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1 引言 漏電繼電器是一種可在被保護線路漏電電流達到設定值（額定動作電流IΔ）后切斷被保護線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完成，它可將檢測到的被保護線路的漏電電流轉換成毫伏級的交流電壓信號，再通過信號整流、放大和濾波得到一個直流電壓，然后配合相應的控制電路來驅動執行回路，以實現切斷保護線路供電電源的控制目的。簡單的實現過程是信號檢測→濾波→二級放大→控制電路→驅動執行回路→切斷被保護線路電源。 本文給出的延時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取代傳統的電路，該電路可在不同IΔ條件下實現不同的延時動作時間及其他相關功能。 2 繼電器的功能 根據漏電保護標準及延時型漏電繼電器驅動要求，該保護裝可以實現以下功能： （1）用戶可選擇3檔額定動作電流（分別記為IΔ1、IΔ2、IΔ3），在使用中由用戶根據被保護線路的實際狀況來決定。一般可以設定IΔ1 （3）與第一點對應，在5倍額定動作電流下，這3檔電流可分別記為5IΔ1、5IΔ2、5IΔ3，相應的3檔延時動作時間為T2a、T2b、T2c，同樣設定T2a （5）根據漏電動作基本要求，當選擇第條功能后，裝置可以在T3延時時間后自動恢復，但此時若檢測的漏電信號仍然超過裝置設定的額定動作電流（可稱為“二次漏電”），軟件中在延時T3后緊接著設定T4（T4< 3 P87LPC764簡介 P87LPC764是Philips公司推出的51內核、改進型單片機，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用戶代碼區； 2個16位定時/計數器； 2個精確模擬量比較器； 可編程的I/O口輸出模式； 20mA的口線驅動能力。 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零序電流互感器來完成，以將檢測到的被保護線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性電路整流放大、通過對零二級放大，得到一個直流電壓U20。顯然，通過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，用戶可以選擇、3種額定動作電流，實際上是在電路中通過調節R28、R29、R30將U20整定在3種不同的電壓，并用三選一開關S2A（提供給用戶 ）來實現，每次只有一種（必須有一種）選擇；額定動作電流下T1a、T1b、T1c時間的設定及5倍額定動作電流下T2a、T2b、T2c時間的設定均通過三選一開關S3A判斷，同樣每次只有一種（必須有一種）選擇；重合閘選用單選開關S1進行設定，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，可以理解用戶選擇的3種不同額定動作電流所對應的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信號通過開關的引導與電位器的分壓來把不同數值的U20調整到合適的大小，進而與設定的參考電位VREF進行比較。 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，用戶可以選擇裝置是否執行重合閘，P1.0為0時裝置具有重合閘功能；P1.1、P1.2、P1.3用于額定動作電流下T1a、T1b、T1c時間和5倍額定動作電流下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作電流下的U20和5倍額定動作電流下的U20，P0.0來驅動執行電路中的繼電器，初始狀態設定為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，配合交流接觸器維持被保護線路的供電。 5 軟件設計 軟件設計主要圍繞不同狀態下的延時時間的設定來進行，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作電流；二是大于當前設定的額定動作電流但小于5倍的額定動作電流；三是大于5倍的額定動作電流，這些可以在軟件中通過判斷比較器1和比較器2的輸出來控制。并可根據P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的狀態來決定是否實際重合閘及不同的動作時間。其程序流程如圖3所示。 6 結束語 由于要區分多種延時時間，因而采用單片機的實現方案，克服了傳統分立元件帶來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作電流和5倍額動作電流下的動作時間。軟件編寫中，延時時間主要以“軟件延時和定時器定時”來實現，利用傳遞不同變量的方式來完成多種延時時間的控制，事實證明，這是軟好的實現方案。 |
