剩余电流动作保护器工作原理与监测装置的设置

　要想保证产品质量，非常重要的一个方面就是进行科学合理的检测，大量的实践研究表明，如果在剩余电流的精度调节和电流角度的控制方面是利用单片机来实现的，就具有较大的优势，比如设计难度较低，具有较快的调节速度和较高的性价比等等。
　　1 剩余电流保护装置的结构和漏电开关检测装置的
　　基本原理
　　1.1 剩余电流保护装置的结构
　　具体来讲，主要由这些部分组成了剩余电流保护装置，一是剩余电流互感器，它是一个检测元件来变换一次回路检测到剩余电流，然后在剩余电流脱扣器的脱扣线圈上施加检测元件转换成的二次回路输出电压，利用信号放大装置，或者脱扣器动作，来在脱扣线圈上施加经过信号放大的剩余电流，促使脱扣器动作。
　　二是脱扣器，脱扣器在剩余电流保护装置中主要发挥的是判别元件的作用，利用脱扣器来对剩余电流进行判别，查看其与预定值是否相符，然后对剩余电流保护装置动作与否进行确定。剩余电流保护装置的动作功能如果与电源电压无关，那么采用的释放式脱扣器就需要具有较高的灵敏度；如果剩余电流保护装置的动作功能和电源电压无关，那么合式脱扣器等就是不错的选择。
　　三是信号放大装置，因为只有很小的输出功率存在于剩余电流互感器二次回路中，那么就可以将信号放大装置加设于剩余电流互感器和脱扣器之间，这样就可以对互感器的负担进行减少，对剩余电流互感器输出信号的要求以及脱扣器的灵敏度要求进行减小，互感器的重量和体积就可以得到大大的缩小，从而降低剩余电流保护装置的成本。
　　1.2 漏电开关检测装置的基本原理。
　　在本剩余电流动作保护器检测装置的主控芯片方面，采用的是ARM-LPC2136。主要由五个部分共同组成了检测电路，分别是上位机试验设置、恒流控制、开关状态判断、D/A转换和控制芯片。在正常工作的状态下，试验参数是由上位机来设置的，向LPC2136通过RS-485来进行传递，分析和处理试验数据，然后控制信号由LPC-2136来输出。由D/A来转换这些输出的直流信号，使其成为交流信号，放大交流信号，就可以向交流剩余电流动作保护器一端输入产生的恒流信号，对剩余电流信号进行模拟。断开剩余电流动作保护器，利用跳断判断电路来对跳断信号进行转换，使其成为适当的数字信号，跳断时间由LPC2136来采集和记录，这样检测过程就完成了。
　　通过研究发现，剩余电流动作保护器检测装置不仅可以进行数据检测，还可以对这些数据进行分析，确定是否报警，自动控制。
　　2 系统算法分析
　　上文我们已经提到，单片机输出的是直流信号，那么就需要模拟单片机输出的直流波形为交流信号，众所周知，有一定的失真度存在于波形中，那么就需要对正弦信号源波形总失真度进行评价，通常利用的是傅里叶变化技术。系统对于波形失真度有着较高的要求，需要保证其在百分之五以下，那么就需要对直流波形变换次数以及失真度之间的关系进行计算。具体的计算过程是这样的：
　　周期函数为y（t）=y（t+T），那么如果满足这些条件，就可以利用傅里叶级数来对本函数进行表示，一是有有限个极值存在于周期内，二是有有限个第一类间断点，三是处处连续；本函数可以表示为：
　　A0=1/T y（t）dt
　　A1=2/T y（t）cos iwtdt
　　Bi=2/T y（t）sin iwtdt
　　Ci=
　　那么就可以得到总谐波值，在这个公式中，i次谐波幅值用Ci来表示，信号周期用T来表示。那么f（X）就可以表示为：
　　u sin（90?×0/N）（V） 20/N×0（ms）
　　u sin（90?×1/N）（V） 20/N×1（ms）
　　通过上述的函数公式和f（X）函数，就可以将A0、A1、A2等数值给计算出来，并且y（t）过程也可以用这些数值来进行描述。这个过程，就是周期信号y（t）的傅里叶分解过程，要想对N和THD之间的关系进行分析，统计实验结果是这样的：
　　当N为20、40、60、80时，A0、C1、C2、C3、C4以及THD的数值分别为0.0、1.69、0.0、0.31、0.0以及0.215；0.0、1.63、0.0、0、24、0.0、0.154；0.0、1.63、0.0、0.22、0.0和0.046；0.0、1.61、0.0、0.20、0.0和0.043.
　　通过这些计算数据我们可以得知，N值和失真度呈反比的关系，那么要想保证失真度在5%以内，就需要控制N在20以上。
　　3 系统软件设计
　　本文利用C语言来进行系统程序设计，在程序中，需要实现多种功能，一是初始化程序的加载，利用工控机来将系统运行参数提供给剩余电流动作保护器，比如试验电流、通电时间、合闸角度等，经过一次加载，方可以开始检测。
　　二是D/A输出的中断功能，因为系统需要模拟交流信号，那么就需要对D/A的转换精度进行提高，本系统在交流信号模拟时，利用的是中断方式来进行，那么要想实现交流信号精度的提高，只需要对中断频率进行适当提高即可。
　　三是跳断采集的中断功能：在系统程序设计中，非常重要的一个方面就是保证可以科学准确的采集跳断时间。因为有着很大的变动存在于ARM的主程序循环时间中，并且对于跳断时间的采集，有着较高的要求，需要在1 ms以内，那么就可以将输入边沿中断采集设置为ARM的跳断采集接口，这样才可以更加准确和稳定的采集跳断时间。
　　4 结 语
　　通过上文的叙述分析得知，剩余电流动作保护器已经被广泛应用在诸多的领域内。本文提出了一种监测装置设计方法，通过反复调试D/A输出，控制其精度，并且对设定的系统参数进行优化，促使直流模拟波形与要求波形更加的相似，通过大量的实践研究表明，这种方式在控制方面具有较好的效果。装置可以更加稳定的运行，拥有良好的性能，可以正常进行各项操作，符合相关的要求和标准。并且本控制系统有着十分友好的人机界面，操作起来比较的简单和便捷，还可以非常便捷的来修改或者添加系统功能。文章简要介绍了剩余电流动作保护器工作原理，然后探讨了剩余电流动作保护器装置设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。
　　参考文献：
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