单亚娟 郑建勇 曹晓华

　　摘 要　本文介绍了dsp芯片在电动机微机保护装置设计中的应用。在对系统的总体设计方案作了分析的基础上，重点介绍了装置的处理器模块的构成和工作原理，以及模拟量采集、键盘显示、通信、出口、电源等模块的设计。此外，论文对装置软件设计的方法作了一定的介绍。在电动机微机保护装置中采用dsp芯片进行开发设计，不仅可以完成电动机综合保护的功能，而且大大提高了处理数据的效率。
关键词　dsp　电动机　微机保护

1　引言
　　数字信号处理（digitalsignalprocessing）是利用专门或通用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，包括对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到人们需要的信号形式。 dsp处理器的一个重要特征是采用改进的哈佛结构，具有独立的数据和地址总线，从而使得处理器指令和数据并行，大大提高了处理效率。

　　在微机保护产品中采用dsp处理器取代传统的8位或16位单片机，可以在硬件资源、开发平台等方面取得很多优越性，并通过与cpld、flash等的配合，完成一些复杂的算法，所以基于dsp平台电动机微机保护装置除完成电动机综合保护功能外，还能够完成电动机的转子笼条断条故障诊断等一些比较复杂的功能，从而大大提高保护装置的性能。

2　电动机保护原理
　　电动机常见的故障类型有对称故障和不对称故障两大类。对称故障对电动机的损害主要是由于电流增大引起的热效应，不对称故障多半不出现明显的电流幅值变化，它对电动机的损害主要是不对称引起的负序效应。根据对称分量法分析，当电动机发生不对称故障时，电动机的电流可以分解为正序、负序和零序分量，且负序、零序电流会以较大幅值出现。根据上述分析，可以将高压电动机的保护分解成过流保护、负序电流保护、零序电流保护三个部分。

　　（1）过流保护，分为电流速断、定时限过流、热过载反时限过流保护三段式。
　　1）电流速断保护：速断保护动作电流i_ds整定值按下列两条计算原则中所得的最大值选定。
　　a．要求电流速断保护的动作电流i_ds必须不大于电动机满载启动时的起动电流i_q。
i_ds＝k_ci_eq＝k_kk_qi_e（1）
式中：i_e——电动机的额定电流归算到机端电流互感器二次侧的值；
k_q——电动机起动系数，一般取4～7；
k_k——可靠系数，取1．2～1．3。
　　b．在电动机附近速断保护范围之外短路时，要求i_ds大于次暂态短路电流。

式中：同步电动机＝5．5i_e；同步补偿机＝6i_e；对异步电动机附近外部相间短路式，只需按式（1）计算即可。
　　2）定时限过流保护：延时定值需躲过电机自启动时间。当电机启动时，在t＜t_start时，启动电流小于保护定值，保护不动作；当t≥t_start时，时间元件动作，保护的电流定值自动减小一半，若此时启动电流仍超过保护新定值（为原定值一半），保护动作跳闸。
　　3）热负载反时限过流保护：热过载反时限过流保护的动作方程如下：

式中：i_eq——电动机运行中三相电流中的最大值；
i_s——可整定的保护动作电流；
τ——可整定的发热时间常数（一般由制造厂提供）。
（2）负序保护
　　发生严重的不对称故障时，负序电流i₂很大，这时要求根据i₂设置单独的快速保护。
一段：高定值i_′2d，短延时t₁：t₁为固定值。

式中，为系统最小运行方式下，电动机机端两相短路时，最小的短路电流负序分量。
　　二段：低定值 单亚娟 郑建勇 曹晓华

　　摘 要　本文介绍了dsp芯片在电动机微机保护装置设计中的应用。在对系统的总体设计方案作了分析的基础上，重点介绍了装置的处理器模块的构成和工作原理，以及模拟量采集、键盘显示、通信、出口、电源等模块的设计。此外，论文对装置软件设计的方法作了一定的介绍。在电动机微机保护装置中采用dsp芯片进行开发设计，不仅可以完成电动机综合保护的功能，而且大大提高了处理数据的效率。
关键词　dsp　电动机　微机保护

1　引言
　　数字信号处理（digitalsignalprocessing）是利用专门或通用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，包括对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到人们需要的信号形式。 dsp处理器的一个重要特征是采用改进的哈佛结构，具有独立的数据和地址总线，从而使得处理器指令和数据并行，大大提高了处理效率。

　　在微机保护产品中采用dsp处理器取代传统的8位或16位单片机，可以在硬件资源、开发平台等方面取得很多优越性，并通过与cpld、flash等的配合，完成一些复杂的算法，所以基于dsp平台电动机微机保护装置除完成电动机综合保护功能外，还能够完成电动机的转子笼条断条故障诊断等一些比较复杂的功能，从而大大提高保护装置的性能。

2　电动机保护原理
　　电动机常见的故障类型有对称故障和不对称故障两大类。对称故障对电动机的损害主要是由于电流增大引起的热效应，不对称故障多半不出现明显的电流幅值变化，它对电动机的损害主要是不对称引起的负序效应。根据对称分量法分析，当电动机发生不对称故障时，电动机的电流可以分解为正序、负序和零序分量，且负序、零序电流会以较大幅值出现。根据上述分析，可以将高压电动机的保护分解成过流保护、负序电流保护、零序电流保护三个部分。

　　（1）过流保护，分为电流速断、定时限过流、热过载反时限过流保护三段式。
　　1）电流速断保护：速断保护动作电流i_ds整定值按下列两条计算原则中所得的最大值选定。
　　a．要求电流速断保护的动作电流i_ds必须不大于电动机满载启动时的起动电流i_q。
i_ds＝k_ci_eq＝k_kk_qi_e（1）
式中：i_e——电动机的额定电流归算到机端电流互感器二次侧的值；
k_q——电动机起动系数，一般取4～7；
k_k——可靠系数，取1．2～1．3。
　　b．在电动机附近速断保护范围之外短路时，要求i_ds大于次暂态短路电流。

式中：同步电动机＝5．5i_e；同步补偿机＝6i_e；对异步电动机附近外部相间短路式，只需按式（1）计算即可。
　　2）定时限过流保护：延时定值需躲过电机自启动时间。当电机启动时，在t＜t_start时，启动电流小于保护定值，保护不动作；当t≥t_start时，时间元件动作，保护的电流定值自动减小一半，若此时启动电流仍超过保护新定值（为原定值一半），保护动作跳闸。
　　3）热负载反时限过流保护：热过载反时限过流保护的动作方程如下：

式中：i_eq——电动机运行中三相电流中的最大值；
i_s——可整定的保护动作电流；
τ——可整定的发热时间常数（一般由制造厂提供）。
（2）负序保护
　　发生严重的不对称故障时，负序电流i₂很大，这时要求根据i₂设置单独的快速保护。
一段：高定值i_′2d，短延时t₁：t₁为固定值。

式中，为系统最小运行方式下，电动机机端两相短路时，最小的短路电流负序分量。
　　二段：低定值