漏電保護器測試系統的設計
摘要:漏電保護器的性能對人身觸電提供的安全保護起著(zhù)重要作用。而漏電保護器的性能由它的漏電動(dòng)作特性參數決定。隨著(zhù)對漏電保護的可靠性提高,對漏電保護器的漏電動(dòng)作特性參數的測試提出了更高的要求。采用ARMLPC2132設計的漏電保護器動(dòng)作特性自動(dòng)測試系統,能自動(dòng)對漏電保護器特性參數進(jìn)行測試,為漏電保護器的性能研究、質(zhì)量檢驗及生產(chǎn)提了有效手段。
關(guān)鍵詞:漏電保護器;LPC2132;漏電動(dòng)作電流;漏電不動(dòng)作電流;漏電動(dòng)作時(shí)間;檢測
0 引言
隨著(zhù)我國電力工業(yè)的快速發(fā)展,用電量迅速增長(cháng),安全用電問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。因電氣設備或線(xiàn)路漏電造成的電氣事故時(shí)有發(fā)生。據不完全統計,我國每年因漏電而引起的觸電事故、火災造成數千人死亡和數十億的經(jīng)濟損失,因此對可以防止漏電火災及人身觸電保護的漏電保護器的性能提出了更高的要求。文章介紹的漏電保護器動(dòng)作特性自動(dòng)測試系統,可測量漏電保護器的漏電動(dòng)作電流值、分斷時(shí)間和漏電不動(dòng)作電流值,對提高漏電保護器工作的可靠性提供了主要技術(shù)參數,檢測過(guò)程具有較高的自動(dòng)化水平,可對在線(xiàn)運行與非在線(xiàn)運行的漏電保護器進(jìn)行檢測。
1 系統硬件設計
表征漏電保護器的參數較多,其中與用電者人身安全關(guān)系最為密切的是漏電動(dòng)作性能,描述漏電動(dòng)作性能的主要參數為額定漏電動(dòng)作電流(I△n)和漏電動(dòng)作時(shí)間。額定漏電動(dòng)作電流是由制造廠(chǎng)規定的漏電保護器在規定條件下必須動(dòng)作的漏電動(dòng)作電流值,它反映了漏電保護器的漏電動(dòng)作靈敏度。漏電動(dòng)作時(shí)間指從突然施加漏電動(dòng)作電流時(shí)起,到保護電路切斷為止的時(shí)間。為了防止漏電保護器誤動(dòng)作,國家標準規定了漏電不動(dòng)作電流(I△n0),它是指漏電保護器在規定條件下必須不動(dòng)作的漏電電流值(優(yōu)先值為0.5I△n),是在電網(wǎng)上投入運行所必須的技術(shù)參數。
系統以LPC2132為核心,具有擴展測試電流的產(chǎn)生和調節模塊、動(dòng)作執行單元、電流檢測電路以及鍵盤(pán)等外圍設備。LPC2132是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤32位ARM7TDMI-S核的微控制器,1個(gè)10位8路A/D轉換器,2個(gè)32位定時(shí)器/計數器,6路PWM單元輸出,2個(gè)硬件I2C接口和47個(gè)GPIO,2個(gè)16C550工業(yè)標準UART,以及多達9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷。16kB的片內靜態(tài)RAM和64kB的片內Flash程序存儲器避免了LPC2132外擴存儲器,簡(jiǎn)化了電路,提高了運行速度。漏電保護器的動(dòng)作特性自動(dòng)測試系統結構框圖如圖1所示。
1.1 測試電流產(chǎn)生及調節模塊
測試電流產(chǎn)生和調節模塊如圖2所示。測試電流的產(chǎn)生是將50Hz、220V的正弦交流電經(jīng)過(guò)220:12的降壓變壓器和電動(dòng)調壓器,輸出0~12V的正弦交流電,再通過(guò)回路電阻,產(chǎn)生需要的測試電流。測試電流的產(chǎn)生分為3檔,以滿(mǎn)足不同的測量范圍。繼電器J1吸合,可產(chǎn)生0~
1000mA的測試電流;繼電器J2吸合,可產(chǎn)生0~500mA的測試電流;繼電器J1、J2都不吸合,可產(chǎn)生0~100mA的測試電流。每一檔測試電流的調節通過(guò)LPC2132控制電動(dòng)調壓器實(shí)現。為了使測試電流能均勻地變化,電動(dòng)調壓器采用了交流伺服控制。在測試過(guò)程中,LPC2132對采集到的實(shí)時(shí)回路中的測試電流值與設定值比較,并計算得到控制量,控制伺服電動(dòng)機轉動(dòng),帶動(dòng)電動(dòng)調壓器的電刷在副邊上穩定地滑動(dòng),使副邊電壓變化,從而改變回路中的電流。LPC2132的P0.2腳輸出脈沖信號控制伺服電動(dòng)機的運動(dòng)速度,P0.3腳輸出高或低的電平信號,控制伺服電動(dòng)機轉動(dòng)的方向。
1.2 電流檢測電路
電流檢測電路如圖3所示。通過(guò)電流互感器對測試電流進(jìn)行采樣,將電流互感器的二次側輸出信號經(jīng)濾波、放大、電壓提升等電路,變換為A/D模塊可以采集的單極性電壓信號(0~5V)后送入LPC2132。
在檢測電流的大小時(shí),根據測試電流的周期(工頻)按照每個(gè)周期40個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采樣,采樣一個(gè)周期后,根據電流互感器的衰減倍數和提升電壓的數值,通過(guò)軟件算法計算出實(shí)際的電流有效值。電路應滿(mǎn)足如下條件,當交流電流的瞬時(shí)值達到正向峰值時(shí),放大器輸出5V;當交流電流的瞬時(shí)值達到負向峰值時(shí)放大器輸出0V。
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