消除漏电保护死区的智能保护器设计

漏电流检测电路由电流互感器和信号调理单元组成，将检测到的漏电电流送到单片机的AD通道，将其大小转换成数字信号；电压互感器用于检测电源电压，并将电压信号的过零时间与漏电流信号的过零时间进行差值运算，从而得到相位差，为计算漏电信号的变化量提供硬件支持；额定动作值设定电路即键盘电路，用来设定额定突变电流动作值和缓变电流动作值；显示电路可采取LED显示，若需增加系统功能，则可选LCD液晶显示，可以显示缓变电流和突变电流的大小等；动作执行单元是在检测到的信号大于额定值时，由单片机直接控制继电器执行动作。该系统选用TI公司的MSP430系列单片机为控制器，是一款超低功耗的16位单片机，具有功能完善、成本低廉的特点，配有8路外部通道，可方便系统功能的实现与扩展。
漏电流检测的流程图如图3所示。漏电流信号过零点后，开始AD采样转换，根据定时器测得漏电流和工作电压之间的时间差计算相位差，得到漏电流的大小，将连续3个周期同一时刻的值分别与突变电流和缓变电流的设定值作比较，判断当前是否发生漏电；若漏电，漏电由缓变电流引起还是突变电流引起；若大于整定值则立刻断电并显示系统当前故障值并报警等。

为了测试需要，我们设计了一个信号源，可以按照系统检测信号的要求产生脉冲信号，以脉冲信号来模拟漏电信号。设定缓变电流动作值为100 mA，突变电流动作值为8 mA，当缓变电流累计值达到90 mA时，测试结果如表1所示。

由表1可以看出本系统在Ir动作值设定为8 mA时，可以准确动作，和市面上设定值为30 mA的保护装置相比，大大提高了漏电保护的灵敏度，实现了漏电的准确检测。

4 结论
经测试验证，人体触电时的突变电流设定值低于国家标准规定的交流允许安全电流值(10 mA)时，该智能保护器可准确动作，性能可靠，减少了死区范围，提高了保护灵敏度，使人们人身安全和用电设备得到进一步保障。而且，可以根据气候等因素更改缓变电流设定值，使用更加方便灵活，同时扩大了智能保护器的应用区域。