消除漏電保護死區的智能保護器設計

漏電流檢測電路由電流互感器和信號調理單元組成，將檢測到的漏電電流送到單片機的AD通道，將其大小轉換成數字信號；電壓互感器用于檢測電源電壓，并將電壓信號的過(guò)零時(shí)間與漏電流信號的過(guò)零時(shí)間進(jìn)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(dòng)作值設定電路即鍵盤(pán)電路，用來(lái)設定額定突變電流動(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)作執行單元是在檢測到的信號大于額定值時(shí)，由單片機直接控制繼電器執行動(dòng)作。該系統選用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(diǎn)，配有8路外部通道，可方便系統功能的實(shí)現與擴展。
漏電流檢測的流程圖如圖3所示。漏電流信號過(guò)零點(diǎn)后，開(kāi)始AD采樣轉換，根據定時(shí)器測得漏電流和工作電壓之間的時(shí)間差計算相位差，得到漏電流的大小，將連續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當前故障值并報警等。

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

由表1可以看出本系統在Ir動(dòng)作值設定為8 mA時(shí)，可以準確動(dòng)作，和市面上設定值為30 mA的保護裝置相比，大大提高了漏電保護的靈敏度，實(shí)現了漏電的準確檢測。

4 結論
經(jīng)測試驗證，人體觸電時(shí)的突變電流設定值低于國家標準規定的交流允許安全電流值(10 mA)時(shí)，該智能保護器可準確動(dòng)作，性能可靠，減少了死區范圍，提高了保護靈敏度，使人們人身安全和用電設備得到進(jìn)一步保障。而且，可以根據氣候等因素更改緩變電流設定值，使用更加方便靈活，同時(shí)擴大了智能保護器的應用區域。