【摘 要】
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高压电机是工农业生产中使用最为广泛的电气设备之一,但是其高故障率对工农业生产造成巨大的经济损失。传统的高压电机保护装置功能不尽完善,可靠性不高,因此研制功能全面、
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高压电机是工农业生产中使用最为广泛的电气设备之一,但是其高故障率对工农业生产造成巨大的经济损失。传统的高压电机保护装置功能不尽完善,可靠性不高,因此研制功能全面、可靠性高的高压电机保护装置十分必要。
本文首先对高压电机的三相短路、堵转、接地、热过载等常见故障进行了分析,结合高压电机的容量,设计了差动保护与电流速断保护结合的主保护方案,分别对主保护和各类后备保护原理进行了分析。结合高压保护的特点分析了常见干扰源,设计了基于数字滤波和软件拦截的软件抗干扰方案,基于数字滤波方案设计了数据冗余软件抗干扰方法。从高压电机保护原理出发,对几种常用交流采样算法进行了原理分析,对一种能滤除衰减直流分量的校正全周波傅氏算法进行了仿真,并应用于本保护装置的设计。设计了基于SEP4020的高压电动机保护装置的硬件平台,详细描述了处理器核心模块、交流采集模块、人机接口模块、继电器模块等各个部分的内部结构和对外接口。基于Nucleus多任务实时操作系统,设计了高压电机保护的软件系统,包括交流采样、保护、人机交互、信息处理、通信及软件抗干扰设计,并设计了不同优先级的任务。对于数据处理采用采用定点化处理和整数快速开平方算法优化了信号计算的过程,对于通信程序采用了Profibus总线为主通信,Modbus为后备通信的方案,对于数据冗余采用了环形存储区的循环更新避免了错误数据被引入数据处理过程。所设计的高压电机保护装置采用继电保护测试仪进行了精度测试和保护功能测试,采用现场总线主站对通信功能进行了测试,通过软件模拟测试了软件抗干扰性能,并分别对结果进行分析。测试结果表明,精度误差能够控制在0.5％以内,保护功能动作时间均能保持在35ms以内,符合行业标准,通信组态和数据传输均正常,数据冗余抗干扰能够滤除错误数据信息,本系统的保护动作的实时性和准确性达到高压电机保护的要求。
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