低压电机保护装置概要设计说明书 V1.00

PAGEWQJ-271低压电机保护装置概要设计说明书PAGE1WQJ-271低压电机保护装置概要设计说明书文件编号保密级别总页数编制

评审记录对《WQJ-271低压电机保护装置概要设计说明书V1.00》的评审意见：概要设计中的功能点与需求规格说明说中的功能点可以一一对应，描述清晰。使用的技术标准是最新的标准，与需求规格说明书保持一致。测试人员对概要设计比较满意，有利于测试人员编写测试用例。上述问题修改验证后，由雷贤忠验证后，本文件即可发布。评审人员签字：问题修改验证结果：各个问题均已得到妥善解决，概要设计说明书符合要求。验证人签字：时间：2010年05月12日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期

目录1 引言 51.1目的 51.2适用范围 51.3定义 51.4参考资料 52 总体设计 62.1设计目标 62.2运行环境 62.3网络结构 62.4总体设计思路和处理流程 72.4.1 主程序流程 72.4.2 采样中断流程 82.4.3 保护任务流程 92.4.4 开入量判断流程 102.4.5 键盘扫描流程 112.4.6 事件统计流程图 122.4.7 开关量输出 122.4.8 模拟量输出 132.4.9 通讯接口 132.5模块结构设计 142.6功能需求与程序模块的关系（可选） 152.7尚未解决的问题 153 接口设计 163.1用户接口 163.2外部接口 163.3内部接口 164 界面总体设计 174.1按键“A”的显示菜单 174.2按键“+”的显示菜单 184.3按键“-”的显示菜单 194.4组合键“<>”+”A”的设置菜单 204.5保护事件的显示代码 225 系统出错处理设计[可选] 255.1出错信息 255.2补救措施 256 系统安全设计 26WQJ-271低压电机保护装置概要设计说明书PAGEPAGE22引言1.1目的本文档是根据WQJ-271V1.00低压电机保护装置需求规格说明书而编制的，旨在确定WQJ-271V1.00低压电机保护装置的大概设计说明。通过本概要设计说明书，可以了解到WQJ-271V1.00低压电机保护装置的总体设计、设计要求、接口设计和系统设计等。1.2适用范围项目名称：WQJ-271低压电机保护装置该产品应用于低压电动机的保护，具备了基本的保护功能，是低压电动机保护低端产品的首选。1.3定义以下列出本报告中专门术语的定义、英文缩写词的原词组和意义、项目组内达成一致意见的专用词汇，同时继承全部的先前过程中定义过的词汇。词汇名称词汇含义备注起动时间过长保护电机起动时间超过设定值后，保护动作起动过流（堵转）保护电机启动过程中，出现的最大电流超过设定值，保护动作短路（堵转）保护电机出现了大于设定电流值时，保护动作过载保护电机运行过程中，负载大于200%时，保护按反时限曲线动作防爆电机tE热过载保护电机的热容量得到100%时，保护动作欠载保护电机负载小于设定值时，保护动作电流不平衡保护电机的三相电流不平衡度大于设定值时，保护动作DCS联锁当开入量设定为DCS联锁，并开入有效时，保护动作1.4参考资料编号资料名称说明1WQJ-270系列低压电机保护测控装置2WQJ-210系列单相网络电力仪表总体设计2.1设计目标WQJ-271低压电机保护装置，是低压电机保护测控装置系列的低端产品。WQJ-271的设计采用WQJ-210平台的模具壳体，配合外置电流互感器，实现最基本的电流保护功能，采用段码液晶显示，另加入两个指示灯。WQJ-271只带2路跳闸出口，以及1路告警出口，不带电机启动控制出口。2.2运行环境运行平台：◆CPU：STM32F103V8T6◆FLASH：512KB◆SRAM：64KB◆操作系统：uc/osII2.3总体设计思路和处理流程主程序流程初始化寄存器、外设，读取运行参数、定值。初始化寄存器、外设，读取运行参数、定值。主程序开始清除看门狗初始化多任务环境开中断进入while循环采样任务保护任务通讯任务测量任务铁电任务图2-1主机主程序流程采样中断流程采样中断采样中断读取采样值第一个周波采样点=2N判断开入量处理时钟485断帧与状态切换遥信变位事件记录闭锁测量和保护任务判断采样点采样点=32N采样点=64使能保护任务使能测量任务使能通讯任务退出图2-2采样中断流程保护任务流程保护任务保护任务判断状态停机Imax>20%Ie?闭锁保护起动运行投入起动保护闭锁运行保护投入运行保护闭锁起动保护保护运算保护/告警动作置出口和事件记录标识退出刷新出口记录事件NYYN图2-3保护任务流程开入量判断流程读取开入量采样点状态读取开入量采样点状态更新采样缓存滤波时间大于设定值？合有效采样点数大于24点？使能延时滤波遥信变位？更新开入量状态记录事件分退出YN图2-4开入量判断流程键盘扫描流程图2-5键盘扫描流程事件记录流程图图2-6事件记录流程开关量输出1路继电器输出。具有“电平”和“脉冲”两种输出方式可供选择，可通过软件配置为：告警和故障电平、告警和故障脉冲、遥控电平、遥控脉冲。=1\*GB3①告警和故障电平：该功能需配合越限告警功能来使用。当越限不等式成立，并使能了继电器出口，且对应的继电器工作模式配置为“告警电平”时，继电器会闭合。当越限不等式不成立时，告警电平会自动复归。=2\*GB3②告警和故障脉冲：告警脉冲与告警电平类似，只是输出的告警信号是以脉冲形式输出的。当越限不等式成立时，仪表根据设定的脉冲宽度，输出一个告警脉冲。当越限不等式复归时，无动作。当越限不等式再次由不成立变为成立时，仪表会再次输出一个告警脉冲。当越限不等式不成立时，该告警信号也会相应停止。脉冲宽度可以设置1~250以内的整数，单位为10ms。 =3\*GB3③遥控电平： 可以通过通讯方式，遥控分合继电器。 =4\*GB3④遥控脉冲： 可以通过通讯方式，遥控继电器输出一个脉冲信号，脉冲宽度可设置模拟量输出可以通过扩展板扩展1路模拟量输出，输出形式为4-20mA电流或0-5V电压输出。模拟量的变送对象可以在三相保护电流和热容量等级中选取。可以将模拟量输出的变送对象设置为“0”，关闭模拟量输出功能。在4～20mA电流输出方式下，各个变量的输出公式表达如下（Io单位：mA）：保护电流，输出电流热容量等级，输出电流在0～5V电压输出方式下，各个变量的输出公式表达如下（Uo单位：V）：保护电流，输出电压热容量等级，输出电流 增加放大倍数这一参数，是为了方便用户合理调节输出量程。通讯接口初始化时，WQJ-271处于接收状态，接受的数据存放在接收缓冲区。每接收一个字节，清空接收延时计数器。接收完数据后，接收延时计数器开始计数，当接收延时计数器溢出时，WQJ-271关闭接收功能，触发通讯任务，处理报文，若接收的是正确的报文，则作出相应的响应。等发送报文结束，WQJ-271清空接收缓冲区，重新打开接收功能。图2-7通讯流程2.4模块结构设计用一览表及框图的形式说明本系统的系统元素（各层模块、子程序、公用程序等）的划分，扼要说明每个系统元素的标识符和功能，分层次地给出各元素之间的控制与被控制关系。单元名称标识符功能输入输出测量单元Measure.c负责测量功能硬件电信号侧量保护电流保护单元CommonProtect.c负责保护功能保护参数和测量值保护动作信号，告警提醒记录单元REPORT.c负责事件记录事件发生事件记录开入开出单元IOProcess.c负责开入开出功能，模拟量功能开入开出信号，保护测量值识别开入信号，执行开出功能，模拟量输出通讯单元Modbus.c负责通讯读写命令数据输出或执行写命令Uc/os操作系统“Os_”开头底层操作系统任务触发执行任务2.5功能需求与程序模块的关系（可选）详见《需求跟踪矩阵》。2.6尚未解决的问题CAN通讯功能，作为可选功能，暂时未做，待后面优化提高时再考虑。接口设计3.1外部接口3.1.1开关量输入开关量输入通过一大电阻分压，并采用光耦隔离，接到CPU的GPIO。CPU通过判定对应的GPIO的状态，判定开关量的开闭状态。3.1.2继电器输出CPU通过GPIO连接一三极管，三极管的通断，直接控制着继电器的通道，从而实现CPU控制继电器输出。3.1.3通讯接口WQJ-271支持RS485通讯接口。TMS320F2808内部带有多个UART，通过SN65LBC184接口芯片，转换为RS485电平，并通过一GPIO实现收发切换，实现半双工通讯。采用MODBUS通讯规约，能实现遥测、遥信、遥控、遥设功能。通讯规约细节详见《WQJ-242通讯规约文本V1.00》。3.1.4模拟量输出WQJ-271可以通过扩展板扩展2路模拟量输出，输出形式为4-20mA电流输出，或0-5V电压输出。AO的变送对象可以在电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等电力变量中选取。3.2内部接口3.2.1UC/OS操作系统Uc/os操作系统，是连接硬件和软件的重要接口，它保证了应用程序在硬件平台上的可靠运行。3.2.2IIC通讯CPU通过一FRAM作为非易失存储器，保存系统参数，通道系数等。FRAM选择FM3116，与CPU通过IIC接口连接。接口电平为3.3V。CPU为主机，FM3116为从机。模拟量输出模块使用的DAC，也采用IIC接口与CPU连接。由于模拟量输出模块的隔离要求，此IIC接口的SDA和SCL信号线需通过光耦隔离。

界面总体设计开机后，显示所有要素2秒钟，检查液晶是否完好。见下图：图4-4-1全显界面图4-4-2WQJ-271实际用到的面板元素4.1按键“A”的显示菜单按键“A”的显示菜单，分别显示A相保护电流，B相保护电流，C相保护电流，频率。见下图：图4-1-1A相保护电流，图中显示为额定值的50.7%图4-1-2B相保护电流，图中显示为额定值的150.1%图4-1-3C相保护电流，图中显示为额定值的100%图4-1-4频率4.2按键“+”的显示菜单按键“+”的显示菜单，A相电流角度，B相电流角度，C相电流角度。见下图：图4-2-1A相电流角度图4-2-2B相电流角度图4-2-3C相电流角度4.3按键“-”的显示菜单按键“-”的显示菜单，分别年月日和时分秒。见下图：图4-3-1年月日显示（图中显示为2010年5月21日）图4-3-2时分秒显示（图中显示为20点12分00秒）4.4组合键“<>”+”A”的设置菜单组合键“<>”+”A”的设置菜单，分别是密码询问界面，通讯地址，波特率，CT1，CT2，密码设定界面。见下图：图4-4-1密码询问界面图4-4-2通讯地址设定界面图4-4-3波特率设定界面图4-4-4CT设定界面图4-4-5模拟量输出对象选择界面图4-4-6模拟量输出范围选择界面图