居民間歇式漏電報警裝置設計研究

姜兵 陶偉 高九千方 陳銀娣 俞新兵

摘 要：隨著人們生活質量的不斷提升，農村地區頻繁出現的跳閘問題引發了極大的關注，基于這一現狀，本文重點研究和設計一種間歇式漏電報警裝置，快速查找頻繁跳閘問題的故障，較好地保證農村區域供電的安全可靠性。

關鍵詞：居民;間歇式漏電報警裝置;設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.165

0 引言

我國農村區域的配電網的電壓等級相對較低、用電設備種類繁雜，存在極其頻繁的跳閘現象和問題，為此要注重對農村居民用電網絡的漏電保護研究，針對區域頻繁跳閘的間歇式漏電現象，研究和設計能夠快速定位故障點的間歇式漏電報警裝置，準確快速地檢測故障漏電流，達到研發預期效果。

1 居民間歇式漏電報警裝置研究設計背景分析

當前我國農村區域普遍采用兩級漏電保護模式，即：配電變壓器中裝設總漏電保護裝置及居民家中裝設漏報器，由于農村區域頻繁出現的跳閘現象大多屬于間歇式漏電現象，農村居民家中的漏報器在超出30mA的漏電流時會直接動作;而當漏電流低于30mA或超過30mA時漏報器不動作，則會使漏電流值逐漸累積到總漏電保護裝置的位置，使之出現間歇式漏電跳閘現象，極難查找和判斷漏電故障點。

為此，可以面向居民用戶，重點研制和設計采用微處理芯片的間歇式漏電報警裝置，采用開口零序電流互感器進行安全便捷的安裝，將該裝置安裝于入戶電表箱的旁邊，并將信號采集、聲光告警、事件記錄等電路整合為一體化電路，確保接線數量的最小化，并將所有的線纜接頭都密封于電表箱之內。當漏電流達到設定值后便會發出故障預警提示，并快速定位漏電故障點，可以較好地實現對居民家庭中出現的漏電現象報警提示，增強農村居民用戶的供電安全可靠率，降低農村居民用電安全風險，獲得良好的社會效益和經濟效益。

2 居民間歇式漏電報警裝置研究設計主要技術分析

居民間歇式漏電報警裝置內部模塊設計是極其關鍵的技術部分，是決定該裝置應用性能優劣的重要內容，具體包括以下內容：

2.1 微處理芯片模塊

在居民間歇式漏電報警裝置之中，微處理芯片模塊是實時檢測居民用戶漏電流的大小的關鍵核心模塊，它主要包括有：

（1）專用的、高精度的單相計量芯片ATT7053。該芯片采用SPI/UART接口，內含22位Sigma-DeltaADC，差分輸入信號，可以支持5000：1的動態范疇，工作晶振為6MHz，電壓范圍在4.5-5.5V，精度可以滿足0.2S和0.5S，全速狀態下的功耗低于4.5mA，由此可見，該芯片具有功耗低、精度較高的性能特點，可以應用于新裝置的研發設計之中，并較好地應用于農網市場領域。

（2）低功耗單片機STC15L2K32S2。它是一種高速低耗、抗干擾性強、適應好、安全可靠的新一代8051單片機，內部集成精度高，內置容量大，成本較低，可以安全有效存儲漏電上限數值和最大漏電數值，確保無掉電現象。該單片機的最小系統圖如下圖1所示。

如圖1所示，在該單片機之中，由一次線圈串聯在電路之中，匝數極少，它主要采用1A/0.5A的漏電互感器，這種按比例變換電壓或電流的設備，可以較好地對電網系統進行量測或保護，并可以用于隔開高電壓系統，確保系統安全可靠性。在本次設計中，考慮開模制作500mA/5mA的精密漏電互感器，當互感器為30mA時，裝置采樣的電壓可以達到15.3mV，確保研發設計所需的采樣精度和線性度。

2.2 按鍵設計

在居民間歇式漏電報警裝置設計中，主要內設紅、綠兩種顏色的按鍵，其中：紅色按鍵代表設備內部設置;綠色按鍵主要是實現查詢或增添功能，通過內置按鍵的設計，可以實現對漏電報警上限值的限定設計，并有效查詢漏電數據的最大值，全面把握和分析歷史最大漏電流數值，對故障用戶進行查詢、定位判斷，待故障完全處理之后即可使用按鍵進行清零處理。

在低功耗單片機STC15L2K32S2系統之中，可以對按鍵動作進行實時的查詢和信息轉化處理，依循裝置整體應用需求，對其他相關按鍵的功能進行擴展，使之較好地滿足研發設計要求。

2.3 故障報警提示設計

在居民間歇式漏電報警裝置研發設計中，要全面、實時、動態地采集漏電互感器電流數值，了解其變化狀態，對于超出限度的電流數值則設計故障報警提示信號，并將最大漏電數值信號進行自動記錄和存儲，將相關的電流信號數值都存儲于非易失性存儲器之中，避免掉電損失。

2.4 可視化界面設計

在居民間歇式漏電報警裝置的研發設計過程中，要采用高清晰度的液晶顯示屏幕，進行電流數值信號的顯示、故障報警等功能的可視化顯示，呈現出良好的、優越的人機交互界面性能，并具有低功耗的特點。

2.5 安裝線路設計

該裝置的用戶進戶線通常采用封閉式安裝的方法，避免接頭裸露的現象，包括進戶線套管、電表箱、出線等部分，都要將進戶線和電表箱連接部分斷開，并將閉環式互感器套在進戶線上，確保裝置的安全高效使用。同時，裝置中的開口式互感器可以直接安裝在需測量的進戶套管上，方便安裝和維修。

2.6 改進設計

在該裝置的研發設計中，還有部分需要完善和改進的內容，諸如：成品手持式外殼的按鍵存在復用現象;電池盒設計欠缺合理性;連線接口位置不夠合理;可視化界面的窗口設計不太合理;開口式傳感器內徑較大，與單用記進戶線直徑不相契合等。

3 結語

綜上所述，為了更好地保障農村區域的用電安全，可以研制設計居民間歇式漏電報警裝置，采用合理的技術模塊和設計方式，使該裝置具有記錄功能和報警、故障定位等功能，保障用戶供電的安全可靠率。

參考文獻：

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