低壓電機(jī)保護(hù)裝置概要設(shè)計(jì)說明書 V1.00

PAGENTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置概要設(shè)計(jì)說明書PAGE1NTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置概要設(shè)計(jì)說明書文件編號(hào)TS1001-010生效日期2010-05-12受控編號(hào)保密級(jí)別秘密版本號(hào)V1.00修改次數(shù)0總頁數(shù)27正文22附錄無編制劉志明審核馬如明批準(zhǔn)雷賢忠(版權(quán)所有,翻版必究)

評(píng)審記錄對(duì)《NTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置概要設(shè)計(jì)說明書V1.00》的評(píng)審意見：概要設(shè)計(jì)中的功能點(diǎn)與需求規(guī)格說明說中的功能點(diǎn)可以一一對(duì)應(yīng)，描述清晰。使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是最新的標(biāo)準(zhǔn)，與需求規(guī)格說明書保持一致。測試人員對(duì)概要設(shè)計(jì)比較滿意，有利于測試人員編寫測試用例。上述問題修改驗(yàn)證后，由雷賢忠驗(yàn)證后，本文件即可發(fā)布。評(píng)審人員簽字：雷賢忠、楊毅、馬如明、沈宏平問題修改驗(yàn)證結(jié)果：各個(gè)問題均已得到妥善解決，概要設(shè)計(jì)說明書符合要求。驗(yàn)證人簽字：雷賢忠時(shí)間：2010年05月變更日志編號(hào)版本修改內(nèi)容修改人修改日期

目錄1 引言 51.1目的 51.2適用范圍 51.3定義 51.4參考資料 52 總體設(shè)計(jì) 62.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 62.2運(yùn)行環(huán)境 62.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 62.4總體設(shè)計(jì)思路和處理流程 72.4.1 主程序流程 72.4.2 采樣中斷流程 82.4.3 保護(hù)任務(wù)流程 92.4.4 開入量判斷流程 102.4.5 鍵盤掃描流程 112.4.6 事件統(tǒng)計(jì)流程圖 122.4.7 開關(guān)量輸出 122.4.8 模擬量輸出 132.4.9 通訊接口 132.5模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 142.6功能需求與程序模塊的關(guān)系（可選） 152.7尚未解決的問題 153 接口設(shè)計(jì) 163.1用戶接口 163.2外部接口 163.3內(nèi)部接口 164 界面總體設(shè)計(jì) 174.1按鍵“A”的顯示菜單 174.2按鍵“+”的顯示菜單 184.3按鍵“-”的顯示菜單 194.4組合鍵“<>”+”A”的設(shè)置菜單 204.5保護(hù)事件的顯示代碼 225 系統(tǒng)出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)[可選] 255.1出錯(cuò)信息 255.2補(bǔ)救措施 256 系統(tǒng)安全設(shè)計(jì) 26NTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置概要設(shè)計(jì)說明書PAGEPAGE22引言1.1目的本文檔是根據(jù)NTS-271V1.00低壓電機(jī)保護(hù)裝置需求規(guī)格說明書而編制的，旨在確定NTS-271V1.00低壓電機(jī)保護(hù)裝置的大概設(shè)計(jì)說明。通過本概要設(shè)計(jì)說明書，可以了解到NTS-271V1.00低壓電機(jī)保護(hù)裝置的總體設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)要求、接口設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。1.2適用范圍項(xiàng)目名稱：NTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置該產(chǎn)品應(yīng)用于低壓電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，具備了基本的保護(hù)功能，是低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)低端產(chǎn)品的首選。1.3定義以下列出本報(bào)告中專門術(shù)語的定義、英文縮寫詞的原詞組和意義、項(xiàng)目組內(nèi)達(dá)成一致意見的專用詞匯，同時(shí)繼承全部的先前過程中定義過的詞匯。詞匯名稱詞匯含義備注起動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)電機(jī)起動(dòng)時(shí)間超過設(shè)定值后，保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)過流（堵轉(zhuǎn)）保護(hù)電機(jī)啟動(dòng)過程中，出現(xiàn)的最大電流超過設(shè)定值，保護(hù)動(dòng)作短路（堵轉(zhuǎn)）保護(hù)電機(jī)出現(xiàn)了大于設(shè)定電流值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作過載保護(hù)電機(jī)運(yùn)行過程中，負(fù)載大于200%時(shí)，保護(hù)按反時(shí)限曲線動(dòng)作防爆電機(jī)tE熱過載保護(hù)電機(jī)的熱容量得到100%時(shí)，保護(hù)動(dòng)作欠載保護(hù)電機(jī)負(fù)載小于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作電流不平衡保護(hù)電機(jī)的三相電流不平衡度大于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作DCS聯(lián)鎖當(dāng)開入量設(shè)定為DCS聯(lián)鎖，并開入有效時(shí)，保護(hù)動(dòng)作1.4參考資料編號(hào)資料名稱說明1NTS-270系列低壓電機(jī)保護(hù)測控裝置2NTS-210系列單相網(wǎng)絡(luò)電力儀表總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)NTS-271低壓電機(jī)保護(hù)裝置，是低壓電機(jī)保護(hù)測控裝置系列的低端產(chǎn)品。NTS-271的設(shè)計(jì)采用NTS-210平臺(tái)的模具殼體，配合外置電流互感器，實(shí)現(xiàn)最基本的電流保護(hù)功能，采用段碼液晶顯示，另加入兩個(gè)指示燈。NTS-271只帶2路跳閘出口，以及1路告警出口，不帶電機(jī)啟動(dòng)控制出口。2.2運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行平臺(tái)：◆CPU：STM32F103V8T6◆FLASH：512KB◆SRAM：64KB◆操作系統(tǒng)：uc/osII2.3總體設(shè)計(jì)思路和處理流程主程序流程初始化寄存器、外設(shè)，讀取運(yùn)行參數(shù)、定值。初始化寄存器、外設(shè)，讀取運(yùn)行參數(shù)、定值。主程序開始清除看門狗初始化多任務(wù)環(huán)境開中斷進(jìn)入while循環(huán)采樣任務(wù)保護(hù)任務(wù)通訊任務(wù)測量任務(wù)鐵電任務(wù)圖2-1主機(jī)主程序流程采樣中斷流程采樣中斷采樣中斷讀取采樣值第一個(gè)周波采樣點(diǎn)=2N判斷開入量處理時(shí)鐘485斷幀與狀態(tài)切換遙信變位事件記錄閉鎖測量和保護(hù)任務(wù)判斷采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)=32N采樣點(diǎn)=64使能保護(hù)任務(wù)使能測量任務(wù)使能通訊任務(wù)退出圖2-2采樣中斷流程保護(hù)任務(wù)流程保護(hù)任務(wù)保護(hù)任務(wù)判斷狀態(tài)停機(jī)Imax>20%Ie?閉鎖保護(hù)起動(dòng)運(yùn)行投入起動(dòng)保護(hù)閉鎖運(yùn)行保護(hù)投入運(yùn)行保護(hù)閉鎖起動(dòng)保護(hù)保護(hù)運(yùn)算保護(hù)/告警動(dòng)作置出口和事件記錄標(biāo)識(shí)退出刷新出口記錄事件NYYN圖2-3保護(hù)任務(wù)流程開入量判斷流程讀取開入量采樣點(diǎn)狀態(tài)讀取開入量采樣點(diǎn)狀態(tài)更新采樣緩存濾波時(shí)間大于設(shè)定值？合有效采樣點(diǎn)數(shù)大于24點(diǎn)？使能延時(shí)濾波遙信變位？更新開入量狀態(tài)記錄事件分退出YN圖2-4開入量判斷流程鍵盤掃描流程圖2-5鍵盤掃描流程事件記錄流程圖圖2-6事件記錄流程開關(guān)量輸出1路繼電器輸出。具有“電平”和“脈沖”兩種輸出方式可供選擇，可通過軟件配置為：告警和故障電平、告警和故障脈沖、遙控電平、遙控脈沖。=1\*GB3①告警和故障電平：該功能需配合越限告警功能來使用。當(dāng)越限不等式成立，并使能了繼電器出口，且對(duì)應(yīng)的繼電器工作模式配置為“告警電平”時(shí)，繼電器會(huì)閉合。當(dāng)越限不等式不成立時(shí)，告警電平會(huì)自動(dòng)復(fù)歸。=2\*GB3②告警和故障脈沖：告警脈沖與告警電平類似，只是輸出的告警信號(hào)是以脈沖形式輸出的。當(dāng)越限不等式成立時(shí)，儀表根據(jù)設(shè)定的脈沖寬度，輸出一個(gè)告警脈沖。當(dāng)越限不等式復(fù)歸時(shí)，無動(dòng)作。當(dāng)越限不等式再次由不成立變?yōu)槌闪r(shí)，儀表會(huì)再次輸出一個(gè)告警脈沖。當(dāng)越限不等式不成立時(shí)，該告警信號(hào)也會(huì)相應(yīng)停止。脈沖寬度可以設(shè)置1~250以內(nèi)的整數(shù)，單位為10ms。 =3\*GB3③遙控電平： 可以通過通訊方式，遙控分合繼電器。 =4\*GB3④遙控脈沖： 可以通過通訊方式，遙控繼電器輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖寬度可設(shè)置模擬量輸出可以通過擴(kuò)展板擴(kuò)展1路模擬量輸出，輸出形式為4-20mA電流或0-5V電壓輸出。模擬量的變送對(duì)象可以在三相保護(hù)電流和熱容量等級(jí)中選取。可以將模擬量輸出的變送對(duì)象設(shè)置為“0”在4～20mA電流輸出方式下，各個(gè)變量的輸出公式表達(dá)如下（Io單位：mA）：保護(hù)電流，輸出電流熱容量等級(jí)，輸出電流在0～5V電壓輸出方式下，各個(gè)變量的輸出公式表達(dá)如下（Uo單位：V）：保護(hù)電流，輸出電壓熱容量等級(jí)，輸出電流 增加放大倍數(shù)這一參數(shù)，是為了方便用戶合理調(diào)節(jié)輸出量程。通訊接口初始化時(shí)，NTS-271處于接收狀態(tài)，接受的數(shù)據(jù)存放在接收緩沖區(qū)。每接收一個(gè)字節(jié)，清空接收延時(shí)計(jì)數(shù)器。接收完數(shù)據(jù)后，接收延時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)接收延時(shí)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，NTS-271關(guān)閉接收功能，觸發(fā)通訊任務(wù)，處理報(bào)文，若接收的是正確的報(bào)文，則作出相應(yīng)的響應(yīng)。等發(fā)送報(bào)文結(jié)束，NTS-271清空接收緩沖區(qū)，重新打開接收功能。圖2-7通訊流程2.4模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用一覽表及框圖的形式說明本系統(tǒng)的系統(tǒng)元素（各層模塊、子程序、公用程序等）的劃分，扼要說明每個(gè)系統(tǒng)元素的標(biāo)識(shí)符和功能，分層次地給出各元素之間的控制與被控制關(guān)系。單元名稱標(biāo)識(shí)符功能輸入輸出測量單元Measure.c負(fù)責(zé)測量功能硬件電信號(hào)側(cè)量保護(hù)電流保護(hù)單元CommonProtect.c負(fù)責(zé)保護(hù)功能保護(hù)參數(shù)和測量值保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，告警提醒記錄單元REPORT.c負(fù)責(zé)事件記錄事件發(fā)生事件記錄開入開出單元IOProcess.c負(fù)責(zé)開入開出功能，模擬量功能開入開出信號(hào)，保護(hù)測量值識(shí)別開入信號(hào)，執(zhí)行開出功能，模擬量輸出通訊單元Modbus.c負(fù)責(zé)通訊讀寫命令數(shù)據(jù)輸出或執(zhí)行寫命令Uc/os操作系統(tǒng)“Os_”開頭底層操作系統(tǒng)任務(wù)觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)2.5功能需求與程序模塊的關(guān)系（可選）詳見《需求跟蹤矩陣》。2.6尚未解決的問題CAN通訊功能，作為可選功能，暫時(shí)未做，待后面優(yōu)化提高時(shí)再考慮。接口設(shè)計(jì)3.1外部接口3.1開關(guān)量輸入通過一大電阻分壓，并采用光耦隔離，接到CPU的GPIO。CPU通過判定對(duì)應(yīng)的GPIO的狀態(tài)，判定開關(guān)量的開閉狀態(tài)。3.1CPU通過GPIO連接一三極管，三極管的通斷，直接控制著繼電器的通道，從而實(shí)現(xiàn)CPU控制繼電器輸出。3.1NTS-271支持RS485通訊接口。TMS320F2808內(nèi)部帶有多個(gè)UART，通過SN65LBC184接口芯片，轉(zhuǎn)換為RS485電平，并通過一GPIO實(shí)現(xiàn)收發(fā)切換，實(shí)現(xiàn)半雙工通訊。采用MODBUS通訊規(guī)約，能實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙設(shè)功能。通訊規(guī)約細(xì)節(jié)詳見《NTS-242通訊規(guī)約文本V1.00》。3.1NTS-271可以通過擴(kuò)展板擴(kuò)展2路模擬量輸出，輸出形式為4-20mA電流輸出，或0-5V電壓輸出。AO的變送對(duì)象可以在電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率等電力變量中選取。3.2內(nèi)部接口3.2Uc/os操作系統(tǒng)，是連接硬件和軟件的重要接口，它保證了應(yīng)用程序在硬件平臺(tái)上的可靠運(yùn)行。3.2.2CPU通過一FRAM作為非易失存儲(chǔ)器，保存系統(tǒng)參數(shù)，通道系數(shù)等。FRAM選擇FM3116，與CPU通過IIC接口連接。接口電平為3.3V。CPU為主機(jī)，F(xiàn)M3116為從機(jī)。模擬量輸出模塊使用的DAC，也采用IIC接口與CPU連接。由于模擬量輸出模塊的隔離要求，此IIC接口的SDA和SCL信號(hào)線需通過光耦隔離。

界面總體設(shè)計(jì)開機(jī)后，顯示所有要素2秒鐘，檢查液晶是否完好。見下圖：圖4-4-1圖4-4-24.1按鍵“A”的顯示菜單按鍵“A”的顯示菜單，分別顯示A相保護(hù)電流，B相保護(hù)電流，C相保護(hù)電流，頻率。見下圖：圖4-1-1A相圖4-1-2B相圖4-1-3C相圖4-4.2按鍵“+”的顯示菜單按鍵“+”的顯示菜單，A相電流角度，B相電流角度，C相電流角度。見下圖：圖4-圖4-圖4-4.3按鍵“-”的顯示菜單按鍵“-”