消除漏電保護(hù)死區(qū)的智能保護(hù)器設(shè)計(jì)

漏電流檢測(cè)電路由電流互感器和信號(hào)調(diào)理單元組成，將檢測(cè)到的漏電電流送到單片機(jī)的AD通道，將其大小轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；電壓互感器用于檢測(cè)電源電壓，并將電壓信號(hào)的過零時(shí)間與漏電流信號(hào)的過零時(shí)間進(jìn)行差值運(yùn)算，從而得到相位差，為計(jì)算漏電信號(hào)的變化量提供硬件支持；額定動(dòng)作值設(shè)定電路即鍵盤電路，用來設(shè)定額定突變電流動(dòng)作值和緩變電流動(dòng)作值；顯示電路可采取LED顯示，若需增加系統(tǒng)功能，則可選LCD液晶顯示，可以顯示緩變電流和突變電流的大小等；動(dòng)作執(zhí)行單元是在檢測(cè)到的信號(hào)大于額定值時(shí)，由單片機(jī)直接控制繼電器執(zhí)行動(dòng)作。該系統(tǒng)選用TI公司的MSP430系列單片機(jī)為控制器，是一款超低功耗的16位單片機(jī)，具有功能完善、成本低廉的特點(diǎn)，配有8路外部通道，可方便系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)與擴(kuò)展。
漏電流檢測(cè)的流程圖如圖3所示。漏電流信號(hào)過零點(diǎn)后，開始AD采樣轉(zhuǎn)換，根據(jù)定時(shí)器測(cè)得漏電流和工作電壓之間的時(shí)間差計(jì)算相位差，得到漏電流的大小，將連續(xù)3個(gè)周期同一時(shí)刻的值分別與突變電流和緩變電流的設(shè)定值作比較，判斷當(dāng)前是否發(fā)生漏電；若漏電，漏電由緩變電流引起還是突變電流引起；若大于整定值則立刻斷電并顯示系統(tǒng)當(dāng)前故障值并報(bào)警等。

為了測(cè)試需要，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)信號(hào)源，可以按照系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)的要求產(chǎn)生脈沖信號(hào)，以脈沖信號(hào)來模擬漏電信號(hào)。設(shè)定緩變電流動(dòng)作值為100 mA，突變電流動(dòng)作值為8 mA，當(dāng)緩變電流累計(jì)值達(dá)到90 mA時(shí)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出本系統(tǒng)在Ir動(dòng)作值設(shè)定為8 mA時(shí)，可以準(zhǔn)確動(dòng)作，和市面上設(shè)定值為30 mA的保護(hù)裝置相比，大大提高了漏電保護(hù)的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了漏電的準(zhǔn)確檢測(cè)。

4 結(jié)論
經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，人體觸電時(shí)的突變電流設(shè)定值低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交流允許安全電流值(10 mA)時(shí)，該智能保護(hù)器可準(zhǔn)確動(dòng)作，性能可靠，減少了死區(qū)范圍，提高了保護(hù)靈敏度，使人們?nèi)松戆踩陀秒娫O(shè)備得到進(jìn)一步保障。而且，可以根據(jù)氣候等因素更改緩變電流設(shè)定值，使用更加方便靈活，同時(shí)擴(kuò)大了智能保護(hù)器的應(yīng)用區(qū)域。