基于对称分量法的电动机综合保护器

论文摘要

随着计算机技术和我国电动机保护技术的快速发展,微机型电动机保护装置已被广泛应用于电动机保护领域。为此,能设计出一种保护功能齐全、灵敏度高、可靠性强,价格低廉的电动机保护装置是非常具有市场前景的。本文在参阅大量文献资料的基础上,采用了一种基于对称分量法的电动机综合保护器设计方案。在对电动机各类故障特征和保护原理进行分析的基础上,总结出电动机各类故障的保护判据；设计了电动机保护器的硬件系统和软件系统；针对电流互感器非线性失真而引起的测量误差问题,采用BP网络、最小二乘法和线性插值法三种方法进行了补偿,通过对这三种补偿方法的实验和对比分析,选用了线性插值法作为电流互感器非线性误差补偿的方法,达到了提高检测精度的目的。在硬件系统设计上,以高性价比的C8051F020单片机作为本保护器的核心,分别设计了处理器模块、模拟量采集模块、人机接口模块、继电输出模块和通信模块。‘在软件系统设计上,将整个系统分成了过载保护模块、负序电流保护模块、零序电流保护模块和通信模块进行设计,并且实现了过载、短路、堵转、断相、逆相、不平衡以及接地等各项保护功能。经过实验表明,本保护器在可靠性、快速性、准确性和功能性上都达到了要求,并且有效的降低了成本,适用于广大中小型电动机市场。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电动机保护的发展
• 1.2 我国电动机保护的发展趋势
• 1.3 课题的来源及研究意义
• 1.4 论文的主要工作及章节安排
• 1.4.1 论文的主要工作
• 1.4.2 论文的章节安排
• 2 电动机保护原理和保护功能设置
• 2.1 电动机故障的形式和起因
• 2.2 对称分量法
• 2.3 电动机故障保护原理
• 2.3.1 对称故障
• 2.3.2 不对称故障
• 2.3.3 电动机其它保护
• 2.4 小结
• 3 硬件系统设计
• 3.1 保护器硬件系统结构
• 3.2 处理器模块
• 3.2.1 CIP-51内核
• 3.2.2 存储器
• 3.2.3 JTAG调试和边界扫描
• 3.2.4 串行端口
• 3.2.5 数模转换器
• 3.3 模拟量采集模块
• 3.3.1 电流互感器
• 3.3.2 信号调理电路
• 3.3.3 A/D转换
• 3.4 人机接口模块
• 3.4.1 液晶显示器
• 3.4.2 键盘输入
• 3.5 继电输出模块
• 3.6 通信模块
• 3.6.1 数据通信基础
• 3.6.2 RS-485标准接口总线
• 3.7 抗干扰设计
• 3.8 小结
• 4 软件系统设计
• 4.1 软件系统整体设计
• 4.2 采样中断模块
• 4.3 热量积累中断模块
• 4.4 电量计算模块
• 4.4.1 电流有效值计算
• 4.4.2 负序分量的计算
• 4.5 故障判断模块
• 4.6 键盘检测模块
• 4.7 液晶显示模块
• 4.8 数据通信模块
• 4.8.1 通信协议设计
• 4.8.2 程序流程
• 4.9 软件开发环境
• 4.10 小结
• 5 电流互感器误差补偿
• 5.1 电流互感器误差原因
• 5.1.1 电流互感器原理
• 5.1.2 影响电流互感器误差的原因
• 5.1.3 电流互感器常用的误差补偿方法
• 5.2 利用BP网络补偿电流互感器误差
• 5.2.1 神经网络的结构
• 5.2.2 BP网络
• 5.2.3 BP网络实现对电流互感器误差的补偿
• 5.3 利用最小二乘法补偿电流互感器误差
• 5.3.1 最小二乘法原理
• 5.3.2 最小二乘法实现对电流互感器误差的补偿
• 5.4 利用线性插值法补偿电流互感器误差
• 5.4.1 线性插值法原理
• 5.4.2 线性插值法实现对电流互感器误差的补偿
• 5.5 小结
• 6. 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 基于对称分量法的电动机综合保护器原理图
• 附录B 基于对称分量法的电动机综合保护器硬件实验电路实物照片
• 附录C 基于对称分量法的电动机综合保护器部分实验数据