單片微處理器在漏電保護(hù)開關(guān)中的應(yīng)用

一、　單片微處理器簡(jiǎn)介

    單片微處理器又稱單片機(jī)，它是將組成微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件，例如中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存貯器RAM、程序存貯器ROM、輸入輸出電路I/O、定時(shí)/計(jì)數(shù)電路TCC、中斷控制電路INT等電路集成在一塊芯片中，在應(yīng)用時(shí)單塊芯片即可構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微處理器芯片。大部分單片微處理器只能處理數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)需先進(jìn)行A/D變換將其數(shù)字化后才能進(jìn)行處理。

    單片微處理器的出現(xiàn)，為工業(yè)自動(dòng)化控制、智能化儀器儀表等方面開辟了廣闊的道路，而將單片微處理器應(yīng)用于漏電保護(hù)開關(guān)是提高漏電保護(hù)開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品位的有效途徑。

二、目前漏電保護(hù)開關(guān)產(chǎn)品存在的缺點(diǎn)

    目前多數(shù)漏電保護(hù)開關(guān)是電子電路構(gòu)成的，其中有關(guān)時(shí)間控制電路及合閘次數(shù)控制電路大多數(shù)采用RC定時(shí)電路，而長(zhǎng)時(shí)間RC定時(shí)電路需采用大容量的電容器，生產(chǎn)廠家考慮到成本原因一般采用電解電容器。相比較而言，電解電容器是穩(wěn)定性與可靠性較差的電子元器件，電解電容的容量及漏電流不但與溫度有關(guān)，還與電解電容使用時(shí)的工作狀態(tài)有關(guān)，而且還與貯存期長(zhǎng)短和貯存溫度有關(guān)，電解電容器在精確電子電路設(shè)計(jì)中是最難把握的元器件。

    目前交流電網(wǎng)使用的漏電保護(hù)開關(guān)，特別是作為總保與分保使用的漏電保護(hù)開關(guān)廣泛采用鑒相鑒幅技術(shù)，鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)具有各相突變動(dòng)作靈敏度與線路固有漏電流的幅度及相位無(wú)關(guān)，突變漏電動(dòng)作電流靈敏度與緩變漏電動(dòng)作電流靈敏度可分別設(shè)置，整機(jī)抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn)。

    鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)一般設(shè)置三組突變量檢測(cè)電路，還需要三相抽樣脈沖形成電路、緩變電流檢測(cè)電路、重合閘及脫扣閉鎖電路等，其各電路之間邏輯關(guān)系復(fù)雜；鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)存在著大量與時(shí)間及與次數(shù)有關(guān)的電路，例如漏電保護(hù)開關(guān)的分?jǐn)鄷r(shí)間控制電路、重合閘間隔時(shí)間控制電路、重合閘次數(shù)控制電路、三相抽樣脈沖形成電路等。由于鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)電路復(fù)雜、需調(diào)整元件多、使用RC定時(shí)電路，特別是使用電解電容的RC定時(shí)電路，是造成目前鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)生產(chǎn)過(guò)程工藝控制困難、生產(chǎn)效率較低、產(chǎn)品性能不十分穩(wěn)定的主要原因。

三、　單片微處理器在漏電保護(hù)開關(guān)中的應(yīng)用

    單片微處理器的工作原理與其特點(diǎn)是：

    （1） 用0、1兩種電平表示二進(jìn)制數(shù)字信息，擅長(zhǎng)于處理數(shù)字信號(hào)。

    （2） 具有邏輯判斷功能，也就是我們常說(shuō)的具有“智能”。

    （3） 微處理器是在程序的控制下分時(shí)工作的，但其工作時(shí)鐘很快，在較短的時(shí)間內(nèi)可完成不同的任務(wù)。

    一般說(shuō)來(lái)，凡是需要邏輯運(yùn)算、邏輯判斷、數(shù)制轉(zhuǎn)換、開關(guān)量控制、定時(shí)計(jì)數(shù)的地方，均可應(yīng)用單片微處理器。

    根據(jù)單片微處理器擅長(zhǎng)于作邏輯運(yùn)算、邏輯判斷與進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)、開關(guān)量控制工作的特點(diǎn)，單片微處理器在漏電保護(hù)開關(guān)中的應(yīng)用一般有兩種方案。    
  第一種方案是保留原漏電保護(hù)開關(guān)的信號(hào)放大、閥值檢測(cè)等部件，僅將邏輯判斷電路與定時(shí)和計(jì)數(shù)電路數(shù)字化，將零序TA將線路中的剩余電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大電路放大后送入三組鑒相鑒幅電路。三組鑒相鑒幅電路在單片微處理器A、B、C輸出的控制下，分別采樣并比較特定時(shí)刻的剩余電流值，在剩余電流變化且達(dá)到閥值時(shí)，鑒相鑒幅電路輸出信號(hào)到單片微處理器。單片微處理器根據(jù)輸入的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，在符合某相漏電流突變?cè)黾忧疫_(dá)到額定時(shí)間值時(shí)，輸出信號(hào)到執(zhí)行電路控制脫扣操作。

    緩變電流檢測(cè)電路在剩余電流達(dá)到或超過(guò)額定值時(shí)輸出信號(hào)到單片微處理器，單片微處理器在緩變電流信號(hào)達(dá)到或超過(guò)額定時(shí)間值時(shí)輸出信號(hào)到執(zhí)行電路控制脫扣操作。

    單片微處理器根據(jù)電源電路提供的交流電源時(shí)基信號(hào)從A、B、C端分時(shí)輸出三組鑒相鑒幅電路所需的采樣控制信號(hào)。

    第二種單片微處理器控制的鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)方案是將漏電保護(hù)開關(guān)零序TA拾取的剩余電流放大后即進(jìn)行A/D變換，將模擬量的剩余電流數(shù)字化后進(jìn)入單片微處理器，其變化的剩余電流閥值檢測(cè)，邏輯判斷與定時(shí)、計(jì)次均由單片微處理器處理，此方案又可稱為全數(shù)字化方案。全數(shù)字化方案鑒相鑒幅漏電保護(hù)開關(guān)特別是選擇帶A/D變換部件的單片微處理器時(shí)，整體電路更為簡(jiǎn)潔，生產(chǎn)過(guò)程調(diào)試工作量更為減少，漏電保護(hù)開關(guān)的穩(wěn)定性更為可靠，但其單片微處理器芯片價(jià)格較高。

四、