基于單片機的漏電保護器設(shè)計方案-資料下載頁
2025-05-03 22:33本頁面
【正文】 。3) 人們可以單獨地驗證一個模塊的正確性，即脫離程序的上下文關(guān)系驗證該模塊的正確性。所以程序的可驗證性較好。因此，我們采用模塊化的設(shè)計方法來完成軟件部分的設(shè)計，并且在前面硬件部分的設(shè)計中采用的就是總體規(guī)劃分塊設(shè)計的方法，這實際上也是一種模塊化的設(shè)計方法。 主程序的設(shè)計：1）檢測緩變漏電電流2）檢測突變漏電電流3）漏電電流動作判斷和控制4）動作原因、分合閘次數(shù)記憶，數(shù)據(jù)的顯示本課題的控制軟件由五部分組成，為上電初始化模塊、中斷服務模塊、漏電信號分析模塊、漏電動作輸出模塊、漏電電流顯示模塊。主程序流程如圖51所示。圖51 主程序流程圖圖52 主程序延時子程序流程圖上電后的初始化模塊上電初始化模塊主要完成上電后的初始化工作。流程圖如下所示:圖53 初始化子程序流程圖 中斷服務模塊 INT上升沿中斷每個上升沿在INT端口產(chǎn)生中斷，作為A/D轉(zhuǎn)換起始的標志，開始對漏電電流進行采樣，并作第一次轉(zhuǎn)換。為保證周期的精確度，自動檢測電網(wǎng)頻率，并自動跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，避免因電網(wǎng)頻率改變而使漏電動作特性改變。上電開始后，我們首先用TMR1對電流的第一個周波計時，得到漏電電流的準確周期，用兩個標志位Edg_Fisrt，Edg_Second控制實現(xiàn)。并在第二個周波期間內(nèi)計算出供TMR2定時采樣的時間間歇。INT上升沿和TMR2中斷服務程序流程圖如下所示:圖54 INT上升沿中斷流程圖圖55 上升沿中斷服務1流程圖圖56 上升沿中斷服務2流程圖圖57上升沿中斷服務程序流程圖 TMR2定時器中斷在每個電流周期即兩個上升沿之間，我們采用40倍工頻的頻率定時對漏電電流進行采樣和轉(zhuǎn)換。即將電流周期等分為40份，由TMR2定時產(chǎn)生中斷，在每個TMR2中斷周期內(nèi)進行一次采樣并作相應的數(shù)據(jù)處理。采樣間歇也就是TMR2的定時中斷時間(RP2+l)計算公式如下： T=(T1_Count)=(RP2+l) （51） RP2+l=T1_Count/160 （52）其中各參數(shù)為:T電流周期值T1_CountTMR1的計數(shù)值RP2TMR2定時值4TMR1預分頻16TMR2預分頻40采樣點數(shù)TMR2的中斷程序流程圖如下所示：圖58 TMR2中斷程序流程圖 漏電信號分析模塊 緩變電流計算模塊，我們介紹了幾種緩變漏電電流值的處理方法，并分析了他們的優(yōu)缺點，在本次設(shè)計中，我們采用方均根法，盡管方均根法程序復雜，編程工作量大，對微控制器性能要求高，但它的測量誤差小，所以我們選用了方均根法。數(shù)據(jù)的處理由2個模塊完成，流程圖如圖59和510所示。圖59 緩變電流數(shù)據(jù)計算模塊1圖510 緩變漏電電流數(shù)據(jù)計算模塊2模塊1的主要功能為在每次采樣的間歇完成電流采樣值平方和的累加即并記錄下第19個、第20個采樣點的電流值，作為40個采樣點的最后兩個樣點即第3第40個采樣點的電流值。模塊2實現(xiàn)的功能為在電流周期的最后兩個采樣周期內(nèi)，加入最后兩個采樣點數(shù)據(jù)的平方，計算均值并開方，得到有效值，進入漏電動作控制輸出模塊。 漏電突變電流計算模塊由于突變電流的計算量較大，無法在采樣的間歇一次性完成，因此我們將它分為幾個小的計算模塊，通過對一個計數(shù)寄存器Num_Break的控制，在下一個電流采樣周期的間歇完成緩變電流的預處理后分步進行計算。，介紹了漏電突變電流的計算方法，我們以A相電壓作為相位參考基準，檢測出漏電電流滯后相位，由此將漏電信號I復原為各相不平衡漏電電流，程序計算流程圖如圖511和512所示：圖511 突變漏電電流計算模塊1圖512 突變漏電電流計算模塊2圖513 突變漏電電流計算模塊3根據(jù)每周期的三相不平衡漏電電流，計算出相鄰兩周期內(nèi)各相漏電電流的變化值：，求差值可將突變漏電電流換算為兩相漏電電流的變化，判斷突變漏電電流是否在誤差范圍內(nèi)即與突變相的夾角是否小于20度，我們在程序中將這個條件等效為兩個突變相電流的數(shù)值比較。若此突變電流符合條件，那么我們認定此漏電電流即為該突變相的突變漏電電流。，進入動作判斷執(zhí)行單元，： （53）突變電流的相位為： （54） 漏電動作記憶和顯示模塊普通的漏電保護器動作后，用戶無法知道動作時的情況，不利于故障原因分析。甚至會錯誤地認為是產(chǎn)品質(zhì)量問題。將漏電動作的原因記憶下，大大提高用戶故障分析的效率。對于三相電網(wǎng)來說，還要顯示出漏電動作時各相漏電電流。實現(xiàn)漏電電流數(shù)字顯示，為用戶提供了一個監(jiān)視電網(wǎng)漏電情況的手段。如果用戶發(fā)現(xiàn)線路的漏電明顯增加，就可以在漏電保護器還沒有動作時，檢查線路故障并排除故障，從而大大方便了用戶的使用。在三相電網(wǎng)中的漏電保護器，能夠分別顯示三相漏電電流。在三相電網(wǎng)中，只單純地顯示三相漏電矢量和，還不能完全滿足用戶的需要。分別顯示出各相漏電電流，更便于用戶故障分析，判斷究竟是哪一相線路發(fā)生了漏電。漏電動作的原因包括：緩變電流動作、突變電流動作、電壓異常、電流值超限、頻率超限、電動分閘、人工分閘。動作原因與相應的十六進制數(shù)的對應關(guān)系如下表51所示。表51 動作原因及其十六進制代表數(shù)動作原因緩變電流動作突變電流動作電壓異常電動分閘人工分閘頻率超限電流值超限十六進制代表數(shù)01H02H03H04H05H06H07H6 結(jié)論和展望漏電保護器作為防止火災和保護人體生命的電氣設(shè)備，在電網(wǎng)中的地位越來越重要。在日常生活中，因電氣設(shè)備使用不當或線路漏電造成的電氣事故時有發(fā)生，低壓配電系統(tǒng)線路的漏電、用電設(shè)備的漏電、過載及短路或者接地電流流過金屬焊縫發(fā)熱都可能導致火災。漏電保護器作為一種低壓保護電器，可以用于防止漏電火災造成的經(jīng)濟損失及人身觸電造成的傷亡，因此得到廣泛應用。本次設(shè)計采用PIC16F877單片機作為整個智能漏電保護器的核心，PIC16F877單片機在8位單片機中脫穎而出，它采用精簡指令集計算機RISC、哈佛雙總線、指令流水線結(jié)構(gòu)。其抗干擾能力強，性能價格比高，完全可以滿足對漏電信號進行實時監(jiān)測的要求，并可以根據(jù)用戶要求進行延時和非延時的要求，對于其他外圍電路，比如零序電流互感器的選擇，信號處理電路，相位同步電路，漏電顯示電路，動作執(zhí)行電路，都進行優(yōu)化設(shè)計，實時性更高，反應更加準確迅速，完全可以滿足漏電保護的需要。作為整個保護的核心元件，PIC16F877市場供應充足，價格便宜，性能優(yōu)良，是作為漏電保護器單片機的首選，其他外圍電路的使用元件都十分便宜，市場供應充足，完全能夠滿足漏電保護器的生產(chǎn)需要，智能漏電保護器便宜的價格，良好的性能，必將在今后的電力網(wǎng)絡中發(fā)揮越來越重要的作用。7參考文獻[1] 王麗，基于單片機的漏電保護器動作特性檢測技術(shù)的研究.[2] 徐平，漏電保護器的發(fā)展與設(shè)計.[3] 武一， 基于單片機的漏電保護智能化技術(shù).33
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