hù);不平衡保護(hù):接地故障保護(hù);過(guò)欠壓保護(hù)

21、的目的。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)，微機(jī)，保護(hù)引言：大型高壓電動(dòng)機(jī)隨著工業(yè)的發(fā)展越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè),推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展。但是,據(jù)原電力部的一份調(diào)查資料表明,所調(diào)查34個(gè)電廠,高壓異步電動(dòng)機(jī)損壞率達(dá)巧.1%,造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。因此,研究一種高壓電動(dòng)機(jī)的綜合監(jiān)測(cè)和保護(hù)裝置迫在眉睫。高壓電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置工作原理主要是采用微型計(jì)算機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)的早期故障及非正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警和保護(hù),該裝置的功能有:短路保護(hù);不平衡保護(hù);接地故障保護(hù);過(guò)熱保護(hù);過(guò)欠壓保護(hù)等。下面就電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置工作原理以及軟硬件設(shè)計(jì)加以闡述。l微機(jī)保護(hù)裝置的組成及功能微機(jī)保護(hù)裝置的核心一般由CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)數(shù)器、看門狗等

22、組成。CPU大都是嵌入式微控制器(MCU)，即通常所說(shuō)的單片機(jī)：I/O通道包括數(shù)字量輸入輸出通道(人機(jī)接口和電脈沖、各種告警信號(hào)、跳閘信號(hào)等)以及模擬量輸入通道(AD轉(zhuǎn)換、模擬量輸入變換回路、低通濾波器及采樣)。2微機(jī)保護(hù)裝置工作原理電動(dòng)機(jī)損壞常見的原因有:三相電壓不平衡;電機(jī)定子繞組開路造成負(fù)荷不平衡及過(guò)負(fù)荷等原因。三相電壓不平衡,負(fù)荷不平衡均將造成負(fù)序電流明顯增大;過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí),正序電流將增大。本裝置將通過(guò)監(jiān)測(cè)正序、負(fù)序電流對(duì)電動(dòng)機(jī)短路故障、不平衡故障,電機(jī)過(guò)熱故障等進(jìn)行及時(shí)保護(hù)。21啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)，電流由零突然增大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的最大相電流從零突變到超過(guò)10Ie時(shí)開始計(jì)時(shí)直

23、到啟動(dòng)電流過(guò)峰值后下降到120 Ie (Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流)時(shí)為止之間的歷時(shí)稱為Tstmrt，電動(dòng)機(jī)啟電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成轉(zhuǎn)子過(guò)熱，當(dāng)裝置實(shí)際測(cè)量的啟動(dòng)時(shí)問(wèn) Tstmrt超過(guò)電動(dòng)機(jī)整定的啟動(dòng)時(shí)間時(shí)，保護(hù)動(dòng)作高壓電動(dòng)機(jī)出口繼電器跳閘。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)退出，其原理如圖1所示。2.2兩段式定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置設(shè)有兩段式定時(shí)限過(guò)流保護(hù)，由控制字投退。I段為電流速斷保護(hù)，用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)相間短路。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，速斷保護(hù)定值采用過(guò)流I段電流1定值(速斷啟動(dòng)內(nèi)定值)躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后，速斷保護(hù)定值恢復(fù)過(guò)流I段電流2定值(速斷啟動(dòng)后定值)。這樣可有效防止啟

24、動(dòng)過(guò)程中因啟動(dòng)電流過(guò)大而引起誤動(dòng)，同時(shí)還能保證運(yùn)行中保護(hù)有較高的靈敏度。段為過(guò)流保護(hù)，作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，為電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)提供保護(hù)。段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)退出，兩段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)原理框圖如圖2所示。23零序過(guò)電流保護(hù)裝置設(shè)有零序過(guò)流保護(hù)功能，由控制字投退。零序過(guò)流保護(hù)由控制字選擇跳閘或告警。裝置配置零序互感器測(cè)量零序電流3I0,零序過(guò)電流保護(hù)原理框圖如圖3。24低電壓保護(hù)當(dāng)電源電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷時(shí)，為保證重要電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，要斷開次要電動(dòng)機(jī)，就需要配低電壓保護(hù)。當(dāng)母線線電壓低于電壓整定值,并達(dá)到整定延時(shí)且斷路器處于閉合狀態(tài)時(shí)，低電壓保護(hù)動(dòng)作，低電壓保護(hù)原理框圖如圖425

25、過(guò)電壓保護(hù)當(dāng)母線任一線電壓大于過(guò)電壓保護(hù)定值，并達(dá)到整定延時(shí)且斷路器處于閉合狀態(tài)時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作，過(guò)電壓保護(hù)原理框圖如圖526磁平衡差動(dòng)保護(hù)平衡差動(dòng)保護(hù)多用于電流速斷保護(hù)靈敏度不夠的電動(dòng)機(jī)上，特別是額定容量在2000kW 及以上，作為電動(dòng)機(jī)匝間短路或相間短路的主保護(hù)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，保護(hù)增加延時(shí)T=100ms保護(hù)出口，以避開電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)暫態(tài)峰值電流，提高保護(hù)可靠性。磁平衡差動(dòng)保護(hù)配有專用的磁平衡互感器。27差動(dòng)速斷保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)快速動(dòng)作。任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)，動(dòng)作于出口繼電器。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，速斷延時(shí)T=200ms保護(hù)出口，以躲過(guò)電動(dòng)

26、機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)暫態(tài)峰值電流，提高保護(hù)可靠性；啟動(dòng)結(jié)束后，保護(hù)無(wú)延時(shí)T=0ms28 過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱是引起電動(dòng)機(jī)損壞的重要原因，特別是轉(zhuǎn)子因負(fù)序電流產(chǎn)生的過(guò)熱，裝置充分考慮了負(fù)序電流的影響。模擬電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的模型，綜合電動(dòng)機(jī)正序電流和負(fù)序電流的熱效應(yīng)，引入了反時(shí)限保護(hù)判據(jù)。采用的過(guò)熱保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為：式中：t- 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間(s)；· 電動(dòng)機(jī)的過(guò)熱時(shí)間常數(shù)(s)，對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷能力；I1 電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流的三相最大值(A)；I2一電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流的負(fù)序分量(A)；Ie一過(guò)熱保護(hù)啟動(dòng)電流定值(電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行額定電流反應(yīng)到CT二次側(cè)的值)；k1 電動(dòng)機(jī)正序發(fā)熱系數(shù)，啟動(dòng)過(guò)程中可在01

27、范圍內(nèi)以O(shè)0l為級(jí)差整定用以啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)變?yōu)?；k2-電動(dòng)機(jī)負(fù)序發(fā)熱系數(shù)，可在010范圍內(nèi)以001為級(jí)差整定，一般可取為6。3微機(jī)保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)本硬件裝置如圖6所示,主要由主控單元鍵控制顯示單元、數(shù)據(jù)采集單元、自動(dòng)復(fù)位單元、報(bào)警保護(hù)信號(hào)、輸出單元等組成。圖6微機(jī)保護(hù)裝置硬件框圖3.1主控單元主控單元采用ATMEL89S52單片機(jī)系統(tǒng),主要完成鍵盤中斷響應(yīng),數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、處理及結(jié)果顯示,報(bào)警、保護(hù)信號(hào)輸出等功能。不同機(jī)組,因額定功率和電流均不相同,其各項(xiàng)保護(hù)參數(shù)自然不同,且必須在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定。這就要求本裝置具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片。普通方案均采用靜態(tài)RAM(如6116),因其斷電以后數(shù)據(jù)會(huì)丟失,

28、通常還要接可充電電池。本裝置是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)保護(hù)儀表,連續(xù)工作時(shí)間一般在半年以上,對(duì)可靠性要求極高,不允許發(fā)生數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò)現(xiàn)象,以免導(dǎo)致誤動(dòng)作,嚴(yán)重影響生產(chǎn);而現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境為高壓大電流,電網(wǎng)沖擊、電磁干擾、粉塵污染等都很嚴(yán)重。因此,本裝置沒(méi)有采用靜態(tài)RAM方案,而是采用了電可擦除ROM芯片EZPROM一2864,并和程序存儲(chǔ)器合用。一方面存儲(chǔ)執(zhí)行程序,另一方面可保存各項(xiàng)保護(hù)設(shè)定值并現(xiàn)場(chǎng)修改.修改完畢,通過(guò)開關(guān)將寫控制信號(hào)斷開。這時(shí),2826就相當(dāng)于一片ROM芯片,斷電、千擾都不會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò),可靠性大大提高。3.2鍵控顯示單元鍵控采用中斷方式,當(dāng)有鍵按下時(shí),觸發(fā)外中斷1,中斷服務(wù)程序通過(guò)串行

29、口進(jìn)行鍵盤掃描獲得鍵碼,根據(jù)鍵碼值進(jìn)行相應(yīng)的操作。鍵盤主要負(fù)責(zé)各種保護(hù)參數(shù)的置入、修改。顯示器亦采用串行口輸出方式,經(jīng)74164串并轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示,并定時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描,使顯示穩(wěn)定、可靠。顯示器主要顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),以便觀察。為便于技術(shù)人員檢修故障,本裝置面板上設(shè)置6個(gè)發(fā)光二極管分別顯示正序保護(hù)、負(fù)序保護(hù)、零序保護(hù)、過(guò)欠壓保護(hù),過(guò)熱報(bào)警及熱保護(hù)。鍵盤掃描流程圖如圖7圖7鍵盤掃描流程圖3.3數(shù)據(jù)采集單元由信號(hào)調(diào)理電路和AID轉(zhuǎn)換電路組成本單元。本裝置輸入信號(hào)有A相、C相電流、零序電流和電源電壓,分別通過(guò)電流互感器和電壓互感器得。信號(hào)調(diào)理電路主要功能:（1）將A相電流和C相電流轉(zhuǎn)換為正序電流和負(fù)序電流,由上述工作原理可知,通過(guò)移相電路和加法器即可實(shí)現(xiàn)。（2）將零序電流互感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)并通過(guò)運(yùn)放適當(dāng)調(diào)整幅度（3）將電壓互感器信號(hào)幅度適當(dāng)調(diào)整。為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障和及時(shí)保護(hù),本裝置采用交流、直流采樣獲得峰值,而沒(méi)有對(duì)信號(hào)進(jìn)行整流、濾波,以免濾波電容充放電造成信號(hào)延時(shí),。為保護(hù)交流采樣的精度,A刀D芯片選用12位高速A刀(AD574)。其轉(zhuǎn)換速度高,晶振頻率為1ZMHz時(shí),可達(dá)25p澎次,且采樣精度高,相對(duì)誤差約四千分之一。3.4自動(dòng)復(fù)位單元在意外情況下,如電網(wǎng)沖擊,電磁干擾