儀表技術與傳感器bookmark0基于dsp的智能型電機綜合保護器的設計姚劍（北京理工大學信息科學技術學院，北京100081）一種智能型電機綜合保護器，介紹了基于dsp的硬件系統以及用c語言編寫的軟件系統。設計中采用數字方法建立電動機的發熱模型，對電動機提供準確的過熱保護，并具有接地保護、低壓保護、斷線監測等各種數字化保護監測功能。，包括dsp、鍵盤輸入模塊、模擬量輸入模塊、控制及存儲模塊、顯示模塊、通訊模塊以及聯鎖模塊。
硬件系統組成框圖dsp選用ti公司的一款用于控制領域的高性能、多功能、高性價比的32位定點dsp芯片tms320f2812112l該芯片最高可在150mhz主頻下工作，帶有128kx16位片上flash器件具有豐富的外設資源，主要包括2x8路12位adc、2路sci、1路spi、1路mcbsp、1路ecan等，另外，該器件還有3個獨立的32位定時器，以及多達56個獨立編程的gpio引腳。tms320f2812強大的功能使其僅需要極少量外設即可構成一個功能豐富的硬件系統，可兼顧控制和快速運算的雙重功能。
1.3鍵盤輸入模塊和顯示模塊通過裝置的6個輸入按鍵可以設定系統的運行參數，如額定電流、保護動作系數、動作延時時間等。顯示模塊由一個液晶模塊、發光二極管及相應驅動電路構成，電機運行的當前狀態、電壓、電流、電機功率、電機熱狀態等參量均可通過顯示界面進行觀察。當有故障發生時，相應發光二極管將閃爍以示報警。顯示模塊中還包括一個時鐘發生器，當發生保護故障時能準確報告故障發生的時間。
1.4模擬量輸入模塊電機的電壓/電流通過相應的電壓/電流互感器變換為3v以下的電壓，并通過一級射級跟隨器隔離后作為待采樣信號送入dsp的片上a/d. 1.5控制及存儲模塊通過裝置上的控制按鈕可以方便的對電機實施啟動、停止控制。另外通過裝置的外接端子，可以實現電動機的遠方硬手操的啟動、停止控制，通過現場通訊總線方式或i/o方式，也可以實現對電動機的遠方軟手操的啟動、停止控制。裝置上設有遠方和就地選擇開關，可以實現遠方和就地控制的互為閉鎖；工作、備用選擇開關的設置可以方便地實現工作電機與備用電機的選擇。
裝置具有掉電檢測及電壓恢復自啟動功能，當檢測到裝置掉電時，dsp通過一個大電容供電，在0.5s內將重要數據寫入eeprom，并設置一掉電標志位。當電壓恢復時，通過該標志位可重新加載備份數據。
1.6通訊模塊通訊模塊包括現場調試接口和遠方數傳接口。dsp的2個sci（串口）一個用于現場調試設定系統初始運行參數；另一個用于實現modbusrtu131協議聯網，可以方便、快捷地實現與監控系統、plc通訊聯網，從而實現對裝置的遠方智能管理1.7聯鎖模塊裝置不僅可以輸出裝置故障信號、裝置失電信號、事故報警信號和遠方允許操作信號，還具有5路可編程輸入和1路可編程輸出，通過可編程端子，裝置可以實現豐富的聯鎖控制功收稿眺-04-17收修改稿日期：-10觸趾能比如電機互投'，物理量聯鎖電機軟啟動等等。iet 2軟件系統設計系統的軟件系統在ccs開發環境中由c語言編寫完成，流當時，過熱保護動作，而表示電動機已達到熱平衡，無積累過熱量。
程圖如所示。
軟件開始執行，首先用默認參數進行系統初始化設置，其后檢查eeprom中是否存在掉電標志，若存在掉電標志則將當電動機停止運轉電動機積累的過熱量將逐步衰減，設計中按指數規律進行衰減。散熱時間常數tr一般為電動機發熱時間常數tr的4倍即認為tsr時間后，電動機又達到熱平衡。
若電動機因過熱被切除，不斷檢查電動機的過熱狀態，當x>70%t時，保護功能禁止電動機再次啟動，避免由啟動電流引起過高溫升，損壞電動機。緊急情況下，如在過熱狀態下還需啟動電動機，也可以操作裝置面板人為清除熱記憶值。
3.2接地保護對于較長距離供電且中心點為大電流接地系統的低壓電機機端發生接地故障時，電機瞬時脫扣器的保護靈敏度往往不夠，為此本裝置設置了接地保護功能。裝置采集并計算出零序電流1，當1大于用戶設定值時，裝置切斷電動機。
對于小電流接地系統，空氣開關所配套的脫扣器難以檢測出接地故障裝置采用零序功率方向原理，能精確指出故障線路。
3.3低電壓保護當所有電壓都低于某一設定門限時，低電壓保護產生動作。根據電動機的重要性不同，裝置提供可設定的延時保護功能，以保證電壓短暫降低時，系統的自恢復和重要電機的連續電動機的跳閘過熱量基準為工作。
3.4其他保護功能裝置還設有后加速保護、斷相保護、過流保護、過壓保護等功能。后加速保護功能可以對不同等級的電機提供不同的動作延時時間，系統通過對采集值的計算判斷實現不同的保護功能，進行保護動作。
3.5合、跳閘回路、pt斷線監測裝置可監測合、跳閘回路狀態，若裝置發出的合、跳閘動作沒有正確執行，裝置將發出報警信號。當ct檢測到有電流輸入，但有某一路或某兩路pt無電壓輸入，則認為是pt斷線，此時不進行保護動作，僅發報警信號，提示用戶檢查pt線路。
3.6其他監測功能裝置還設有以下監測報警功能：斷路器事故跳閘、斷路器操作機構儲能未滿、斷路器輔助節點位置不對應、裝置電源失電、裝置本身故障，對于以上情況裝置均能輸出報警信號。
4結束語智能型電機綜合保護器實現了對電機的數字化保護。實驗運行及現場使用結果表明，該裝置具有使用方便、性能可靠、保護功能完善以及抗干擾能力強等特點。多臺智能型保護器組網后能方便實現遠方監控操作，具有良好的應用前景。
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