基于ISPLSI及單片機(jī)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的研究

1引言

高壓大容量電動(dòng)機(jī)是各發(fā)電廠及工礦企業(yè)的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，由于電動(dòng)機(jī)本身質(zhì)量問題以及啟動(dòng)頻繁、工作條件惡劣等各種原因，其故障率相當(dāng)高。原電力部“發(fā)電廠國(guó)產(chǎn)高壓電動(dòng)機(jī)質(zhì)量調(diào)查報(bào)告”表明：在所調(diào)查的34個(gè)電廠中，高壓電動(dòng)機(jī)總共681臺(tái)，損壞103臺(tái)，占15.1%；帶缺陷運(yùn)行183臺(tái)，占36.9%；由于設(shè)備質(zhì)量問題引起的占78.03%。在損壞的103臺(tái)中，相間和接地故障損壞15臺(tái)，占14.5%；定子繞組開路引起不平衡運(yùn)行故障25臺(tái)，占24.34%；其他原因引起的故障63臺(tái)，占61.1%，僅就定子繞組故障統(tǒng)計(jì)，開路故障臺(tái)數(shù)約占45.4%。

由統(tǒng)計(jì)資料可知，不但電動(dòng)機(jī)故障率較高，而且傳統(tǒng)的甚至目前各用戶采用的保護(hù)裝置都有不盡完善之處，因此應(yīng)進(jìn)一步研制新型的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，本文所介紹的基于ISPLSI及單片機(jī)的新型微機(jī)保護(hù)裝置具有一系列新的特點(diǎn)。

2裝置硬件組成及工作原理

裝置的硬件電路原理框圖如圖1所示。

在原理圖中，采用主從式單片機(jī)結(jié)構(gòu)，主單片機(jī)采用80C196KB，完成數(shù)據(jù)的采集、分析、處理及故障判斷。雖然80C196KB片內(nèi)含10位A/D轉(zhuǎn)換器，但為了提高精度，本裝置采用了2片16位TLC320AD58芯片。從單片機(jī)采用AT89C52，完成整定值設(shè)置、信號(hào)顯示、機(jī)間通信等功能。為了提高電源的可靠性，電源采用臺(tái)灣明偉T—40B型開關(guān)電源。

電路采用Lattice公司生產(chǎn)的在系統(tǒng)可編程器件ISPLSI—1032E配合主從單片機(jī)協(xié)同工作，其等效邏輯電路如圖2虛線框內(nèi)所示。

裝置中的ISPLSI主要由以下四部分組成：

(1)DMA控制器

本裝置采用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集量很大。在數(shù)據(jù)采集完成時(shí)，CPU讓出總線，由ISPLSI將采集到的數(shù)據(jù)直接傳送到RAM。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢，ISPLSI將總線交還給CPU。在此過程中，CPU處理數(shù)據(jù)過程不受影響，也就是說，采樣過程對(duì)CPU是透明的。

(2)串并轉(zhuǎn)換組件

采集到的串行數(shù)據(jù)在ISPLSI內(nèi)部完成串并轉(zhuǎn)換，并在DMA控制器的控制下，以并行方式傳送至RAM中由地址發(fā)生器指定的位置。

以下是用ABEL語言描述的DMA控制器及串并轉(zhuǎn)換組件