教你设计智能型漏电断路器

本文描述了剩下电流产生的原因及危害，设计了一套智能型漏电断路器，并得出了硬件结构和软件设计。试验结果表明，该智能断路器质量可信、性能平稳、几乎超过了国家标准的拒绝。　　电气短路故障中电弧性对地短路是引起电气火灾的最重要原因。

电弧性对地短路具备相当大的电阻和电压叛，它容许了故障电流，使过电流保护器无法动作或无法及时动作来截断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温平均2000℃以上，不足以点燃周围的可燃物而引发火灾。况且，用电设备产于在建筑物的各个角落，危害范围广，如不对系统的漏电展开监测和防控，就不会对人身和财产安全性构成威胁，不存在相当大的火灾隐患。智能型漏电断路器能精确监控电气线路的故障和出现异常状态，能有效地防治少见的因漏电造成短路电弧所引发的建筑物电气火灾事故。为了确保人民生命财产安全性，在建筑物的电源进线处及干线上加装智能型漏电断路器十分必要。

　　1剩下电流产生的原因和维护原理　　让三相四线导线一起穿越一零序电流互感器CT，也可在中性线N上加装一个零序电流互感器CT，利用这些CT来检测三相的电流矢量和，即剩下电流，如图1右图，根据电路原理由此可知，当电路中没再次发生设备漏电或短路故障且三相负荷几乎均衡时，一次侧中瞬时电流的矢量和为零，即Ia+Ib+Ic+IN=0，在电流互感器中产生磁通的矢量和等于零，此时，二次线圈中感应电流IL=0。当被维护的电路经常出现绝缘故障时，阻抗外侧有对地泄载电流，零序电流互感器的矢量和不为零，即Ia+Ib+Ic+IN0，在电流互感器中产生磁通的矢量和也不等于零，此时，零序电流互感器二次绕组中之后产生感应电流，即剩下电流IL0。　　漏电断路器主要由零序电流互感器CT，漏电检测电路，脱扣器构成。

被维护电路有漏电或人体触电时，只要漏电或电线电流超过漏电动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输入一个信号，经过集成电路放大器缩放后赠送给CUP，CPU输入驱动信号使漏电脱扣器动作驱动断路器脱扣，从而截断电源起着漏电和电线维护起到。　　2断路器控制器的设计　　2.1系统基本功能　　智能型漏电断路器集剩下电流、短路、短路、过压和欠压（缺相）等电气故障的监测、分析、报警及掌控于一体，主要具备以下功能：　　1）具备剩下电流检测和维护功能，当检测到再次发生漏电时，即剩下电流IL0，该信号经过单片机取样运算后展开较慢辨别，当剩下电流超过整定动作值时，驱动晶闸管，接上电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而超过漏电维护的功能。　　2）维护动作电流、分断时间固定式：用于台区总维护时，剩下电流动作值可设置为300～1000mA，分断时间可设置为0.6s，而作为二级维护时，动作电流可设置为200mA档，分断时间可设为0.3s.这样的设置可以防止因破例跳闸而引发的大面积电力供应现象的再次发生。

　　3）可智能识别变异剩下电流摇摆不定逆剩下电流，从而辨别设备漏电和活体电线。缓变与变异漏电分离辨别合适我国农村高压电网特点，获得广泛应用，是农村安全性用电的一项有效地的技术措施。　　4）具备过电流宽延时、过电流较短延时和短路瞬时维护三段维护功能，构成所需的智能漏电断路器维护特性。

智能原作漏电电流、过电流宽延时、过电流较短延时和过电流瞬时的整定值及预警值。　　5）表明并储存故障再次发生点的线路地址、故障类型、故障再次发生时间和漏电电流、三相电流值。可记录多达200条历史故障，长年留存，直到用指令移除。

　　6）使用RS485总线通讯技术，可以利用总线与主机包含主从式监控系统，构建用户连网，在一台电脑上可对1～250台智能断路器在线远程监控，随时检查各用户安全性用电情况，随时接上或分断各用户供电线路，并可对断路器的各种参数展开远程设置。　　2.2整体硬件设计　　智能型漏电断路器主要由电源电路、单片机PIC24FJ64、三相交流电电压电流检测电路、剩下电流检测电路、串行通信接口电路、人机接口电路及报警器等几部分包含的，如图2右图。　　其主要工作原理：把从电流互感器和线性光隔器获得的三相电流、漏电及电压信号展开调理后，输出到单片机的A/D切换，单片机对其展开取样后展开分析，输入适当的表明及报警信号等。

其分析的结果也可以通过RS485总线传输到上位机。

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