MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ 3

I. Đặt vấn đề 3

II. Các nhiệm vụ , chức năng của rơle số bảo vệ cách điện: 3

III.Nhiệm vụ cụ thể của Rơle số bảo vệ cách điện cho một động cơ tại nhà máy phân đạm Hà Bắc 4

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ RƠLE SỐ 5

I. Tổng quan về sự phát triển của Rơle số 5

II. Các chức năng của rơle số 6

2.1 .Chức năng đo lường : 6

2.2. Chức năng lấy mẫu và canh sự cố 7

2.3. Chức năng bảo vệ rơle và ghi chép sự cố 7

2.4. Chức năng chống sự cố 7

2.5. Chức năng tự động đóng lại 8

2.6. Chức năng giao tiếp với người dùng 8

III. Các chủng loại Rơle thành bộ ngày nay 8

3.1.Đường đây truyền tải 8

3.2. Đường dây phân phối 9

3.3. Bảo vệ máy biến áp 9

3.4. Bảo vệ môtơ 9

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TỔNG QUÁT 10

I.Phương hướng giải quyết vấn đề 10

II.Giới thiệu về một số vi mạch dùng trong thiết bị 16

2.1 Vi điều khiển 89C52 16

2.3 Đồng hồ thời gian thực DS12887 34

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT 41

I.Tính toán thiết kế mạch đo: 41

II .Mạch số hoá: 43

III. Hiển thị kết quả đo: 45

IV. Bàn phím chức năng 49

V. EEPRROM 53

VI. Ghép nối máy tính. 53

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 56

I. Lưu đồ thuật toán cho vi điều khiển: 56

1. Lưu đồ thuật toán cho chương trình khởi tạo: 56

2. Lưu đồ chương trình phục vụ ngắt phím: 57

3. Lưu đồ chương trình phục vụ phím FUNC: 58

4. Lưu đồ chương trình phục vụ phím INC: 59

6. Lưu đồ chương trình phục vụ phím OK: 61

7. Chương trình phục vụ ngắt RTC 62

8. Chương trình phục vụ ngắt truyền tin 63

II.thiết kế giao diện trên PC bằng Visual Basic:

1. Giao diện

2. lưu đồ chương trình nhận bản tin của máy tính

CHƯƠNG 6: CHẠY THỬ, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

PHỤ LỤC:

I. Chương trình phần mềm cho vi điều khiển của Rơle số bảo vệ cách điện.

II. Chương trình phần mềm cho Giao diện trên PC với rơle cách điện.

III. Tài liệu tham khảo.

Lời nói đầu:

Ngày nay, sự phát triển của công nghệ vi điện tử, kỹ thuật vi xử lý đã tạo ra những bước ngoặt cho quá trình tự động hoá sản xuất cũng như các hoạt động xã hội khác. Điều này đã mang lại những lợi ích to lớn: mở rộng chức năng của hệ thống, nâng cao độ tin cậy, giảm giá thành sản phẩm. Tuy nhiên, việc triển khai ứng dụng những tiến bộ nói trên vào nước ta còn nhiều hạn chế.

Việc nghiên cứu thiết kế những thiết bị sử dụng những tiến bộ này là cần thiết.

Em thực hiện đồ án nghiên cứu và thiết kế Rơle số bảo vệ cách điện sử dụng Vi điều khiển với sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Bình Thành và ThS.Trần Văn Tuấn. Nhằm mục đích khẳng lại định những kiến thức lý thuyết đã học bằng thực tế nâng cao kỹ năng kinh nghiệm thiết kế.

Do thời gian ngắn và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý từ phía thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong bộ môn và các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án.

Hà nội, ngày 18 tháng 5 năm 2004

Sinh viên thực hiện Vũ Trọng Quyền

CHƯƠNG I. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ

I. Đặt vấn đề

Tất cả các thiết bị điện, để đảm bảo an toàn cho người vận hành và sử dụng, đều có vỏ máy không mang điện. Các phần tử mang điện đều được cách điện rất tốt với vỏ máy. ở những thiết bị điện có công suất lớn yêu cầu vật liệu cách điện phải có chất lượng rất tốt. Thậm chí cách điện của các thiết bị điện còn phải thường xuyên được theo dõi kiểm tra, bảo dưỡng và phục hồi nếu không đảm bảo yêu cầu. Đặc biệt là đối với các thiết bị điện làm việc trong môi trường hoá chất, cách điện của chúng rất dễ bị hư hại, giảm tính chất cách điện. Việc xảy ra chạm mạch của vỏ máy ở những thiết bị điện có công suất lớn sẽ gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của. Vì vậy phải có một thiết bị luôn theo dõi và kiểm tra cách điện cho các thiết bị điện. Nếu xảy ra sự cố về cách điện thì phải lập tức cắt ngay thiết bị điện đó ra khỏi lưới.

Công việc theo dõi và tác động loại trừ thiết bị điện có sự cố về cách điện ra khỏi lưới điện cũng như báo động về sự cố này, được thực hiện bởi thiết bị có tên là Rơle bảo vệ cách điện.

II. Các nhiệm vụ , chức năng của rơle số bảo vệ cách điện:

+Đo canh điện trở cách điện của thiết bị điện. Phải đo ngay khi thiết bị đang là việc.

+Khi xảy ra sự cố về cách điện của thiết bị điện phải tác động cắt ngay thiết bị đó ra khỏi lưới điện. Thông báo về sự cố này bằng đèn báo hoặc còi báo.

+Hiển thị giá trị điện trở đo được.

+Có thể cài đặt các thông số config và thông số setting cho rơle như khoảng đo yêu cầu chính xác, số đoạn tuyến tính hoá, hệ số tuyến tính hoá trên từng đoạn, điện trở ngưỡng...

+Ghi lại lịch sử cách điện.

+Truyền tin với phòng điều khiển trung tâm của hệ thống thu thập quản lý và điều khiển dữ liệu của nhà máy qua cổng truyền thông RS232 hoặc RS485, để người vận hành có thể đối thoại, cài đặt thông số cho Rơle từ phòng điều khiển trung tâm.

III.Nhiệm vụ cụ thể của Rơle số bảo vệ cách điện cho một động cơ tại nhà máy phân đạm Hà Bắc

Tại nhà máy phân đạm Hà Bắc, một mô tơ quay máy bơm dung dịch Amoniac ,tất cả bị ngâm chìm trong bể dung dịch Amôniac. Vì làm việc trong môi trường hoá chất nên cách điện của mô tơ dễ bị hư hại.

Nhiệm vụ của thiết bị này là đo điện trở cách điện của một động cơ điện xoay chiều ba pha 380V. Động cở được cấp điện bởi một biến áp xoay chiều ba pha 380V qua một máy cắt, phía thứ cấp của máy biến áp là hình sao trung tính không nối đất. Cuộn dây stato của động cơ cũng là ba pha hình sao trung tính không nối đất.

-Ta phải đo điện trở cách điện giữa stato của động cơ và vỏ máy ngay cả khi động cơ đang làm việc.

-Khi thấy điện trở cách điện giảm xuống dưới một ngưỡng an toàn đã đặt thì phải ra lệnh cắt động cơ ra khỏi lưới. Bằng việc cắt máy cắt đặt trên đường cấp điện cho động cơ.

-Giá trị điện trở cách điện được hiển thị trên màn hình LCD và màn hình LED. Ngoài ra còn hệ thống đèn báo để việc thông báo được thuận tiện hơn.

-Lịch sử cách điện được ghi lại theo yêu cầu sau

Nếu Rcđ>600k , điện trở cách điện đảm bảo cho động cơ vận hành an toàn thì Rcđ được ghi lại mỗi ngày một lần (ghi giá trị nhỏ nhất của Rcđ trong ngày đó) .

Nếu Rcđ nằm trong khoảng từ 500k  600k tuy động cơ vẫn có thể vận hành được nhưng Rơle phải dưa ra tín hiệu cảnh báo về tình trạng này và Rcđ được ghi lại theo chu kỳ dầy hơn mỗi giờ ghi một lần (ghi giá trị nhỏ nhất của Rcđ trong giờ đó ) .

Nếu Rcđ <500k, không đảm bảo an toàn cho động cơ vận hành nữa thì nếu động cơ đang chạy phải cắt ngay động cơ ra khỏi lưới và ghi lại lập tức giá trị Rcđ sự cố này cùng thời điểm xảy ra sự cố. Còn nếu động cơ đã được cắt ra khỏi lưới rồi thì Rcđ được ghi lại mỗi giờ một lần( cũng ghi giá trị nhỏ nhất của Rcđ trong giờ đó ).

-Các thông số của Rơle có thể được cài đặt bằng một bàn phím chức năng.

-Rơle có thể truyền tin với máy tính qua cổng RS232.