【正文】 漏電檢測(cè)電路是漏電保護(hù)系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，由漏電電流互感器（檢測(cè)零線和地線之間的電流）和分壓電路組成，其中漏電電流互感器把電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，分壓電路完成電壓調(diào)整。而對(duì)于其他的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等保護(hù)，可以將對(duì)應(yīng)的互感器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行整流濾波，經(jīng)放大處理后輸入至單片機(jī)輸入端，由單片機(jī)輸出來(lái)執(zhí)行各自預(yù)定的控制動(dòng)作。 零序電流互感器分壓電路信號(hào)處理單片機(jī)電路執(zhí)行跳閘 圖45 漏電檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)硬件電路是實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)各功能的實(shí)現(xiàn)和可靠運(yùn)行，還要依賴于系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。鑒于系統(tǒng)漏電電流的復(fù)雜性及保護(hù)動(dòng)作的反時(shí)限要求特點(diǎn)，這里采用軟件延時(shí)硬件觸發(fā)的方法，以滿足對(duì)系統(tǒng)跳閘保護(hù)的不同要求。如果單純依賴軟件控制，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作時(shí)間難以滿足的局限性，而單純依靠硬件進(jìn)行延時(shí)保護(hù)，則很難滿足反時(shí)限及自動(dòng)重合閘等功能要求，并且需增加而外的硬件線路及設(shè)備，系統(tǒng)可控性差且易受外界干擾而誤動(dòng)作，不利于系統(tǒng)的綜合性、智能性保護(hù)。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)軟件主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成，主程序、數(shù)據(jù)分析處理程序（中斷服務(wù)程序）、控制輸出與顯示程序等，如圖51所示。主程序主要完成系統(tǒng)初始化、定時(shí)器初始化以及串行接口初始化等任務(wù)，包括CPU各端口輸入輸出設(shè)置、中斷設(shè)置和數(shù)據(jù)RAM的初始化等；數(shù)據(jù)采集處理子程序的功能是在定時(shí)中斷服務(wù)程序中完成的。在定時(shí)中斷服務(wù)程序中主要進(jìn)行電壓和電流的采集、數(shù)字濾波、采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、標(biāo)度變換以及報(bào)警輸出等操作。在軟件濾波算法方面，鑒于檢測(cè)電流信號(hào)為周期性非正常信號(hào)，故采用均值濾波算法；而對(duì)類似正弦的零序電壓信號(hào)則采用全波傅氏。此外，在電力系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)行中，電網(wǎng)往往存在諧波，還會(huì)有各種瞬時(shí)干擾，如投切電容器和開關(guān)合閘、掉閘等都會(huì)產(chǎn)生干擾，考慮到單純采用硬件濾波存在硬件電路復(fù)雜等諸多弊端，本系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)主要采用數(shù)字濾波方法祛除干擾，加之用指令、軟件陷阱等抗干擾措施，使系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。漏電保護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心是AT89C52單片機(jī)，在程序設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言編寫程序，在有特殊需要時(shí)嵌入?yún)R編語(yǔ)言。系統(tǒng)初始化初始化模塊主要完成單片機(jī)定時(shí)器及各端口初始化功能，此外還包括驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)各狀態(tài)的設(shè)置。在單片機(jī)程序控制設(shè)計(jì)中，設(shè)定交流電壓的數(shù)據(jù)采集周期為250ms，即每經(jīng)過(guò)250ms時(shí)間間隔采樣一次數(shù)據(jù)，通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器中斷來(lái)完成。定時(shí)器初始化完成定時(shí)器初值、工作模式的設(shè)置。系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置完成對(duì)漏電保護(hù)器開關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)及供電系統(tǒng)參數(shù)的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)。通過(guò)設(shè)置狀態(tài)指示實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置，包括過(guò)壓、欠電壓、過(guò)流值的設(shè)定。在過(guò)電壓設(shè)置、欠電壓設(shè)置、電流設(shè)置及漏電設(shè)置狀態(tài)中，按設(shè)定鍵進(jìn)入數(shù)值設(shè)定狀態(tài)。在設(shè)定狀態(tài)下，其他功能將不起作用。數(shù)據(jù)分析與處理根據(jù)實(shí)際需要并考慮實(shí)際可行性，漏電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置250ms采樣一次數(shù)據(jù)，主要包括3路電壓、3路電流和漏電電流（零序電流）信號(hào)。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入至單片機(jī)P1口，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷電壓、電流和漏電電流各參數(shù)取值是否處于正常范圍，若參數(shù)正常，進(jìn)行正常的輸出與顯示；只要采集到的數(shù)據(jù)任何一個(gè)參數(shù)不正常，則由單片機(jī)通過(guò)與設(shè)定值比較，控制繼電器啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路使系統(tǒng)電源斷開，同時(shí)控制報(bào)警電路顯示報(bào)警。根據(jù)異常數(shù)據(jù)的類別通過(guò)指示燈即可顯示相應(yīng)的故障類型，而后進(jìn)入系統(tǒng)輸出與顯示階段。分析與處理流程圖如圖52所示。輸出與顯示使用液晶顯示電路顯示采樣電路的電壓、電流及零序電流，在液晶顯示的同時(shí)，設(shè)計(jì)中還采樣發(fā)光二極管對(duì)過(guò)壓、欠壓和漏電進(jìn)行報(bào)警，軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只要對(duì)相應(yīng)端口置低即可。6 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) 煤礦井下的工作條件十分惡劣，存在著各種干擾源，時(shí)刻威脅著井下的選漏裝置，這些干擾往往會(huì)對(duì)采集的信號(hào)、程序的運(yùn)行造成很嚴(yán)重的影響，因此我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮到這些干擾源，采取一些必要的抗干擾措施。本文主要從硬件、軟件兩部分進(jìn)行抗干擾的設(shè)計(jì)。 基于硬件的抗干擾措施具有效率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的方法，硬件抗干擾設(shè)計(jì)我們主要從電源千擾、信號(hào)處理通道干擾、環(huán)境電磁千擾等幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。電源系統(tǒng)我們采用了一下幾種措施，進(jìn)行抗干擾措施，如下: (1)隔離變壓器:利用變壓器首先將前端和后端的電路隔離開，切斷干擾的傳輸通道，但是為了防止高頻噪聲的干擾，隔離變壓器的初次級(jí)一般都要采用屏蔽層隔離，減少分布電容，減少干擾。 (2)橋式整流電路:用橋式整流來(lái)將交流電壓整流成直流電壓。 (3)采用獨(dú)立的穩(wěn)壓模塊供電:在每一系統(tǒng)電源模塊上分別使用三端穩(wěn)壓集成塊如7805, 7812等完成供電。 (4)電源:在電源的輸入端跨接10181。F 100181。F (如有可能100181。F以上更好)電解電容器，這樣可以有效的防止干擾通過(guò)電源通道進(jìn)入系統(tǒng)。 信號(hào)處理通道是信號(hào)與CPU之間進(jìn)行信息傳輸?shù)臉蛄?。在信?hào)處理通道中長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_和高頻信號(hào)的干擾是影響系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要因素。 為了解決長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_，我們采用光電隔離來(lái)進(jìn)行抗干擾，光電隔離可以切斷主機(jī)與信號(hào)處理通道之間的電路聯(lián)系，能有效地防止干擾從信號(hào)處理通道進(jìn)入CPU，抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾。 為了防止高頻信號(hào)的干擾，我們?cè)谛盘?hào)處理通道進(jìn)行了濾波處理，采用濾波效果更好的二階低通濾波器，能夠有效的濾除系統(tǒng)的高頻分量，保證基波分量的完整性。 由于井下惡劣的環(huán)境因素，會(huì)有很多的電磁輻射干擾源，為了減少電磁波輻射的干擾，電磁抗干擾的設(shè)計(jì)從接地線設(shè)計(jì)和系統(tǒng)外部屏蔽設(shè)計(jì)兩部分進(jìn)行。 (1)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì):在系統(tǒng)中地線有很多種，其中主要包括了機(jī)殼地、數(shù)字地和模擬地等，正確的接地方式可以非常有效的抑制干擾。下面是地線接法的幾個(gè)基本要求:①數(shù)字地和模擬地不要混淆，要分開接。②地線寬度不能太細(xì)，要盡量加粗，這樣可以有效的提高抗噪聲性能。③電源線、地線的走向要和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛞恢?，這樣可以提高抗噪聲性能。④接地線最好接成閉環(huán)回路，因?yàn)榭梢蕴岣呦到y(tǒng)抗噪聲能力。 (2)屏蔽:對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行外部屏蔽，將干擾源和控制系統(tǒng)隔離開，這樣可以有效的削弱空間電磁輻射對(duì)系統(tǒng)的干擾。 電路板抗干擾設(shè)計(jì)在系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要地位，因?yàn)殡娐钒迳霞狭讼到y(tǒng)中絕大多數(shù)的元器件、電源和信號(hào)線等。對(duì)于電路板抗干擾設(shè)計(jì)，我們主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行: 1)電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 2)地線設(shè)計(jì) 地線設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下幾個(gè)原則:①數(shù)字地與模擬地分開。②接地線應(yīng)盡量加粗。③接地線構(gòu)成比環(huán)路。 3)布線 輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋藕合。印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，此外盡量避免使用大面積的銅箔，防止長(zhǎng)時(shí)間受熱發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。 4)布局 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少他們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。某些元器件和導(dǎo)線之間可能存在較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出以外短路。按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 控制系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，軟件抗干擾措施同樣是必不可少的。為了實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾采用以下措施: 1)開關(guān)量輸入、輸出信號(hào)抗干擾 由于系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，需要輸出開關(guān)量對(duì)繼電器進(jìn)行開合的控制，但是當(dāng)繼電器動(dòng)作時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的干擾信號(hào)反饋到輸出接口，進(jìn)而影響到控制器，造成誤動(dòng)作。為了防止誤動(dòng)作，我們采用多次輸出開關(guān)量的方法來(lái)消除這個(gè)干擾，當(dāng)然輸出信號(hào)的周期要很短，必須在干擾信號(hào)為反應(yīng)前正確的信號(hào)己經(jīng)到達(dá)才行。 2)模擬量采集抗干擾 由于系統(tǒng)中我們采用的時(shí)序鑒別原理是通過(guò)進(jìn)行零序電壓和零序電流信號(hào)的相位關(guān)系的比較來(lái)完成選線的，為了防止選線結(jié)果的錯(cuò)誤，我們可以在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，多采集幾次兩者的相位進(jìn)行比對(duì)，這樣可以有效的防止出現(xiàn)結(jié)果錯(cuò)誤而繼電器進(jìn)行誤動(dòng)作的后果。7 結(jié)論運(yùn)用零序有功功率原理進(jìn)行故障選線的方法，與其它的故障選線方法相比較，選線信號(hào)容易獲得，并且是接地信號(hào)的全部信息，這對(duì)故障線路的識(shí)別，大大提高選線的準(zhǔn)確率以及微機(jī)選線裝置的開發(fā)等都是有利的。本設(shè)計(jì)中的基于零序有功功率原理故障選線的微機(jī)型選擇性漏電保護(hù)裝置完成了三個(gè)方面的內(nèi)容。一是把單片機(jī)系統(tǒng)引入到了漏電保護(hù)中。由單片機(jī)構(gòu)成的選擇性漏電保護(hù)裝置具有強(qiáng)大的計(jì)算、分析和處理能力，有優(yōu)良的存儲(chǔ)記憶能力，因此可以實(shí)現(xiàn)各種性能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理。同時(shí)，設(shè)計(jì)的選擇性漏電保護(hù)裝置可連續(xù)不斷地對(duì)本身的工作情況進(jìn)行自檢，提高了工作可靠性，這大大增強(qiáng)漏電保護(hù)的智能化水平。二是實(shí)現(xiàn)了漏電保護(hù)的選擇性，即可以利用零序有功功率原理智能系統(tǒng)判斷出發(fā)生漏電的線路。三是實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)功能，即當(dāng)發(fā)生漏電故障時(shí)，能及時(shí)切斷故障線路，保證供電網(wǎng)絡(luò)和各種電氣設(shè)備不受損傷，確保人身安全，另外，該裝置除了具有保護(hù)動(dòng)作外，還可兼有故障記錄、及網(wǎng)絡(luò)通信等輔助功能，這對(duì)簡(jiǎn)化保護(hù)的調(diào)試、事故分析和故障后的處理等都有重大意義。致 謝　 非常感謝張興老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段——畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，他放棄了自己的休息時(shí)間，這種無(wú)私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他表示我誠(chéng)摯的謝意。同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這三年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！　　通過(guò)這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《礦井供電系統(tǒng)選擇性漏電保護(hù)設(shè)計(jì)》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的?！　≡诒菊撐牡膶懽鬟^(guò)程中，我的指導(dǎo)老師張老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。參考文獻(xiàn)[1] 賴昌干，張金程，鄒明。礦山電工學(xué)[M]。北京，煤炭工業(yè)出版社 1991,11[2] 李學(xué)海。PIC單片機(jī)實(shí)踐[M]。北京，北京航天航空大學(xué)出版社2004,06[3] 王移鳳。點(diǎn)陣液晶顯示器與微機(jī)的連接與編程[J]。機(jī)電工程，1998[4] 張明軍，厲吉文。8098單片機(jī)與液晶顯示控制器HD61202接口的新方法[J]。山東電子，1998[5] 龐儼英，曹海建。PIC單片機(jī)子程序庫(kù)及運(yùn)算平臺(tái)[M]。北京，北京航天航空大學(xué)出版社，2004,10[6]離奎，陸儉國(guó)，翟建喜。智能化漏電保護(hù)器的研究[J]。機(jī)床電器。2002，（4）[7]王鴻明。電工與電子技術(shù)M。北京：高等教育出版社。2005[8]顧永輝，范延瓚。煤礦電工手冊(cè)（第二分冊(cè)礦井供電）[M]北京：煤炭工業(yè)出版社，1999[9]于斌。單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]。北京：人民教育出版社，2008.[10]劉志軍。電力建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的接地、接零和三級(jí)漏電保護(hù)技術(shù)探討[J]。河北電力技術(shù)，2002，（3）44 / 44