毕业设计（论文）ZDB1203智能电动机保护器

1 引言1.1本课题的背景及意义矿用综合保护器是对煤矿井下电网或电动机进行保护的设备，其性能直接影响煤矿的安全生产1。造成煤矿事故的原因是多方面的。首先，煤矿井下粉尘大、通风差、湿度大，环境恶劣；其次，由于煤矿生产特点，经常性的重载启动、过载、堵转、点动现象较多；另外，目前使用的电动机保护器性能不可靠，误动、拒动现象多，以至于使用者为了维持生产而经常甩掉保护。因此，开发一种性能稳定、保护种类齐全、动作速度快、灵敏度高、可靠性好、方便实用的综合保护仪是解决矿用电机保护问题的关键2。随着煤矿机械设备容量的增大，大功率起动器是必不可少的，例如高产高效工作面中采煤机、工作面输送机、泵站等，其中大容量采煤机容量已超过500KW，因此对起动器的功率要求也相应提高，其可靠性对高产高效工作面的生产效率影响也很大。分析总结以上的发展历程可知：国内目前的大多数煤矿井下的磁力起动器仍然功能有限，大多采用模拟保护，共同点是可靠性不高、功能不集中、安全性欠佳。虽然国外矿用控制开关不断更新，但进口设备成本甚高，因此开发高性能磁力起动器的保护系统是我国煤矿机电产品发展的必由之路。这也就是本课题设计的意义所在3。1.2保护器的国内外状况及发展与国内磁力起动器的发展相比，西方较发达国家的磁力起动器控制技术发展较快。在西德，70年代初就把真空接触器应用到井下磁力起动器之中。80年代，西门子和AEG公司建立了门类齐全的电动机电子综合保护器4。英国在煤矿井下低压开关控制方面的研究处于世界领先水平，于80年代末已把微型计算机技术应用于单体磁力起动器的控制之中，但其漏电保护的动作电流比较大，达150mA，超过了我国煤矿井下人身触电时的安全电流指标5 6。我国随着煤矿装备技术的不断发展，煤矿机械化、现代化程度的不断提高，井下电器设备的使用量越来越大，对电器的保护要求越来越高。煤矿井下大量使用中小型低压交流电动机，与其配套使用的隔爆型磁力启动器经历了几个阶段的发展，长期以来一直使用的熔断器和热继电器两种保护。由于保护器件本身特性的分散性及整定不当，使得保护的可靠性极差，已陆续淘汰。后来研制并推广使用的JDB电动机综合保护器，在保护功能上有了较大的发展，除了过载、短路保护外，还增加了断相和漏电闭锁保护，但它大部分采用分立元件和传统的保护原理，可靠性和稳定性仍然较差，加之元件质量不过关、维修人员素质低、井下环境恶劣和过负荷运行等因素，使得井下电机的烧损依然比较严重。ZDB单片微机电动机综合保护器，在以上两种保护的基础上，技术更加先进、功能更加齐全、保护更加可靠7。1.3本课题设计的主要内容本论文的主要内容是了解ZDB-120-3智能电动机保护器的保护功能，设计出该保护器的测试系统，要求能对其插件进行各个保护功能的自动检测。首先，了解煤矿下的主要继电保护，了解各种保护的原因及其保护原理。其次，了解ZDB-120-3智能电动机保护器实现其保护的工作过程，分析该保护器的各个引脚功能。再次，学习保护器测试原理，开始构建ZDB-120-3智能电动机保护器测试台，熟悉测试台各模块的功能，进而分析出A、B电缆的引脚信息，设计出专用箱接线图，完成ZDB-120-3智能电动机保护器测试系统的硬件部分。然后，阐述了ZDB-120-3智能电动机保护器实现各种保护功能的测试流程。最后，对本课题设计过程进行了总结。2 煤矿井下的继电保护“漏电保护、过流保护和保护接地”是我国煤矿安全规程中所谓的“三大保护”，对保护井下工作人员的生命安全和电气设备的安全运转起到举足轻重的作用8，同时还有欠压、过压等继电保护。2.1漏电保护2.1.1 漏电故障产生的原因由于矿用电动机供电系统工作在煤矿井下危险、潮湿的恶劣环境中，电动机与工作人员接触较为频繁，故比较容易发生漏电故障。造成漏电故障的主要原因如下：井下巷道狭窄，环境较暗，工人工作时劳动工具(锹、镐、钎等)易将电缆割伤或碰伤，造成漏电。由于井下环境潮湿，且矿用电动机可能使用多年，其绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。另外，有可能因为开关长期不使用，接线板潮湿而可能造成漏电。2.1.2 漏电故障的危害媒矿井下供电电网发生漏电，不仅会引起人身触电，而且还可能导致瓦斯、媒尘爆炸，甚至使电气雷管提前引爆，同时漏电易烧毁电气设备造成火灾，使短路故障进一步恶化。因此，研究漏电的发生，采取切实可行的漏电保护措施，对于井下安全供电具有重要意义9。2.1.3 漏电保护原理有选择性漏电保护原理若零序电流互感器一次侧的电流相量和等于零，则零序电流互感器的二次侧不产生感应电动势。漏电保护器不动作，系统保持正常供电。若通过零序电流互感器一次侧的电流相量和不等于零，则零序电流互感器的二次侧产生感应电动势。经漏电信号经中间环节进行处理和比较，当达到预定值时，使主开关分励脱扣器线圈通电动主开关跳闸，切断故障电路，从而实现保护10。在自然直流选择性漏电保护系统中，漏阻直流电压随漏阻的升高而升高，在高压双屏蔽电缆间隙性漏电状况脱离其低阻状态向高阻状态回升时，具有自然构成检测电流的功能11。无选择性漏电保护原理目前，我国煤矿井下常用的漏电保护装置多为附加直流电源式保护(作为纵向无选择性后备保护)，零序电流方向、大小保护原理(作为横向选择性主保护) 12。采用附加直流电源的保护原理。在包含对地绝缘电阻的检测回路中附加直流电源，监视其直流电流的变化，达到监测绝缘电阻的目的13。图2.1 附加电源直流检测是漏电保护原理图2.2过流保护2.2.1 过流故障产生的原因过流保护有短路保护、过载保护、断相保护。 短路故障产生的原因在煤矿供电系统中，由于环境比较恶劣，设备易受潮，以及绝缘自然老化、机械损伤等原因，造成供电线路和设备的损坏，从而引起短路。 过载故障产生的原因当电动机过载运行时，由于负载转矩大于电动机的额定转矩，所以电动机为了拖动机器运转强迫降低转速，以增大转子电流来提高电动机的电磁转矩，由于转子电流增加，引起定子电流增加，造成电动机损耗增加。 断相故障产生的原因我国煤矿井下电网普遍采用中性点不接地的运行方式，电气设备在运行中易发生断相故障，则三相就会出现严重的不平衡。2.2.2 过流故障产生的危害 短路故障产生的危害当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几到几十倍，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力损坏，甚至因电弧引起火灾。 过载故障产生的危害若电动机或电气设备长期过载运行，其绕组或电气设备的温升超过允许值使绝缘老化、损坏14。 断相故障产生的危害在三相电源中有一相断开，另外两相电流将达到额定电流的一定倍数，如不切断供电电源，时间一长同样会烧毁用电设备15。2.2.3 过流保护原理短路保护原理短路保护当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路保护的动作时间要短，其动作值设定较大，在很短的时间内切断电源。电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护。过载保护原理过载保护过载是指电动机的运行电流或电气设备的工作电流大于其额定电流，但超过额定电流的倍数小些。通常是额定电流的15倍以内。引起电动机或电气设备过载的原因很多，如负载突然增加。过载保护的动作时间与过载电流大小有关，其动作值设定小于短路保护的动作值。动作延时取决于过载程度，过载程度越大。延时越短，过载程度越小；延时越长，此特性称为反时限特性。延时环节由时间继电器构成，过载时，电流继电器动作。其触点接通时间继电器线圈，经延时后时间继电器触点动作。使执行机构动作，切断主同路电源，同时发出过载信号。断相保护原理断相时，负载的大小、绕组的接法等因素，引起相电流与线电流的变化差异较大。断相保护采用负序保护原理，当线路电流大于负荷额定电流的一定倍数时开始动作，电子式继电器、热继电器均可实现断相保护。2.3过压保护2.3.1 过压产生的危害过电压可破坏绝缘介质中分子的约束力，降低绝缘水平， 过高的过电压会使缘瞬时击穿。若电缆内层绝缘是薄弱还节，在瞬时操作过电压作用下，会造成爆炸或短路事故，其后果是造成停产，造成较大的经济损失。如果接线盒内电缆绝缘是弱环节，在瞬间操作过电压的作用下，使绝缘失去了作用，对人身安全造成了很大的危险16。2.3.2 过压保护原理煤矿井下的过电压主要是内部过电压。煤矿井下供电系统中的误操作、一相接地和短路故障等都是引起内部过电压的直接原因。过电压作为一种不正常运行状态，它又可分为稳态过电压和暂态过电压，对于稳态过电压考虑到电源电压过高，如果电动机铁芯很饱和，励磁电流会增加很多，于是定子铜损或定子与转子中的铁损都要增加，造成电动机过热，因此确定当电网电压升至额定电压的一定百分比时，保护延时动作。而对于暂态过电压在磁力起动器中一般都设有阻容吸收装置对其进行保护。2.4欠压保护2.4.1 欠压的危害当供电电压降低到一定程度时，线路上正常运转的部分设备就会疲劳、堵转，出现几倍的过电流，造成线路和用电设备的损伤。另外，在电压恢复的瞬间，已经停转或快要停转的批量电动机会同时启动，导致线路电压重新大幅度下降，这是配电系统所不允许的17。2.4.2 欠压保护的原理当电网电压下降至额定电压的一定百分比时，保护延时跳闸。2.5绝缘监视继电器动作原理图1 绝缘监视继电器原理接线图正极和负极各作为电桥的一个臂，通过一定的电阻和大地接通，正常运行时，电桥的是个臂上的电阻是平衡的，对角之间无电压，当正极或负极接地时，电桥不再平衡，对角之间有电压，表计就可以有指示。根据接地的阻值不一样，电桥不平衡的程度也不一样，相应的表计的指示也不一样。绝缘监视继电器原理接线图见下页图1。继电器主要由平衡电阻R1、R2，其中R3、R4为直流系正、负极对地绝缘电阻值，灵敏继电器J的内阻设为Rj，灵敏继电器J的线圈跨接在平衡电阻R1、R2与地之间，且R1=R2。在正常情况下R3=R4，正、负极对地绝缘电阻值都较大，则在J线圈内无电流流过，继电器不动作，当任一极绝缘电阻(如R3)下降时，电桥就失去平衡，J线圈内便有电流流过，电流的大小与R3下降值有关，R3与R4差别越大，流过继电器的电流越大，当R3值下降到允许值以下时，继电器应动作。事实上R3、 R4是一个不可见电阻，表现为直流母线对地的绝缘或连接在回路内各种继电器和设备的对地绝缘电阻18。3 ZDB-120-3智能电动机保护器简介3.1 ZDB-120-3智能电动机保护器介绍ZDB智能电机保护器采用philip公司高性能单片机和24位A/D转换技术，参数测量精度高，故障分辨准确可靠，保护功能齐全，参数设定简单，显示直观；带有 RS485 串行通讯接口，可实现计算机通讯、检测、控制等功能；配有完善的网络监控功能软件，可与上位机构成电机保护网络监控系统。 整机技术先进，性价比高。3.2 ZDB-120-3智能电动机保护器功能介绍及技术参数ZDB-120-3智能电动机保护器适用于380V、660V、1140V不接地系统，最大电流至250A，与磁力开关配套使用，以实现用电设备的各种保护功能。本保护器能实时地显示三相电流及电压值，精度5%，显示数据刷新时间为1S。短路保护：动作时间200mst400ms，短路保护整定范围为：28倍Ie。欠压保护：保护器检测到系统电压低于额定65%时，动作时间8s，时间误差5%。（可关闭）过压保护：保护器检测到系统电压大于额定120%时，动作时间1.5s。（可关闭）过载保护：过载保护动作时间采用反时限实时计算，具有热记忆特性；过载保护动作后23分钟自动复归，保护起动电流Ie，动作时间如下表1：表1过载保护动作的反时限特性倍数标准动作时间实测值1.052h不动作2h不动作1.205-20min7201.5060-801446.008-16s10电流整定范围为5A250A.范围电流为5A60A时，步长为1A；范围为60A250A时，步长为5A。三相不平衡：按照设定参数及时间动作。动作时间1s-60s，误差100ms，动作时间精度5%。（可关闭）平衡系数就是三相不平衡系数，平衡系数由50%85%可调。漏电闭锁：开关合闸前对供电线路的对地绝缘情况进行检测。动作时间小于500ms。380V，7K动作；解锁值11K660V，22K动作；解锁值33K1140V，42K动作；解锁值63K（可关闭）保护器使用的输入电源为AC36V，120%65%。3.3 ZDB-120-3智能电动机保护器引脚分析图3.1 ZDB-120-3智能电动机保护器接线图该保护器在接通电源后，发生故障时通过断开引脚2与引脚3间的常闭开关使得线圈CJ失电，令工作电路上的CJ触点断开，从而切断电路，已达到保护电动机的目的。由上述可分析得各引脚的功能见下页表格：引脚输入量输出量开关量模拟量模拟量的范围电压量电流量开关量的开和关的对应状态引脚作用1、2输入模拟量036V电压量向保护器供电3输出量开关量开：保护器有动作信号输出关：保护器无动作信号输出动作信号输出4、5动作信号输出备用6接地7输入量开关量020mA电流量开：保护器有动作信号输出关：保护器无动作信号输出漏电闭锁表3.1 ZDB-120-3智能电动机保护器4 保护器测试系统设计4.1 保护器测试原理综合保护器测试的基本原理是暗箱理论，即被测元件就是一个“暗箱”。我们只能通过对其输入信号后，检测综合保护器的保护功能是否能够实现，以达到对其的测试。测试系统应完成4项基本工作工作，即（1）供给综合保护器各种保护信号；（2）综合保护器对保护信号的响应；（3）对比保护器响应质量；（4）对保护器做出性能判断。输入信号被测插件输出信号图4.1 测试原理图4.2 构建测试台根据保护器的功能了解到我们主要的测试项目有过压、欠压、过载、漏电闭锁以及短路等，需要对电压、电流、电阻值、动作时间等参数进行测量，根据测试的结果来判定综合保护器的性能情况19。插件测试系统主要完成的工作为：向被测对象发出测试的激励信号；接收被测对象在相应激励下的响应信息；分析在一定信号激励下所产生的响应；判断插件的性能20。测试系统硬件的主要模拟电气保护装置的实际工作环境与实际工作条件，产生出各种可控参数，人为模拟各种故障，检测各种保护器是否能按照设计技术要求正常工作。测试台调压系统可以产生6种浮地交流信号和5路共地直流信号。信号测量与控制部分通过EDA模块测量数据、读取状态、控制继电器的动作给专用箱提供信号。通过专用箱使综合保护器正常工作，从而完成综合保护器的测试。专用箱与被测综合保护器配套，是联系测试台系统与被测插件的纽带，主要用来具体给被测插件提供激励信号，并把被测插件的相应信号传送给计算机21。4.3 测试台主要模块简介测试系统的硬件系统具有以下功能模块：A/ D转换接口模块；D/A转换接口模块；数字量输入模块；数字量输出模块；开关量入模块；开关量输出模块；定时器/计数器模块；电压变换模块；电参数采集模块；电流源模块。测试台内的智能测控制模块，与上位计算机组成RS485 网络，各智能测控制模块分别测出信号的电压与电流值，以及动作时间漏电阻等。在上位计算机的发出读写命令后，各智能测控制模块便将测出的电压与电流值，以及动作时间漏电阻值等送到上位机，上位机将收到的数据在软件界面上显示出来，必要时上位机可控制将数据存盘和打印输出。插件测试中需要对多种电压、电流信号进行采集、控制，不仅有交流信号，还有直流信号，因此必须选用合适的信号测量与控制系统来完成此项任务，该系统通过六个山东力创公司生产的EDA90系列的EDA模块测量数据、读取状态、控制继电器的闭合和关断给专用箱提供各种信号，通过专用箱使综合保护器正常工作，从而完成综合保护器的测试。系统采用的EDA模块主要有：单相电参数测量模块EDA9016；数字量输人输出模块9050；电压电流输入模块9017；频率与脉冲计数模块9081；RS232RS485转换器EDA485G。现场测控模块EDA9017、EDA9050和EDA9081，从主计算机、主控制器等通过RS485接口接收其数字量输入，转换成开关量输出信号，返回到计算机。将所用EDA模块正确连接，主机发读数据命令，模块便将采集的数据回送主机。数据采集指令集中有一个带校验核的响应，可保证通信数据的正确性22。4.4 A电缆与B电缆引脚分析测试台上能产生6种浮地的交流信号，5路共地的直流信号，这11种信号分别经A、B连接器接到专用箱，专用箱与被测综合保护器配套，箱内分别设计了测试电路，经组合后产生测综合保护器所需的信号，专用箱输出信号到被测综合保护器，综合保护器的响应信号再经专用箱和A、B电缆送到测试台中20。（1）将所输出的电压接到一个20芯的接插件上，作为综合保护器插件测试所需的交流电源，并且引出电缆线，记为A电缆。这样可以很方便地提取到所需的交流电压信号。信号1： 输出一路单相可调交流电压：080V；相角：0度 对应电压输出编号：A11、A12信号2： 输出两路单相可调交流电压：080V；相角：0度 对应两路电压输出编号分别为：A5、A6和A7、A6信号3： 输出两路单相可调交流电压：040V；相角：120度对应两路电压输出编号分别为：A17、A18和A19、A18信号4： 输出一路单相可调交流电压：0100V；相角：270度 对应电压输出编号：A15、A16信号5： 输出一路单相可调交流电压：080V；相角：270度 对应电压输出编号：A13、A14信号6： 输出三相可调交流电压： 0147V 对应电压输出编号：A1、A2、A3、A4；其中A1、 A2、A3为三根相线，A4为地线。（2）选用开关电源，产生固定直流信号：DC12V； 输入输出直流信号接到一个20芯的接插件上，并且引出电缆线，记为B电缆。编码输入：B1、B2、B3、B4、B55路共地12V直流电压输出：B6、B7、B8、B9、B10状态输入：B11、B12、B13计时信号输入：B17、B19接地：B20测试台系统电路图见附录A。4.5专用箱设计首先了解保护器工作原理，知道其管脚的功能；其次熟悉测试台模块，了解A、B电缆的各个引脚功能，通过测试台所提供的信号，设计出专用箱电路。图4.2 ZDB-120-3智能电动机保护器测试系统专用箱电路图ZDB-120-3智能电动机保护器测试系统专用箱电路图参见附录B。4.6大电流发生器的分析因为本保护器插件需要进行过载或短路测试，而矿用高低压防爆开关或电磁起动器的额定电流都较大，并且短路保护动作的整定值一般为额定电流的810倍，所以需要系统可以提供02000A的电流。可产生低压大电流的变压器俗称大电流发生器，它是从事电力继电保护工作人员时常用到的设备，如对继电保护开关进行速断、限时电流速断临界值的整定和校验等。试验的方法是先用调压器调压，然后由大电流发生器产生低压大电流，模拟保护装置在使用中的电流23242526。图4.3 大电流发生器电气原理图其中K1为DC12V中间继电器（5A）；KA1为过电流继电器（6A）；KMI为接触器（40A/220V）；T为自耦调压器（10KVA）；S为升流器（10KVA/2KA）；TA1为电流互感器2000A/5A；TA2为电流互感器（100A/5A），TA3为电流互感器150A/5A；SB1为停止按钮；SB2为起动按钮；H2电源灯；H1起动指示灯；Y1、Y2为02000A输出接线铜排；Y3、Y4为0100A输出接线端子；X1、X2为从控制台引来的控制端子；Y3、Y4、X1、X2从航空插头引出。图4.4 大电流发生器面板示意图5 保护器测试流程过压保护欠压保护短路保护过载保护三相不平衡保护漏电闭锁返回测试项目选择是否测试是否完成？测试结束选择保护项目进入测试界面选择保护器型号ZDB-120-3开始5.1 总体流程图图5.1 保护器测试总流程图5.2 过压保护流程图线圈Q失电，开关Q1-4闭合，故障动作灯亮；开关Q1-2断开，F0线路断开，跳闸延迟计时结束过压保护设置保护器参数，通过测试台使信号2输出电压为43.2V测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P5、P8得电，P5、P8触点闭合，进而测试台B7输出信号令专用箱P2线圈得电，P2触点闭合，P5触点闭合，保护器接通电源；线圈Q得电，触点Q1-2闭合，同时测试台通过EDA9050（2）模块输出使线圈P12的点，P12触点闭合，通过引脚B17接通故障计时回路F0，EDA9081模块开始计时是2S内是否跳闸？否测试台发出信号切断电路保存数据测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8失电，P8触点断开，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2失电，P2触点断开，保护器断开电源将测试台信号2的输出电压降低至额定交流电压36V,测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8得闭合电，P8触点，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2的电，P2触点闭合，保护器接通电源返回测试项目选择界面图5.2 过压保护流程图5.3 欠压保护流程图线圈Q失电，开关Q1-4闭合，故障动作灯亮；开关Q1-2断开，F0线路断开，跳闸延迟计时结束欠压保护设置保护器参数，通过测试台使信号2输出电压为23.4V测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P5、P8得电，P5、P8触点闭合，进而测试台B7输出信号令专用箱P2线圈得电，P2触点闭合，P5触点闭合，保护器接通电源；线圈Q得电，触点Q1-2闭合，同时测试台通过EDA9050（2）模块输出使线圈P12得电，P12触点闭合，通过引脚B17接通故障计时回路F0，EDA9081模块开始计时是8.5S内是否跳闸？否测试台发出信号切断电路保存数据测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8失电，P8触点断开，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2失电，P2触点断开，保护器断开电源将测试台信号2的输出电压升高至额定交流电压36V,测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8得闭合电，P8触点，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2的电，P2触点闭合，保护器接通电源返回测试项目选择界面图5.2 欠压保护流程图5.4 短路保护流程图短路保护设置保护器参数，通过测试台使信号2输出电压为36V测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P5、P8得电，P5、P8触点闭合，进而测试台B7输出信号令专用箱P2线圈得电，P2触点闭合，P5触点闭合，保护器接通电源设置额定电流值，选择保护整定倍数调节大电流发生器，得到所需的电流测试台通过EDA9050（2）模块控制线圈P12得电，开关P12闭合；EDA9081模块开始跳闸延时计时1S内是否跳闸？否是将大电流发生器输出调回至0测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8得闭合电，P8触点，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2的电，P2触点闭合，保护器接通电源测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8失电，P8触点断开，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2失电，P2触点断开，保护器断开电源线圈Q失电，开关Q1-4闭合，故障动作灯亮；触点Q1-2断开，F0线路断开，跳闸延迟计时结束测试台通过EDA9050（2）模块输出使线圈P9、P12失电，触点P9、P12断开，计时回路F0断开，计时停止；同时控制大电流发生器K1线圈失电，K1触点断开，KM1线圈失电，KM1触点断开，停止输出电流保存数据返回测试项目选择界面图5.4 短路保护流程图5.5 漏电闭锁流程图漏电闭锁设置保护器参数，通过测试台使信号2输出电压为36V测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P5、P8得电，P5、P8触点闭合，进而测试台B7输出信号令专用箱P2线圈得电，P2触点闭合，P5触点闭合，保护器接通电源设置漏电保护参数调节专用箱滑动变阻器至故障灯亮停止通过测试台控制EDA9050（2）使P7线圈得电，常开开触点P7闭合，专用箱P1线圈得电，进而常开触点P1-1与P1-3闭合，常闭触点P1-2与P1-4断开；经引脚A19把专用箱电流送到EDA9017模块，测得电流值，进而计算出漏电闭锁电阻值保存漏电闭锁阻值通过测试台控制EDA9050（2）使P7线圈失电，触点P7断开，专用箱P1线圈失电，进而触点P1-1与P1-3断开，触点P1-2与P1-4闭合；调节专用箱滑动变阻器至故障灯灭停止通过测试台控制EDA9050（2）使P7线圈得电，常开开触点P7闭合，专用箱P1线圈得电，进而常开触点P1-1与P1-3闭合，常闭触点P1-2与P1-4断开；经引脚A19把专用箱电流送到EDA9017模块，测得电流值，进而计算出漏电解锁电阻值保存漏电解锁阻值测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8失电，P8触点断开，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2失电，P2触点断开，保护器断开电源通过测试台EDA9050（1）模块输出使线圈P8得闭合电，P8触点，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2的电，P2触点闭合，保护器接通电源返回测试项目选择界面 图5.5 漏电闭锁测试流程图5.6 过载保护流程图短路保护设置保护器参数，通过测试台使信号2输出电压为36V测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P5、P8得电，P5、P8触点闭合，进而测试台B7输出信号令专用箱P2线圈得电，P2触点闭合，P5触点闭合，保护器接通电源设置过载电流值，选择时间延时档位通过测试台EDA9050（2）控制P9线圈得电，触点P9闭合，进而大电流发生器K1线圈得电，触点K1闭合，按下大电流发生器SB2,KM1线圈得电，KM1触点闭合，输出所需电流；测试台通过EDA9050（2）模块控制线圈P12得电，开关P12闭合；EDA9081模块开始跳闸延时计时是设定时间内是否跳闸？否将大电流发生器输出调回至0测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8得闭合电，P8触点，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2的电，P2触点闭合，保护器接通电源测试台通过EDA9050（1）模块输出使线圈P8失电，P8触点断开，进而测试台B7输出信号令专用箱线圈P2失电，P2触点断开，保护器断开电源线圈Q失电，开关Q1-4闭合，故障动作灯亮；触点Q1-2断开，F0线路断开，跳闸延迟计时结束测试台通过EDA9050（2）模块输出使线圈P9、P12失电，触点P9、P12断开，计时回路F0断开，计时停止；同时控制大电流发生器K1线圈失电，K1触点断开，KM1线圈失电，KM1触点断开，停止输出电流保存数据返回测试项目选择界面图5.6 过载保护流程图5.7 三相不平衡保护流程图三相不平衡保护调节信号2使电压达到交流36V通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36V的交流电源通过计算机EDA9050（1）使测试台的P8和P5线圈得电，常开触点 P8和P5闭合，进而使专用箱的P2线圈得点，常开触点P2-1闭合同时 ，保护保护器接通电源三相不平衡保护的动作值从大电流发生器引出一相或两项电缆穿过保护器的空心互感器通过测试台EDA9050（2）控制P10线圈得电，触点P10闭合，进而大电流发生器K1线圈得电，触点K闭合，按下大电流发生器SB2,KM1线圈得电，KM1触点闭合，输出电流；同时通过测试台EDA9050（2）控制线圈P12得电，测试台的P12常开触点闭合EDA9081开始计时观察1s内断相保护是否动作记录保护器的动作时间控制9050（2）输出使测试台内P10线圈失电，常开触点断开P10跳闸，断开大电流发生器电源，同时常开开关Q1-2跳闸，9081停止计时保存数据继续测试否？退出测试大电流发生器复位、保护器复位大电流发生器复位、保护器复位返回保护测试项目选择界面图5.7 三相不平衡保护流程图6 总结本设计介绍了ZDB-120-3智能电动机保护器测试系统的总体设计、相关技术，实现了插件的测试功能。插件通用自动测试系统顺应测试系统的发展趋势，融入了当前的最新技术和思想，采用了集成仪器的概念和自动测试的体系结构，将通用软件技术与人工智能技术相结合，使测试系统具有更强大的功能。本设计针对插件通用自动测试系统的系统构建及设计实现，主要作了以下工作：1、 研究了当前矿用综保插件测试的情况以及插件的发展状况；2、 建立了插件检测结构模型。3、 完成了插件测试系统的设计，并实现了预期的目的4、 对插件通用自动测试系统进行了功能验证，通过对ZDB-120-3智能电动机保护器的检测，证明该系统使用方便，功能较完善，能很好地完成对插件的检测。在设计过程中我了解到单片机综合保护器技术性能优越，动作可靠，使用方便。并了解到该保护器具有参数测量精度高，故障分辨准确可靠，保护功能齐全，参数设定简单，显示直观等特点。附录A附录 P2-1 B A5 1 电源灯 LED 2K 1K A6 2 P1-1 P1-2 2K 5K A19 去9017测电流 7 0150K P1-3 P1-4 6 AC 36V 3 Q111 B6 DC 12V P111 DC 12V P211 B10 + B7 故障灯 LED Q1-4 2K 12V 2K B20 Q1-1 B19 Q1-2 B17 Q1-3 B11 B13 B12 参 考 文 献1 戴焰CJCS型矿用综合保护器测试系统机械管理开发，2009,24（3）：2425 2 余道洋矿用智能型电动机综合保护器工矿自动化，2003,23 李霞矿用低压隔爆型磁力启动器智能保护器的研制硕士学位论文西安： 西安科技大学，20074 T Skeie，S Johannessen，C BrunnerEthernet in substation automation JControl Systems Magazine，IEEE，20025 S Hacker，S Border，D StevensPlan ahead for substaion automation JPower and Energy Magazine，IEEE，2003：Pagel681706 Farag，Wael AKamel，Mahmoud IMicroprocessor-based protection system for three-phase induction motorsJElectr Mach Power Syst，19997 郎敏煤矿井下电动机综合保护器煤，2004,13（5）：188 王太民，王彦飞煤矿井下漏电保护问题探讨山东煤炭科技，2008，（4）：1319 贾超漏电保护对矿井安全供电的重要性山东煤炭科技，2009，（1）：13513610陈伟煤矿电气设备与供电系统的保护分析科技创新导报，2008，（22）：11611Shengmei Zhou，et alNonreentrant focal activations in pulmonary veins in canine model of sustained atrial fibrillationJAm J Physiol Heart Circ Physiol，2002，283：H1244H125212M Tysler，M Turzova，et a1Repolarization changes displayed in surface ARI mapsa simulation studyJInternational Journal of Bioelectro-magnetism，2002，4(2)：9910013徐清波煤矿6kV高压选择性接地保护原理及应用分析煤矿机械，2004，（1）：11111214李光英.关于井下“三大保护”作用探讨.科技信息，2009，（17）：30915秦连军.煤矿井下低压供电过流保护装置性能分析.煤炭技术，2009，28（6）：2116高建伟电力施工漏电保护原理及解决方法电力与水利建设，2007，（11）：707117钟麟煤矿井下过电压产生的原因、危害及防护措施中国科技信息，2009，（22）：7374 18刘连岐直流绝缘监视继电器的设计江苏电气，2007，（5）：1618 19李晓，任作新矿用综合保护器插件自动测试系统设计J 煤矿安全，2007，38（5）：4953.20李晓，李磊基于组态软件的矿用电子保护插件测试系统煤炭科学技术，2008， 36（4）：818421宋小鹏，李晓，许斌鹏基于开物2000的综合保护插件测试系统设计大众科技，2006,1：2322温志明基于EDA模块和计算机的综合保护器插件测试系统工矿自动化，2005 2：3823刘伟，升流器的使用 J. 工业计量，2001增刊, 29729824赵修民，电流互感器，太原：山西科学技术出版社，1993, 92125国家技术监督局，测量用电流互感器检定规程( JJG3 1 3 - 9 4)，北京：中国计量出版社，199426何杰生，任克俭，单铁心可调大电流发生器的设计J. 煤矿设计，2000年第4期，2325致 谢转眼一个学期过去了，在这期间一直为完成本次毕业设计而奋斗，在此过程中曾经遇到了很多问题，由于自己的知识积累不足而无法解决，但最终通过同学的帮助与老师的指导通过了难关，完成了本次毕业设计。 在这毕业设计完成之际，首先向刘天野老师表示感谢。刘师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，他都给我布置任务，让我查阅资料，学习毕业设计中所需要应用的新知识，并帮助、指导我解决毕业设计中遇到的难题。同时在写各个时期报告时，老师也细心为我纠正报告中的错误。在毕业设计中我受益匪浅，老师每次都让我先自己查阅资料解决所遇到的难题，不仅加深了我对新知识的理解，还锻炼了我自我解决问题的能力以及对知识的应用能力。其次感谢大学四年来所有的老师，为我打下坚实的专业知识基础，为我完成毕业设计提供了知识的源泉。然后感谢给予我帮助和支持的同学，让我在问题解决方法上学到了很多，使我更快更好的完成了我的毕业设计。最后我要感谢信息与通信工程学院和我的母校中北大学四年来对我的大力栽培。第 29 页 共 29 页