直流電動機轉速控制系統(tǒng)設計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設計帶任務書+開題報告+外文翻譯】

直流電動機轉速控制系統(tǒng)設計【優(yōu)秀畢業(yè)課程設計帶任務書+開題報告+外文翻譯】,直流電動機,轉速,控制系統(tǒng),設計,優(yōu)秀,優(yōu)良,畢業(yè),課程設計,任務書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯 1 繼電保護裝置的電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制 S M 要： 現(xiàn)在可以考慮將電力系統(tǒng)保護系統(tǒng)的功能與本地及遠程數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的功能集成起來。結構化的集成方法是必要的。然而，如果要實現(xiàn)所有的效益，一個可以解決先前與這個集成有關的許多問題的辦法將與它將來將會如何應用于典型的變電站的實例一起被提出來。 關鍵詞： 數(shù)字通訊，集成 1 引言 電力系統(tǒng)輸配電環(huán)境目前的做法是單獨的局 部控制，保護與監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能區(qū)分開來。原因之一是技術上約束限制了可以被確實地實現(xiàn)的集成的數(shù)量。包括硬板在內的本地控制設施，占用了太多的控制室空間。 控制邏輯由硬連線的觸點或者可編程的邏輯控制器構成。直到最近，許多設備的保護（包括模擬設備），又占用了很多空間。大多數(shù)使用電子和微處理器技術的現(xiàn)代保護裝置迄今仍集中在減少實現(xiàn)傳統(tǒng)保護功能時所占用的空間。 一般來說，監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)增加了許多，并提供了他們自己的傳感器，接口單元和接線。這些都與局部控制和保護系統(tǒng)并行增長，盡管這往往導致在許多功 能的重復。涉及保護操作的信息已被源于次要的方式的 統(tǒng)所必需。例如，保護的輸出流回 統(tǒng)的數(shù)字輸入單元。 最近的技術進步已經(jīng)使人們認識到這種重疊度越來越?jīng)]有必要的。由于無限的計算能力可以說履行保護職能的必要的信息都可用的或可使其在 絡上可用?？梢韵胂竦侥菚r的 統(tǒng)可以通過控制網(wǎng)絡完成它自己的保護的算法并發(fā)出跳閘信號。在實踐中的可靠性要求和快速故障清除的需要限制了一些像長時間熱過載保護等的專門的實例的實現(xiàn)。一個更可行的辦法是使繼電器內信息和控制設備能夠訪問 果 這個實現(xiàn)了，與 統(tǒng)的模擬和數(shù)字轉換輸入 /輸出系統(tǒng)的成本將會降低。此外，如果保護設備提供的控制設施利用被利用，中央變電所計算機也可以被用來取代大部分本地控制系統(tǒng)。 在一個全面控制包內集成保護功能失敗的原因之一是巨量的處理需要?，F(xiàn)代數(shù)字保護繼電器用目前最先進的微處理器提供復雜的保護功能。很顯然，當這些中很多都是圍2 繞一個變電站展開，在一個中心點中，囊括他們的功能的所有處理能力是強大的。另一方面，用于 統(tǒng)的模擬和數(shù)字傳感器和數(shù)字輸出單元一樣都是相對簡單的設備。他們的同等設備已經(jīng)存在于保護中，并使 得他們訪問 統(tǒng)時僅僅需要增加一些通訊設施。 該保護裝置取代大多數(shù)本地控制和 I / O 系統(tǒng)的能力取決于其以有組織的和確定性的方式進行通訊的能力。使保護性能不受損害，同時還滿足當?shù)氐目刂坪徒y(tǒng)的要求是至關重要的。從本地控制和 統(tǒng)的觀點來看，最主要的要求就是為模擬輸入測量和記錄數(shù)據(jù)，為信號器和報警器提供數(shù)字輸入數(shù)據(jù)，以及控制設備的數(shù)字輸出。對于一般指示而言，大多數(shù)測量數(shù)據(jù)只要超過 5％的精度就足夠了。用于可視化顯示的模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)需要每秒鐘掃描一次，事件記錄順序的相對精度 要求超過全系統(tǒng)比絕對精度要重要。通常需要達到 ± 1分辨率。控制響應時間應在 200毫秒左右。 2 繼電保護通訊 訊哲學 保護繼電器的首要職能仍然是電力系統(tǒng)的保護。因此，至關重要的是繼電器的保護性能不受數(shù)據(jù)的監(jiān)測和控制的要求妥協(xié)。正是由于這個原因，提供分離于任何繼電保護通訊系統(tǒng)的要求的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的通訊系統(tǒng)被認為是必須的。例如在一個封閉的體制下，阻塞信號將會通過他們自身的保護傳輸?shù)男盘栨溌啡缭嚲€驗，而不是在監(jiān)視和控制通信鏈接。通過這種方式保護的決定性的行為被維持下來。 此外，仍然存在著這樣 的用戶，他們不需要部分或所有可用的功能。對這些用戶來說，繼電器的操作不依賴于通信鏈路監(jiān)測和控制，而全面的保護功能當這樣的鏈接尚未安裝時仍可以實現(xiàn)是非常重要的。 如果它們能在所有的公用事業(yè)的電力系統(tǒng)的相關要點安裝，繼電通信的所有好處才能實現(xiàn)。這不會在一夜之間發(fā)生的，因此，當它變成必需的的時候，任何被選擇的系統(tǒng)可以在整個系統(tǒng)零碎的基礎上安裝是非常重要的。 影響一個中繼通信注冊的采取的主要因素之一是用戶成本。這個成本不僅包括繼電器硬件上的額外成本，還包括布線成本，設置和配置成本和持續(xù)運營成本。因此，采取措施來 控制這些地區(qū)的所有費用是重要的。減少這些成本應該是通過 統(tǒng)及從系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)業(yè)務的運行儲蓄增加來實現(xiàn)的。 信拓撲 使用大量的不同的通信拓撲來連接到 統(tǒng)和保護繼電器是可能的。拓撲3 結構的選擇是非常重要的，因為它和系統(tǒng)的通信效率有直接的關系。 圖 1 簡單的保護 / 統(tǒng)拓撲結構 一個簡單的連接形式是單獨連接每個中繼遠程終端單元（ ）的數(shù)字通信裝置的設施。這些 次連接到 絡 —— 見圖 1。這些 作為網(wǎng)絡交換機的行為，主要的 統(tǒng)負責真實的 信息輪詢。在這種拓撲結構的保護繼電器實際上變成了智能傳感器。有一個依據(jù)被取代的傳感器的對 統(tǒng)的節(jié)省，但是這可能是被更復雜的 抵消。即使在這個簡單的水平上，從繼電器獲得的額外數(shù)據(jù)量仍對 統(tǒng)有好處。遺憾的是，正是由于同樣的數(shù)據(jù)量的增強最終限制了這種系統(tǒng)的性能。 圖 2 多點連接的使用 4 改善的通訊拓撲結構如圖 2 所示。幾個繼電器連接到一個 單一通信的一種鞭策。這依賴于保護繼電器的與通信鏈路多點連接的能力。這個方案中的 要負責所有連接的單元的輪詢。信息可以通過這種方式進行預處理 ，并且所有的數(shù)據(jù)傳輸速率可以減少。這需要一個更復雜的 單一的 可以處理更多的繼電器，因此可能需要更低的布線復雜度。這一原理在理論上可以擴展到整個變電站，只用一個所有保護繼電器進行通信。在實踐中，出于數(shù)據(jù)速率的考慮，并且從可靠性角度來看這是不可能的。單一通道上可以連續(xù)檢測到的設備的數(shù)量，取決于波特速率和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 圖 3 變電站中央計算機的使用 一個更復雜的拓撲結構如圖 3 所示。該拓撲結構采用 C 作為一個變電站計算機兼容的計算機?？煽啃员徽J為是一個難題時次要從動計算機與第一計 算機并行添加。該變電站的計算機取代了上述的 給用戶提供了許多便利。首先，現(xiàn)在除了絡遠程控制設備之外，在變電站內還有個本地控制點。可以采取模擬圖表方案的形式，用面板計量，報警器等完成，假若需要的話，可以釋放的本地控制系統(tǒng)面板的大部分空間。該變電站計算機負責所有連接設備的連續(xù)監(jiān)測工作，并且對主要的統(tǒng)的制定出大量的預處理數(shù)據(jù)。特別是在下列的故障情況下電腦立即執(zhí)行本地數(shù)據(jù)記錄到自己的磁盤，減輕了 統(tǒng)大量的數(shù)據(jù)處理負擔。隨后，根據(jù)需要，此數(shù)據(jù)不論是在變電站本地計算機還是 統(tǒng)的遠程終端都是可用的。在所有繼電器的調試時期，該變電站計算機也可以用來作為一個接入點。 獨立的通訊激勵可能被用于的每一個變電站地區(qū)，每一個都具有可以支持 32 個繼電器的能力。單一的計算機可以提供多達八個端腳，理論上提供 256 個繼電器的容量。在這樣的系統(tǒng)中，一個現(xiàn)代計算機仍有可能從每個繼電器中以高于每秒一次的速率獲得5 數(shù)據(jù)。 萬一這種繼電器的數(shù)量不夠，變電站計算機可能進一步增加。這些可能被單獨連接到 統(tǒng)中。另外，一個可選的額外層次的變電站計算機的相同控制設施可以如圖 4 添加。注意：現(xiàn)在，每個變電站 計算機可能物理上是遠程的。不值得一提的是這最后的拓撲結構實際上已經(jīng)以自己的方式成為一個小型的 統(tǒng)。對許多更小的單元來說，這一解決方案可提供所需的所有遠程設施。 圖 4 多層次的拓撲結構 信硬件 數(shù)字通信的硬件可以采取多種形式，其中大部分是不適合在電力系統(tǒng)環(huán)境中使用的。首先要在平行和串行系統(tǒng)中作出選擇。同時并行系統(tǒng)涉及了幾個（通常是八或十六）單獨電線若干位的信息傳輸。這樣的系統(tǒng)比串行系統(tǒng)提供更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，但涉及到更高的布線成本。基于這個原因，他們不適用于作為電力系統(tǒng)的監(jiān)視和控制的通 用解決方案。 串行通信涉及一個比特的數(shù)據(jù)流在一單對電線上一次一比特的數(shù)據(jù)流的實時傳輸。顯然，布線成本減低了按比例降低的整體數(shù)據(jù)傳輸速率。用于監(jiān)測和控制應用的速度較慢的數(shù)據(jù)傳輸速率仍然保持可以接受的和幾乎專用的串聯(lián)式通訊。 目前被普遍用于保護繼電器的通訊硬件遵守美國電子工業(yè)聯(lián)合會的 準，這采用所熟悉的 9 路或 25 路“ D”類連接器。這通常被用來將繼電器連接到私人電腦（有時直接，或通過調制解調器），使得繼電器被設置，并允許將故障信息后被提取。 由于他們幾乎通用的實用性， 連接非常方便。 接也有它的局限性使他們使用的監(jiān)測和控制應用軟件數(shù)量較少。其中最嚴6 重的是， 為點對點系統(tǒng)而設計。一個單一的設備只能通過給定的鏈接與一個其他的設備進行通訊。如果需要與其他的設備進行通訊，，如果他們是用于對變電站內的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和控制，必須提供單獨的鏈接。另外，多路轉接器或代碼開關可以被添加，盡管這將普遍增加一些關于這些鏈接是如何實現(xiàn)的限制的種類。 增加剛剛超過 15，最大數(shù)據(jù)速率是 波特的通訊鏈接的物理長度的限制。這也可以克服，但是又需要額外的設備。最后的 提供任何有 效地絕緣水平。光隔離的 口可以被制造出來，但這些都很昂貴。 更合適的通信標準是 使得單一總線可以連接一個多達 32 個節(jié)點的多點連接系統(tǒng)，足以連接至少一個海灣的繼電器 最大傳輸距離是 1200 米，超過這個距離的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過 波特，明顯地比 快更進一步。它采用比用于 以地為參考的不平衡驅動器更少受到干擾影響的平衡驅動器和差分信號。 要一個成本低且易于終止的鎧裝的雙絞線電纜。在電力工業(yè)中通常典型地采用與用于 相同的用 25 路或 9 路 “ D”類連接器終止，在變電站環(huán)境中，這些連接器并不真正適合，而傳統(tǒng)終端才是首選。 對大多數(shù)用戶來說，光纖在直接連接兩個繼電器之間的使用仍然是昂貴的。尤其是在配壓水平。然而光纖適用于連接距離超過 1200 米或者受干擾的風險很高的繼電器的本地網(wǎng)絡到遠程主站。在這種情況下調制解調器被用于將一組繼電器連接到光纖上。對于電氣通信，有狠多不同的解決方案可供選擇。對于長達四，五公里的距離， 850多模光纖是相當適用，并提供相對低的復雜性。對于更長的可達 25 公里左右距離的，1300單模光纖都可以使用。這些都需要更復 雜的發(fā)射器和接收器，然而他們在電信業(yè)界的廣泛使用意味著甚至在短距離內很可能比 850纖維更經(jīng)濟。 串行數(shù)據(jù)通信可分為異步或同步的。 信繼電器的端口總是異步的。在異步系統(tǒng)中，定時或同步信息傳輸每個字符一起傳輸。在同步系統(tǒng)中的一種獨立的時鐘被發(fā)送，或者接收器從數(shù)據(jù)本身中獲取時鐘信息。同步系統(tǒng)比異步系統(tǒng)更復雜，但大約可提高 20％的效率。更重要的是字符間的同步系統(tǒng)之間的差是固定的。這使得調頻（ 編碼方法可用，從而導致信號中沒有直流分量。因此， 統(tǒng)的隔離問題，可以用簡單的隔離變壓器很 容易地克服。調頻編碼的第二個好處是，這兩個信號線都是非極化的，可以自由地在整個系統(tǒng)互換。現(xiàn)代串行控制芯片使得在不增加成本的吸收的情況下增加同步傳輸系統(tǒng)額外的復雜性。 總之，一般的通信接口，使用調頻編碼的某種形式的多點同步 輸是目前在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的測量和控制應用中最適合使用的。這可以為電力電子干擾免疫系統(tǒng)環(huán)境提供足夠、快速的經(jīng)濟交流。 7 信語言 成功的數(shù)字通信不僅僅取決于兼容的通信硬件，也取決于所用的通訊語言和協(xié)議。傳統(tǒng)的繼電器制造商（與在其他領域的相同）已經(jīng)開發(fā)出自己的語言。當沒有 必要將繼電器整合到控制系統(tǒng)時，這已經(jīng)變得不那么重要。當繼電器已經(jīng)被整合，定制的解決方案對每個不同的繼電器的定制的項目是必須的。他的成本對大多數(shù)的用戶來說是不經(jīng)濟的。 到現(xiàn)在為止，還沒有提出適用于所有的護繼電器的語言。大多數(shù)語言的主要缺點是，他們假設主站必須對繼電器都了如指掌。如果需要一個特定的數(shù)據(jù)塊，則要求使用的繼電器的內存位置或一些設備的特定代碼。這個地址必須明確編碼到主站軟件。此外，該繼電器典型地響應未格式化的數(shù)據(jù)。主站必須假定響應的范圍并相應地進行轉換。大量數(shù)據(jù)必須從提取的繼電器一系列的問題中提取出來 ，并進一步整合。即使在通訊是基于一對一，如果主站軟件版本與那個繼電器的不匹配，錯誤仍然會發(fā)生。 這里介紹的語言克服了這些問題。它適用于所有繼電器和其他的 I / O 設備，而且它并不要求主站對每個繼電器類型都了如指掌。這一語言設計用于存儲于每一個個別的繼電器的數(shù)據(jù)庫。繼電器使用該數(shù)據(jù)庫來存儲所有數(shù)據(jù)和設置。該數(shù)據(jù)庫的內容繼而可以通過通信鏈路訪問。數(shù)據(jù)庫的結構非常類似于一個電子表格，由行和列組成的單元格構成。一個單元格是在數(shù)據(jù)庫中可以訪問的最小單位，因此可以只包含一個數(shù)據(jù)項。該系統(tǒng)與以前的系統(tǒng)不同，因為現(xiàn)在整個系 統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分布在各個獨立的繼電器，而不是集中在主站。這樣做的好處是，繼電器特定的信息嵌入在繼電器中，而不是在一些專門的主站軟件中。此外，該通訊語言可以被減少為在分布式數(shù)據(jù)庫上執(zhí)行特定操作的一系列通用的命令。 圖 5 數(shù)據(jù)庫布局和單元格類型 該數(shù)據(jù)庫包括了三個不同類型的單元格，每一個都是以前的超集。見圖 5。三種單元格類型是標題單元格、值單元格和設置 /控制單元格。標題單元格包含一個簡單的文本8 塊。這些都是作為分割標簽將數(shù)據(jù)庫分成不同的領域。。最常見的標題單元格是數(shù)據(jù)庫列標題單元格。值單元格包含一段文字來描述他們 的內容以及一項可讀的值。這個值最本質的是一個指導主站如何進行數(shù)據(jù)轉換數(shù)據(jù)類型。典型的值單元格是測量的值如：相電流，如型號等的設備信息，波形記錄等。設置 /控制單元格與值單元格非常相似，但它們的內容可以被改變。此外，這些單元格額外地包含單元格和有效的步驟的最大最小值的信息。典型設置控制單元格是如電流閾值、如斷路器控制系統(tǒng)的控制單元格等的繼電保護的設置。 單個單元格組合在一起成為相關信息的列。每一列中第一行的單元格是描述列內容的標題單元格。這一組織結構在所有繼電器中是不變的。因此，任何繼電器的內容可以以同樣的方 式閱讀。首先列標題被提取并以菜單的形式呈現(xiàn)給用戶。從這個菜單中，用戶可以選擇一個特定的列。在選定列中的每個單元格的文本和數(shù)值被提取并再次以菜單的形式呈現(xiàn)給用戶。單元格可以被選定來進行進一步的操作。通常情況下這可以改變設置，在模擬顯示中分配測量值，記錄到光盤或實時繪圖。 實際上，所有的繼電器類型都包含一定量的公共信息。這包括繼電器類型，型號和序列號，位置以及通訊地址等。這通常是繼電器首次被連接時主站所需的信息。一個特殊的命令可以用來提取這些數(shù)據(jù)，但是一個更好的解決辦法是把所有的數(shù)據(jù)組成一組放在保留的列。列的 格式是固定的，但數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以和所有其他數(shù)據(jù)一樣用同樣的方式提取出來。 所描述的訪問方法可以用簡單，直觀，無需用戶手動訪問特定的數(shù)據(jù)塊的方法來執(zhí)行。此外，該方法在任何數(shù)量的繼電器時都是始終如一的，如果進一步添加繼電器到系統(tǒng)中也無需升級。 從主站的觀點來看，訪問數(shù)據(jù)庫所用的命令是非常少的。最常見的有： 獲取列標題 獲取列中的文本 獲取列值 獲取單元格文本 獲取單元格數(shù)據(jù) 獲取單元格范圍 預加載新設置 執(zhí)行設置 中止設置 依據(jù)需要，更復雜的序列將會根據(jù)這些簡單的命令建立起來。 9 間序列和事件序列記 錄 現(xiàn)存的 統(tǒng)的最重要職能之一就是事件的記錄次序。這給系統(tǒng)工程師根據(jù)系統(tǒng)中事件發(fā)生的先后順序提出了寶貴的見解。舊系統(tǒng)的精度為± 10個功能是目前是由采用數(shù)字輸入監(jiān)控系統(tǒng)事件的 統(tǒng)的遠方終端單元來運行的。這些事件通常是使用分布在變電站周圍的系統(tǒng)同步脈沖進行實時追蹤的。通常比事件的絕對時間更為重要的是系統(tǒng)中與其他事件相關的時間。 新一代的保護繼電器的現(xiàn)在包括他們自己的事件次序記錄設備。此外，這些設施可以使用備用繼電器輸入通道進行擴展，覆蓋時間的獨立的 I/ O 模塊并不與事件有明確的關系， 為了實現(xiàn)這一目標，已想出時間同步的新方法，不再需要獨立的時鐘同步布線。而不是試圖在每個單獨的繼電器內實現(xiàn)時鐘同步，繼電器的時鐘允許自由運行。每個繼電器內的事件都是實時追蹤自由運行的時鐘。這是來自于微處理器的時鐘和± 1 毫秒的分辨率是了以獲得的。 顯然，當這些事件記錄被傳輸?shù)阶冸娬居嬎銠C，不同繼電器的事件將會失步。這個問題可以通過也傳輸繼電器時鐘的當前值來解決。這將與變電站計算機時鐘進行比較，差值將被用來計算事件的精確時間。 3 結論 最初，隨著數(shù)字技術引入到保護繼電器，其目的是模仿原機電設備的運行。最近，隨著 數(shù)字技術的進步，保護性能和操作界面也進行了改進。最新一代的基于微處理器的繼電器將遠遠超過他們的前輩的性能的設備。尤其是將有可能將本地和遠程控制系統(tǒng)的保護系統(tǒng)整合起來。這種整合的結果將是降低成本，并增加在電力系統(tǒng)中獲得的可用數(shù)據(jù)。 如果要實現(xiàn)充分利用這種集成，一個結構化的方法是必需的，以用來驅動系統(tǒng)那么大的解決方案。一個分層的通過變電站計算機連接到變電站網(wǎng)絡的遠程控制系統(tǒng)已經(jīng)被提出。此外，變電站計算機可以取代大多數(shù)的本地控制系統(tǒng)。 對于這樣一個廣泛用于分配和傳輸層面的系統(tǒng)來說，與系統(tǒng)相關的安裝成本的降低時非常 重要的。這是通過使用一個低成本的通信網(wǎng)絡和支持分布式數(shù)據(jù)庫的設備信息的語言來實現(xiàn)的。即設備特定的信息存儲在個別繼電器，而不是硬編碼到主站。 這些在整個電力系統(tǒng)可用的信息包括每相的儀表值，報警，設備狀態(tài)，事件記錄次序，設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和干擾波形記錄。 所有這一切都可以用在本地變電站，并且遠程上不增加 統(tǒng)額外的處理負擔。