一种新型智能漏电保护装置

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1、一种新型智能漏电保护装置陈书欣陈林钢（浙江省温州市科星电子有限公司，浙江，温州，325800）摘要：本文介绍了一种新式的漏电保护装置原理，分析了采用实时测量漏电保护原理及其保护判据特性。描述了一种以MC51单片机核心的漏电保护装置原理的实现与现场使用。关键词：零序；选择性；漏电保护；单片机；1.漏电保护的作用及原理采用检测漏电保护原理(漏电继电器、漏电断路器)作为低压电网及电气设备的保护，是弥补直接保护不足的一种有效的间接保护，是防止因电气设备绝缘损坏漏电，造成人身触电伤亡，设备烧毁及火灾事故最有效

2、的技术措施，本项目为了达到农村用电安全，实现漏电电流能实时监测与准确动作，特地开发一种新型专用于新农村电气化的要求。近年来在城市住宅、工厂、学校、机关、农村等用电场所得到了广泛的应用，现已步入普及阶段。但目前保护器的适用性和配套还存在不足，使提高保护器“三率”受到了制约。为了提高“三率”，单级保护的方式已不能适应保护需要，因而我们采取多级保护的方式，经过数十年来的运行证明，效果很好，确实起到了应有作用，使事故明显得到了控制。较多的供电系统中有中性点都不接地，且工作环境比较潮湿，相对湿度往往高达95％

3、以上，为此，对其使用的电气设备和电缆的绝缘，提出较高的要求。尽管如此，运行中的电气设备及其供电电缆，仍然有发生漏电的危险。装设漏电保护装置对矿井安全生产很重要。本文以两分支电网为例（如图1），简单介绍一下国内正在研究的零序直流选择性漏电保护原理及其保护判据特性。提出了利用零序直流选择性漏电保护原理来实现矿井低压电网的选择性漏电保护问题；并通过MATLAB仿真验证了保护判据。通过采样零序直流电流和零序电压相结合的方式来实现电网的漏电保护。使用本装置传感器的进行电流采样，实现了较为精确检测。以及采样滤波

4、算法上，分别采用了均值算法和傅氏算法。图1图1中实线区域是总直流检测源，两个虚线区域分别是各分支的直流检测源。检测电流通过总直流检测源、接地网、检测电阻及电网绝缘电阻构成直流检测网络。所谓零序直流是指电网交流零序检测电流通过实线区域中的二极管整流电路变成直流零序检测电流，方便以后的采样及保护，这也是此种保护原理与传统原理的不用之处。我们通过采样得到总检测电流与分支检测电流送至单片机与整定值比较，从而判断是否达到保护动作值。验证总检测电流和分支检测电流在方向上正好相反，总检测电流和故障支路检测电流在幅

5、值上基本相同，同时非故障支路检测电流在幅值很小。所以，我们可以得到基于零序直流选择性漏电保护的选线保护判据。2．系统硬件实现本系统硬件主要由电源电路和信号采集电路和单片机处理电路组成。图2电源电路电源电路是将220V50HZ交流电通过变压器变压后，经过桥式整流电路整流和电容的波后采用三端稳压电源LM7812，LM7912和LM7805芯片生成各种电压等级的电源负责产生±12V和5V电源给后面的电路做为工做电源。同时负责采集各检测信号电路包括零序直流检测信号和一路零序电压信号。电网一旦出现单相漏电故障

6、必有零序电压。作为我们单相接地故障保护的启动信号。我们用霍尔小电流传感器负责采集零序直流检测信号。本电流传感器的主要电气性能大致如下:电流测量范围0一±300mA，测量的精确度±1%，测量的响应时间<10ms。在各检测电流支路上安装本电流传感器，利用其高灵敏度将毫安级检测电流转换成0-5V直流电压信号，便于微机处理，以得到漏电保护跳闸的选择性。2.2单片机处理板以INTEL89C55单片机为核心处理器，整个硬件装置分为6大模块：前置信号处理模块，CPU模块，存储器模块，人机对话模块以及通信模块。整体

7、硬件框图为硬件电路总体结构前置信号处理模块由R-C滤波器，采样保持放大电路主要是以LF358，A/D芯片TLC0832组成对由电源和信号采集板采集的信号进行滤波，放大以及采样保持后送A/D芯片TLC0832，以总检测电流信号。本系统选用A/D芯片TLC0832，该芯片使用逐次逼近法将模拟量转换为数字量。系统的采样时间间隔为1.67ms，采样时，在1个信号周期内对电压、电流等时间间隔准确采样12点并把结果存入存储器，4路全采完后，CPU以89C55对采到的数据进行数字滤波，与整定值比较，判断是否发生故

8、障。存储器模块用EEPROM存放系统整定值和故障实时数据。通信模块通过串行口方式经RS485总线将EEPROM中的故障数据上传到上一级部门以实现信息交换和信息共享。人机对话模块包括显示与键盘操作以达到对装置的实时监控和参数设置的功能。3.系统软件实现在系统的软件设计中，采用模块化设计方法。系统软件有以下模块构成:主程序、时钟中断服务程序、键盘服务程序、数据采集处理子程序、显示程序等。主程序主要完成系统初始化，定时器初始化，串口初始化等任务。系统的初始化部分包括CPU各