消除漏電保護死區(qū)的智能保護器設(shè)計

漏電流檢測電路由電流互感器和信號調(diào)理單元組成，將檢測到的漏電電流送到單片機的AD通道，將其大小轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；電壓互感器用于檢測電源電壓，并將電壓信號的過零時間與漏電流信號的過零時間進行差值運算，從而得到相位差，為計算漏電信號的變化量提供硬件支持；額定動作值設(shè)定電路即鍵盤電路，用來設(shè)定額定突變電流動作值和緩變電流動作值；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；動作執(zhí)行單元是在檢測到的信號大于額定值時，由單片機直接控制繼電器執(zhí)行動作。該系統(tǒng)選用TI公司的MSP430系列單片機為控制器，是一款超低功耗的16位單片機，具有功能完善、成本低廉的特點，配有8路外部通道，可方便系統(tǒng)功能的實現(xiàn)與擴展。
漏電流檢測的流程圖如圖3所示。漏電流信號過零點后，開始AD采樣轉(zhuǎn)換，根據(jù)定時器測得漏電流和工作電壓之間的時間差計算相位差，得到漏電流的大小，將連續(xù)3個周期同一時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)當前故障值并報警等。

為了測試需要，我們設(shè)計了一個信號源，可以按照系統(tǒng)檢測信號的要求產(chǎn)生脈沖信號，以脈沖信號來模擬漏電信號。設(shè)定緩變電流動作值為100 mA，突變電流動作值為8 mA，當緩變電流累計值達到90 mA時，測試結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出本系統(tǒng)在Ir動作值設(shè)定為8 mA時，可以準確動作，和市面上設(shè)定值為30 mA的保護裝置相比，大大提高了漏電保護的靈敏度，實現(xiàn)了漏電的準確檢測。

4 結(jié)論
經(jīng)測試驗證，人體觸電時的突變電流設(shè)定值低于國家標準規(guī)定的交流允許安全電流值(10 mA)時，該智能保護器可準確動作，性能可靠，減少了死區(qū)范圍，提高了保護靈敏度，使人們?nèi)松戆踩陀秒娫O(shè)備得到進一步保障。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，同時擴大了智能保護器的應(yīng)用區(qū)域。