潜油电泵保护器的设计

　　潜油电泵保护器设计分为硬件和软件两方面.硬件设计包括电源、信号采集、开关量输入输出、通讯电路等部分;软件设计主要包括软件架构、测量算法、保护算法、控制算法等。  

　　1 硬件设计  
　

　　由于常用的潜油电泵工作电压从AC 200V~AC2000V，因此不宜将潜油电泵工作电源直接作为潜油电泵保护的工作电源，常规做法是用隔离变压器将潜油电泵工作电压转换为AC 110V控制电压。针对此种情况，潜油电泵保护器电源采用开关电源，这是因为开关电源的工作范围宽、效率高，适用于此种情况。  

　　信号采集包括电压、电流等电参量采集。为保证采集可靠性，通常采用TV、TA作为电压、电流信号的隔离变换器。选用TA时，应注意TA电压等级。常规TA电压等级为0.66KV，而在潜油电泵工作电压达到AC 1000V甚至AC 2000V时，应选用3.3KV等级的TA，以保证隔离安全。  

　　开关量输入输出以及通信电路的设计为常规设计，没有过多特殊性。  

　　可靠性设计包括电磁兼容、安全性设计。电磁兼容设计初期要充分考虑各种可能出现的问题，做好预留措施规划。常用的抗干扰方法包括：电源部分加EMC滤波器;信号采集部分增加滤波电路;在信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路;在芯片电源输入处加去藕电容等。  

　　2. 软件设计  

　　常用的采样算法有直流采样和交流采样。交流采样可测量非正弦波信号，因此在电参量测量中广泛采用。常用测量算法有基于正弦信号的算法和基于非正弦的算法。基于正弦信号的算法包括半周内取最大绝对值算法、半周绝对积分算法、一阶导数算法、二阶导数算法、采样值积算法、三采样值算法等;基于非正弦信号的算法包括傅里叶算法、一阶差分后半波傅里叶算法、真有效值算法等。各种算法都有其优缺点。基于正弦信号的算法虽然算法简单、消耗资源少，但是当有谐波或波形变换后测量不准确;而基于非正弦信号的算法虽然算法较复杂，但可保证测量值的正确性。  

　　由于在保护算法中设计反时限曲线算法有一定难度，因此有些产品标注为反时限，但实际却是定时限分割，如：(1.2-1.5)倍、60s保护，(1.5-2)倍、40s保护，2倍以上、10s保护。这违背了反时限曲线的基本原则，如果信号在临界点上下跳动，那么动作时间将不准确。真正的反时限具有一条连续的反时限曲线，真正做到大倍数大动作快，小倍数小动作慢。  

　　软件设计时，除需要选取合理的算法外，还要注意软件设计的规范化。软件设计的基本原则是信息隐蔽与模块独立性，好的软件要求高内聚(内聚是模块强度的度量)、低耦合。  

　　软件测试是软件设计中不可缺少的一个重要环节，其目的是检验软件是否满足规定。开发过程中药遵循早测试、早改正原则，单元测试通过后再进行集成测试、确认测试和验收测试。