【導(dǎo)讀】全用電成為大家關(guān)心的問題。當(dāng)前主流的保護(hù)原理是剩余電流動(dòng)作原理。在著極大的安全隱患。這些問題在國內(nèi)外尚未有效地解決，因此需要研究新。的漏電保護(hù)原理，適應(yīng)不同情況下的保護(hù)要求。電子技術(shù)日新月異，單片機(jī)。敏性，實(shí)現(xiàn)多功能的保護(hù)。

　　

【正文】 零 零零T M R 1 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零零 O n e D a t e 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零零 O n e C y c le 零 零 零 零零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零零 零 零 零 零零 零 零N OY E SY E SY E SY E SN ON ON ON OY E SY E SN OY E SN O a) 主程序流程圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 21 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零零 1 零 零 零零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零Y E SN O b) 主程序延時(shí)子程序流程圖 圖 41 主程序和子程序流程圖 上電后的初次工作由上電初始化部分來實(shí)現(xiàn)。流程圖如下 42 所示 : 零 零 零 I/O 零 零零 零 零 零 零 零零 零 零 A /D 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 圖 42 初始化子程序 框 圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 22 中斷服務(wù)模塊 INT 上升沿中斷 每個(gè)上升 脈沖 在 INT 接口發(fā)生終止 ， 當(dāng)作 數(shù)模 轉(zhuǎn)換 開始和結(jié)束 的 信息 ，把首次采集的 漏電電流 作為首次變換 。 當(dāng) 電頻 f 改變 時(shí)會(huì)讓 漏電動(dòng)作特性 變化，這種情況可通過采用自主檢測電頻 ，自 我跟隨 電頻的變化 的手段來躲避，從而提高 周期的 精準(zhǔn)度 。上電 進(jìn)行 后，我們 優(yōu)先 用 TMR1 對(duì)電流的 首個(gè) 周波記錄時(shí)間 ，用 Fisrt， Second 兩個(gè)標(biāo)志位 控制 完成 漏電電流的周期 T，同時(shí) 在第二個(gè)周波內(nèi) 核算 出供 TMR2 定時(shí)器 定時(shí)采樣的 時(shí)間 間隔 [14]。 INT 上升 脈沖 和 TMR2 中斷服務(wù)程序 框 圖如 43 所示 ： 零 I N T 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 1零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 2零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零N OY E SY E SN OY E SN O 圖 43 INT 上升沿中斷流程圖 TMR2 定時(shí)器中斷 在每兩個(gè)上升沿來臨時(shí)，我們使用 40 倍工業(yè)頻率定點(diǎn)對(duì)漏電流采集和變換，電流周期被相等地劃分為 40 份時(shí)， TMR2 定時(shí)器中斷，在一個(gè)中斷 T內(nèi)每個(gè) TMR2 采樣一次，同時(shí)作相關(guān)的數(shù)據(jù)操作。該采集間隔定時(shí)器 TMR2中斷時(shí)間 (RP2+ 1)可由如下式子求得： T=(T1_Count)=(RP2+l) (41) RP2+l=T1_Count/160 (42) 每個(gè) 參數(shù) 如下： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 23 T： 電流周期值 40： 采樣點(diǎn)數(shù) T1_CountTMR1 的計(jì)數(shù)值 RP2TMR2 定時(shí)值 4TMR1 預(yù)分頻 16TMR2 預(yù)分頻 TMR2 的中斷程序流程圖如下所示： T M R 2 零 零 零 零 零 零零 T M R 2 零 零 零 零零 零 A N 0 零 零零 O n e D a te 零 零 零 零零 零 零 零 零零 零 4 0 零 零 零 零 零零 O n e C y c le 零 零 零 零零 零 零 零 零零 A /D 零 零 零 零 零 零T M R 2零 零 零 零 零 零 零 零T M R 2 零 零 零零 零 零 零零 IN T 零 零 零 零 零Y E SN OY E SN OY E SN O 圖 44 TMR2 中斷程序流程圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 24 漏電信號(hào)分析模塊 漏電緩變電流計(jì)算模塊 以上討論了幾種處理 緩變漏電電流 方法優(yōu)勢與劣勢，在本論文中，我們使用方均根法，雖然方均根法編程很繁瑣，工作強(qiáng)度大，但最主要的是它的測量結(jié)果誤差小，可以提高精度與準(zhǔn)確性，所以我們用均方根方法。數(shù)據(jù)結(jié)果的論證解決 由 兩 個(gè)模塊 實(shí)現(xiàn) ， 程序框圖 如圖 45 和 46 所示。 零 O n e D a te 零 零零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零零 零 1 9 零 零 2 0 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零零 零 零 零零 零 零 零 零 零零零 零 零 零 零 零Y E SN ON OY E SN OY E S 圖 45 緩變電流數(shù)據(jù)計(jì)算模塊 一 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 25 零 O n e C y c le零 零零零 零 3 9零 4 0零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零零 零 4 1零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 零 圖 46 緩變漏電電流 數(shù)據(jù)計(jì)算模塊 二 模塊 一 的 任務(wù) 為在每次 采集 的 間隔 完成電流采樣值平方和的累加 ，用計(jì)算公式同時(shí) 記下第 19 個(gè)、第 20 個(gè)采樣 處 的 數(shù)值 ， 把上述記錄下的電流值 作為 40 個(gè)采樣點(diǎn)的最后兩個(gè)樣點(diǎn) ，也就是 第 3第 40 個(gè)采樣點(diǎn)的電流值。模塊 二主要的作用是 在電流周期 T 的最后 2 個(gè) 采集 周期內(nèi)， 人工添加 最后 2 個(gè)采樣 處 數(shù)據(jù)的平方， 核算出平方和取平均 ， 然后再開方計(jì)算出 有效值，進(jìn)入漏電動(dòng)作控制輸出模塊 [15]。 漏電突變電流計(jì)算模塊 我們利用 A 相電壓作為相位參考基準(zhǔn)，檢測出漏電電流為 I,其滯后相位為 θ,由此將漏電信號(hào)復(fù)原為各相不平衡漏電電流。 本電路可以檢測電力網(wǎng)的電壓和電流之間 0180 度的相位差漏電電流顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描輸出方式，交替顯示總漏電電流、 A 相漏電電流、 B 相漏電電流、 C 相漏電電流。 考慮到計(jì)算突然變化的 電流 工作量比較大 ， 一時(shí)半會(huì)完成不了 ， 基于此可以 將它 分割成 幾個(gè)小的計(jì)算模塊 來實(shí)現(xiàn) ，通過對(duì)一個(gè)計(jì)數(shù) 存儲(chǔ)器 的控制，在下一個(gè) 采集 周期 T 的 間隔 完成緩變電流的預(yù)處理 ，通過相關(guān)的執(zhí)行操作，再 進(jìn)行 分部 計(jì)算。 本文在這里采取 A 相電壓作為相位參考 標(biāo)準(zhǔn) ， 把 漏電電流滯后相位 ? 檢測出來 ， 確定此電流的相位基本信息，進(jìn)而 將漏電信號(hào) I 復(fù)原為各相不平衡漏電電流， 通過求得此電流來進(jìn)一步執(zhí)行相關(guān)的后續(xù)操作，具體的 程序計(jì)算框 圖如圖 47 和 48 表示 ： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 26 N u m _ B r e a k 零 12 4 0 = θ 3 6 0 ?θ = θ 2 4 01 2 0 = θ 2 4 0 ?θ = θ 1 2 0零 零 s in θ 零 零 s in θ /√ 3零 零 c o s θ零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零Y E SN OY ESN O 圖 47 突變漏電電流計(jì)算模塊 一 N u m _ B r e a k 零1零 零 s in θ /√ 3 零零 零 c o s θ 零c o s θ 零 零 零 零 零S in θ /√ 3 + c o s θ S in θ /√ 3 c o s θ零 零l/|s in θ /√ 3 177。 c o s θ |Y E SN O零 l/|s in θ /√ 3 177。 c o s θ |零s in θ /√ 3 零 0 零 零 零 零Ia 零 Ib 零 Ic 圖 48 突變漏電電流計(jì)算模塊 二 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 27 零 IΔ a 零 IΔ b 零 IΔ c 零 零零 零 零 零 零 零 零 M id 零M a x 零 M inIΔ t零 零 零 零 零 零 零IΔ 1 = M a x M in 零IΔ 2 = M id M inIΔ a 零 IΔ b 零 IΔ c 零 2 零 1零IΔ a 零 IΔ b 零 IΔ c 零 2 零 1零IΔ 1 2 IΔ 2 零 IΔ 1 3 IΔ 2 ?零 零 零 5 .3 零 零 零 零 零 零零 IΔ tIΔ t零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零零 零 零 零 零 零 零 零 零 零零 零Ia 39。零 Ib 39。零 Ic 39。零 零 零 零 零 零 零 零 零IΔ a = Ia Ia 39。零 IΔ b = Ib Ib 39。零 IΔ c = Ic Ic 39。Y E SN OY E SN O 圖 49 突變漏電電流計(jì)算模塊 三 通過 每周期的三相不平衡漏電電流， 求 出相鄰 的 兩 個(gè) T 內(nèi) 其各 自 的變化值： a?? ， b?? ， c?? ， 兩相漏電電流的變化 1?? ， 2?? 可由 突變漏電電流 t?? 求差值獲得，把 1?? ， 2?? 做差 得到 t?? ，然后分析 是否在誤差范圍內(nèi) ，如果 t?? 與突變相的夾角小于 20 度， 則規(guī)定 此漏電電流即為該突變相的突變漏電電流。哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 28 突變電流值 可根據(jù)式子 41 求算 ， 然后 進(jìn)入 操作 判斷執(zhí)行 環(huán)節(jié) ，程序 處理 的框 圖如圖 49 所示 ，計(jì)算公式如下 22t 1 2 1 2? ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? (41) 突變電流的相位為： bab3 / 2arcta n /2? ?????? ? ? ? (42) 本章小結(jié) 軟件一般由上電初始化、中斷服務(wù)、漏電信號(hào)處理、漏電電流顯示等部分組成。對(duì)于軟件的編程，一般常用的程序設(shè)計(jì)方法有三種：模塊化設(shè)計(jì)、自上而下逐步求精設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。對(duì)漏電信號(hào)進(jìn)行采集、處理是保護(hù)器智能部分的主要功能。對(duì)于變化不快的的漏電信號(hào)，可以實(shí)時(shí)跟蹤顯示，從而根據(jù)情況切換漏電電流的動(dòng)作范圍。對(duì)突然變化的漏電信號(hào)來說，其要與用戶的預(yù)先整定的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)用戶預(yù)先設(shè)定的延時(shí)期望，保護(hù)器在控制器的作 用下斷開，從而實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)的目的，還能保護(hù)過程中實(shí)現(xiàn)反時(shí)限、自動(dòng)分合閘及自鎖功能。因控制系統(tǒng)是很繁雜的且編寫程序的工作量大，因此選擇合適的編程方法相當(dāng)關(guān)鍵。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 29 結(jié)論 漏電保護(hù)器能有效的避免因漏電，觸電引發(fā)的安全事故，在現(xiàn)代生活中有著重要的作用。但傳統(tǒng)的漏電保護(hù)器在某些情形下的保護(hù)存在死區(qū)問題，故不能很好的完成漏電保護(hù)，存在著很大的安全隱患。本文主要探討了以單片機(jī)為控制核心的智能漏電保護(hù)器，對(duì)硬件和軟件展開了分析和構(gòu)想。 現(xiàn)對(duì)本論文的主要工作情況進(jìn)行總結(jié)： 發(fā)展概況 展開 了論述， 對(duì) 智能漏電保護(hù)器的保護(hù)原理 展開了分析和論證 。 了漏電信號(hào)的檢測 原理 和單片機(jī)智能保護(hù)技術(shù) 將 檢測到的漏電 電流信號(hào) 先 進(jìn)行放大 處理 ， 然后通過單片機(jī)的數(shù)模變換功能 對(duì) 漏電 信號(hào)進(jìn)行 采集 和數(shù)字 變換操作 ， 把得到 的數(shù)據(jù)結(jié)果與 預(yù)先設(shè)定的執(zhí)行參數(shù)實(shí)行比對(duì)，如果前者數(shù)值超過后者設(shè)定的數(shù) 值時(shí)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)器 執(zhí)行分?jǐn)嗝?， 從而實(shí)現(xiàn) 漏電保護(hù)的 目標(biāo) 。 整合 技術(shù) 把檢索到的漏電流處理后送到 單片機(jī)的 數(shù)模 輸入端， 實(shí)施數(shù)字操作 。 計(jì)算出交流 情形下 的有效值， 通過此數(shù) 值 做相應(yīng)的 判斷 和處理操作 。 了 漏電保護(hù)器的 軟硬件 設(shè)計(jì) 智能化 漏電保護(hù)器的硬件部分包括漏電檢測、相位同步、漏電動(dòng)作電流的整定、漏電數(shù)字呈現(xiàn)、微控制部分、動(dòng)作執(zhí)行環(huán)節(jié)等。軟件上則由電初始化、中斷服務(wù)、漏電信號(hào)分析、漏電電流顯示等部分組成。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 30 致謝 本論文的順利完成離不開李永勝老師的悉心指導(dǎo)和幫助，在近三個(gè)月的時(shí)間中，如果沒有李老師的督促和幫助，我很難在這么短的時(shí)間內(nèi)完