|
1 引言 漏電繼電器是一種可在被保護線(xiàn)路漏電電流達到設定值（額定動(dòng)作電流IΔ）后切斷被保護線(xiàn)路供電電源的保護裝置。漏電信號的檢測由零序電流互感器來(lái)完成，它可將檢測到的被保護線(xiàn)路的漏電電流轉換成毫伏級的交流電壓信號，再通過(guò)信號整流、放大和濾波得到一個(gè)直流電壓，然后配合相應的控制電路來(lái)驅動(dòng)執行回路，以實(shí)現切斷保護線(xiàn)路供電電源的控制目的。簡(jiǎn)單的實(shí)現過(guò)程是信號檢測→濾波→二級放大→控制電路→驅動(dòng)執行回路→切斷被保護線(xiàn)路電源。 本文給出的延時(shí)型漏電繼電器解決方案就是利用P87LPC764型單片機構成控制電路來(lái)取代傳統的電路，該電路可在不同IΔ條件下實(shí)現不同的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間及其他相關(guān)功能。 2 繼電器的功能 根據漏電保護標準及延時(shí)型漏電繼電器驅動(dòng)要求，該保護裝可以實(shí)現以下功能： （1）用戶(hù)可選擇3檔額定動(dòng)作電流（分別記為IΔ1、IΔ2、IΔ3），在使用中由用戶(hù)根據被保護線(xiàn)路的實(shí)際狀況來(lái)決定。一般可以設定IΔ1 （2）每一種額定動(dòng)作電流下（1倍情況下）均設有3檔延時(shí)動(dòng)作時(shí)間T1a、T1b、T1c(設定T1a （3）與第一點(diǎn)對應，在5倍額定動(dòng)作電流下，這3檔電流可分別記為5IΔ1、5IΔ2、5IΔ3，相應的3檔延時(shí)動(dòng)作時(shí)間為T(mén)2a、T2b、T2c，同樣設定T2a （4）在電路中保留重合閘功能。如選擇該功能，當保護裝置動(dòng)作并切斷被保護線(xiàn)路電源后，將在延時(shí)T3時(shí)間后自動(dòng)恢復供電。否則，裝置必須手動(dòng)恢復并回到初始狀態(tài)。 （5）根據漏電動(dòng)作基本要求，當選擇第條功能后，裝置可以在T3延時(shí)時(shí)間后自動(dòng)恢復，但此時(shí)若檢測的漏電信號仍然超過(guò)裝置設定的額定動(dòng)作電流（可稱(chēng)為“二次漏電”），軟件中在延時(shí)T3后緊接著(zhù)設定T4（T4< 3 P87LPC764簡(jiǎn)介 P87LPC764是Philips公司推出的51內核、改進(jìn)型單片機，運行速度為標準80C51型機的2倍，豐富靈活的端口定義、內含二個(gè)精確模擬量比較器是選用該型號的理由。該單片機的主要功能如下： ·運行速度快； ·程序存儲器為4KB OTP（一次編程），32B用戶(hù)代碼區； ·2個(gè)16位定時(shí)/計數器； ·2個(gè)精確模擬量比較器； ·可編程的I/O口輸出模式； ·20mA的口線(xiàn)驅動(dòng)能力。 4 硬件電路 4．1 信號檢測與放大電路 圖1所示是漏電保護裝置中信號檢測與放大部分的局部電路。該裝置對漏電電流的檢測用一個(gè)零序電流互感器來(lái)完成，以將檢測到的被保護線(xiàn)路的漏電電流轉換成毫伏級的交流電壓信號。再由運算放大器構成的線(xiàn)性電路整流放大、通過(guò)對零二級放大，得到一個(gè)直流電壓U20。顯然，通過(guò)對零序電流互感器及相應電路參數的設定，可使U20在一段漏電電流的范圍內正比于漏電的電流。這樣，對漏電電流信號的處理在電路中就轉化為對U20的處理。前面提到，用戶(hù)可以選擇、3種額定動(dòng)作電流，實(shí)際上是在電路中通過(guò)調節R28、R29、R30將U20整定在3種不同的電壓，并用三選一開(kāi)關(guān)S2A（提供給用戶(hù) ）來(lái)實(shí)現，每次只有一種（必須有一種）選擇；額定動(dòng)作電流下T1a、T1b、T1c時(shí)間的設定及5倍額定動(dòng)作電流下T2a、T2b、T2c時(shí)間的設定均通過(guò)三選一開(kāi)關(guān)S3A判斷，同樣每次只有一種（必須有一種）選擇；重合閘選用單選開(kāi)關(guān)S1進(jìn)行設定，具體電路如圖2所示。 在P87LPC764的16腳外接電阻分壓器可以設定參考電位VREF，可以理解用戶(hù)選擇的3種不同額定動(dòng)作電流所對應的U20是不同的，而參考電位VREF只有一種標準，該標準一旦設定就不能改變，所以S2A的作用就是將U20信號通過(guò)開(kāi)關(guān)的引導與電位器的分壓來(lái)把不同數值的U20調整到合適的大小，進(jìn)而與設定的參考電位VREF進(jìn)行比較。 4．2 P87LPC764的外圍電路 圖2是P87LPC764的外圍電路部分，其中16腳是VREF電壓設定端，按照圖中參考可以得出VREF=2V。12腳P1.0用于重合閘判斷，用戶(hù)可以選擇裝置是否執行重合閘，P1.0為0時(shí)裝置具有重合閘功能；P1.1、P1.2、P1.3用于額定動(dòng)作電流下T1a、T1b、T1c時(shí)間和5倍額定動(dòng)作電流下T2a、T2b、T2c的判斷和選擇。二級放大后的U20，一路直接送至比較器CIN1A的輸入端（17腳），另外一路通過(guò)電阻分壓器送至比較器CIN2A的輸入端（19腳），以分別用于輸入額定動(dòng)作電流下的U20和5倍額定動(dòng)作電流下的U20，P0.0來(lái)驅動(dòng)執行電路中的繼電器，初始狀態(tài)設定為0（低電平，繼電器吸合），將其連接于后面的執行電路即可使繼電器處于吸合狀態(tài)，配合交流接觸器維持被保護線(xiàn)路的供電。 5 軟件設計 軟件設計主要圍繞不同狀態(tài)下的延時(shí)時(shí)間的設定來(lái)進(jìn)行，首先判斷比較器1和比較器2的輸出以確定當前漏電電流的大小，具體可有三種情況：一是小于當前設定的額定動(dòng)作電流；二是大于當前設定的額定動(dòng)作電流但小于5倍的額定動(dòng)作電流；三是大于5倍的額定動(dòng)作電流，這些可以在軟件中通過(guò)判斷比較器1和比較器2的輸出來(lái)控制。并可根據P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的狀態(tài)來(lái)決定是否實(shí)際重合閘及不同的動(dòng)作時(shí)間。其程序流程如圖3所示。 6 結束語(yǔ) 于要區分多種延時(shí)時(shí)間，因而采用單片機的實(shí)現方案，克服了傳統分立元件帶來(lái)的離散性大且不易控制的弊端。P87LPC764內含電壓比較器，可以很方便地控制額定動(dòng)作電流和5倍額動(dòng)作電流下的動(dòng)作時(shí)間。軟件編寫(xiě)中，延時(shí)時(shí)間主要以“軟件延時(shí)和定時(shí)器定時(shí)”來(lái)實(shí)現，利用傳遞不同變量的方式來(lái)完成多種延時(shí)時(shí)間的控制，事實(shí)證明，這是軟好的實(shí)現方案。 |
