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        居民間歇式漏電報(bào)警裝置設(shè)計(jì)研究

        2019-02-08 13:02:24姜兵陶偉高九千方陳銀娣俞新兵
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年1期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        姜兵 陶偉 高九千方 陳銀娣 俞新兵

        摘 要:隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升,農(nóng)村地區(qū)頻繁出現(xiàn)的跳閘問(wèn)題引發(fā)了極大的關(guān)注,基于這一現(xiàn)狀,本文重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)一種間歇式漏電報(bào)警裝置,快速查找頻繁跳閘問(wèn)題的故障,較好地保證農(nóng)村區(qū)域供電的安全可靠性。

        關(guān)鍵詞:居民;間歇式漏電報(bào)警裝置;設(shè)計(jì)

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

        0 引言

        我國(guó)農(nóng)村區(qū)域的配電網(wǎng)的電壓等級(jí)相對(duì)較低、用電設(shè)備種類繁雜,存在極其頻繁的跳閘現(xiàn)象和問(wèn)題,為此要注重對(duì)農(nóng)村居民用電網(wǎng)絡(luò)的漏電保護(hù)研究,針對(duì)區(qū)域頻繁跳閘的間歇式漏電現(xiàn)象,研究和設(shè)計(jì)能夠快速定位故障點(diǎn)的間歇式漏電報(bào)警裝置,準(zhǔn)確快速地檢測(cè)故障漏電流,達(dá)到研發(fā)預(yù)期效果。

        1 居民間歇式漏電報(bào)警裝置研究設(shè)計(jì)背景分析

        當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村區(qū)域普遍采用兩級(jí)漏電保護(hù)模式,即:配電變壓器中裝設(shè)總漏電保護(hù)裝置及居民家中裝設(shè)漏報(bào)器,由于農(nóng)村區(qū)域頻繁出現(xiàn)的跳閘現(xiàn)象大多屬于間歇式漏電現(xiàn)象,農(nóng)村居民家中的漏報(bào)器在超出30mA的漏電流時(shí)會(huì)直接動(dòng)作;而當(dāng)漏電流低于30mA或超過(guò)30mA時(shí)漏報(bào)器不動(dòng)作,則會(huì)使漏電流值逐漸累積到總漏電保護(hù)裝置的位置,使之出現(xiàn)間歇式漏電跳閘現(xiàn)象,極難查找和判斷漏電故障點(diǎn)。

        為此,可以面向居民用戶,重點(diǎn)研制和設(shè)計(jì)采用微處理芯片的間歇式漏電報(bào)警裝置,采用開(kāi)口零序電流互感器進(jìn)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(hào)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(shù)量的最小化,并將所有的線纜接頭都密封于電表箱之內(nèi)。當(dāng)漏電流達(dá)到設(shè)定值后便會(huì)發(fā)出故障預(yù)警提示,并快速定位漏電故障點(diǎn),可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)居民家庭中出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象報(bào)警提示,增強(qiáng)農(nóng)村居民用戶的供電安全可靠率,降低農(nóng)村居民用電安全風(fēng)險(xiǎn),獲得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        2 居民間歇式漏電報(bào)警裝置研究設(shè)計(jì)主要技術(shù)分析

        居民間歇式漏電報(bào)警裝置內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)是極其關(guān)鍵的技術(shù)部分,是決定該裝置應(yīng)用性能優(yōu)劣的重要內(nèi)容,具體包括以下內(nèi)容:

        2.1 微處理芯片模塊

        在居民間歇式漏電報(bào)警裝置之中,微處理芯片模塊是實(shí)時(shí)檢測(cè)居民用戶漏電流的大小的關(guān)鍵核心模塊,它主要包括有:

        (1)專用的、高精度的單相計(jì)量芯片ATT7053。該芯片采用SPI/UART接口,內(nèi)含22位Sigma-DeltaADC,差分輸入信號(hào),可以支持5000:1的動(dòng)態(tài)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(tài)下的功耗低于4.5mA,由此可見(jiàn),該芯片具有功耗低、精度較高的性能特點(diǎn),可以應(yīng)用于新裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)之中,并較好地應(yīng)用于農(nóng)網(wǎng)市場(chǎng)領(lǐng)域。

        (2)低功耗單片機(jī)STC15L2K32S2。它是一種高速低耗、抗干擾性強(qiáng)、適應(yīng)好、安全可靠的新一代8051單片機(jī),內(nèi)部集成精度高,內(nèi)置容量大,成本較低,可以安全有效存儲(chǔ)漏電上限數(shù)值和最大漏電數(shù)值,確保無(wú)掉電現(xiàn)象。該單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖如下圖1所示。

        如圖1所示,在該單片機(jī)之中,由一次線圈串聯(lián)在電路之中,匝數(shù)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(shè)備,可以較好地對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行量測(cè)或保護(hù),并可以用于隔開(kāi)高電壓系統(tǒng),確保系統(tǒng)安全可靠性。在本次設(shè)計(jì)中,考慮開(kāi)模制作500mA/5mA的精密漏電互感器,當(dāng)互感器為30mA時(shí),裝置采樣的電壓可以達(dá)到15.3mV,確保研發(fā)設(shè)計(jì)所需的采樣精度和線性度。

        2.2 按鍵設(shè)計(jì)

        在居民間歇式漏電報(bào)警裝置設(shè)計(jì)中,主要內(nèi)設(shè)紅、綠兩種顏色的按鍵,其中:紅色按鍵代表設(shè)備內(nèi)部設(shè)置;綠色按鍵主要是實(shí)現(xiàn)查詢或增添功能,通過(guò)內(nèi)置按鍵的設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電報(bào)警上限值的限定設(shè)計(jì),并有效查詢漏電數(shù)據(jù)的最大值,全面把握和分析歷史最大漏電流數(shù)值,對(duì)故障用戶進(jìn)行查詢、定位判斷,待故障完全處理之后即可使用按鍵進(jìn)行清零處理。

        在低功耗單片機(jī)STC15L2K32S2系統(tǒng)之中,可以對(duì)按鍵動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢和信息轉(zhuǎn)化處理,依循裝置整體應(yīng)用需求,對(duì)其他相關(guān)按鍵的功能進(jìn)行擴(kuò)展,使之較好地滿足研發(fā)設(shè)計(jì)要求。

        2.3 故障報(bào)警提示設(shè)計(jì)

        在居民間歇式漏電報(bào)警裝置研發(fā)設(shè)計(jì)中,要全面、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地采集漏電互感器電流數(shù)值,了解其變化狀態(tài),對(duì)于超出限度的電流數(shù)值則設(shè)計(jì)故障報(bào)警提示信號(hào),并將最大漏電數(shù)值信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)記錄和存儲(chǔ),將相關(guān)的電流信號(hào)數(shù)值都存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器之中,避免掉電損失。

        2.4 可視化界面設(shè)計(jì)

        在居民間歇式漏電報(bào)警裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中,要采用高清晰度的液晶顯示屏幕,進(jìn)行電流數(shù)值信號(hào)的顯示、故障報(bào)警等功能的可視化顯示,呈現(xiàn)出良好的、優(yōu)越的人機(jī)交互界面性能,并具有低功耗的特點(diǎn)。

        2.5 安裝線路設(shè)計(jì)

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

        2.6 改進(jìn)設(shè)計(jì)

        在該裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)中,還有部分需要完善和改進(jìn)的內(nèi)容,諸如:成品手持式外殼的按鍵存在復(fù)用現(xiàn)象;電池盒設(shè)計(jì)欠缺合理性;連線接口位置不夠合理;可視化界面的窗口設(shè)計(jì)不太合理;開(kāi)口式傳感器內(nèi)徑較大,與單用記進(jìn)戶線直徑不相契合等。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,為了更好地保障農(nóng)村區(qū)域的用電安全,可以研制設(shè)計(jì)居民間歇式漏電報(bào)警裝置,采用合理的技術(shù)模塊和設(shè)計(jì)方式,使該裝置具有記錄功能和報(bào)警、故障定位等功能,保障用戶供電的安全可靠率。

        參考文獻(xiàn):

        [1]雷柳平.淺談?dòng)|電與漏電的保護(hù)方法[J].四川建材,2011(02).

        [2]李香蘭.漏電保護(hù)裝置選用和運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010(05).

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