由于工艺、绝缘等因素，传统的框架断路器中一般不使用漏电保护，但随着智能化电器的发展，框架断路器用智能控制器在完成基本保护功能的同时，附加功能的多样化需求也随之产生，越来越多的客户要求在智能控制器中置入漏电保护功能，目的是为了防止人身间接触电，防止由于配电线路的老化、锈蚀等原因而遭到的损坏以及避免引起火灾事故等，最终确保设备和线路能正常稳定地运行。基于此，文中设计了一种以M B9A116N微控制器为控制核心的多功能、高性价比的框架断路器用漏电保护装置。

    1 漏电保护装置原理与功能
    1.1漏电电流的检测原理
    通常在变压器中性点直接接地的系统中，若所用设备与线路绝缘不好，或锈蚀、老化，由于电势差的存在，就会产生漏电。漏电电流检测就是用检测元件将其电流转成可采集的信号进行分析与处理，常用的漏电电流检测元件是零序互感器（简称ZCT）。在TT系统中，用零序ZCT穿过被测的三相导线IA、IB、Ic与IN，得到矢量和∑I=IA+I B+Ic+IN。根据基尔霍夫电流定律∑I=0，说明 ZCT二次侧无输出，没有检测到漏电信号，漏电保护装置不动作；若∑I≠0，说明ZCT二次侧有输出，漏电故障己发生，漏电保护装置动作以达到安全用电之目的。

    1.2漏电保护装置的功能
    框架用漏电保护装置不仅具有漏电保护，而且可以作为常规的框架断路器保护装置。通过该装置断路器不仅可以按照预定的方式实现配电保护和电机保护，使线路和电源设备免受过载、短路、接地或漏电、电流不平衡、欠压、过压、电压不平衡等故障的危害，而且还可以实时地监测电网参数及运行状态。该装置基本保护功能是过载长延时反时限、短路短延时、短路瞬时保护、不对称接地故障保护或漏电保护等基本保护特性，同时可扩展电压功能、显示功能、过载预报警功能、自诊断功能、故障记忆功能、热记忆功能、试验功能等。应配电自动化系统的需求，要求漏电保护装置具有远程通信功能。为了便于生产管理，要求装置应具有良好的可选择性和可扩展性。

    2 硬件系统设计
    2.1硬件电路构成
    漏电保护装置系统硬件电路如图1所示。

    系统供电由辅助电源以及速饱和互感器同时供电，保证负载很小和短路情况下装置能可靠地工作。辅助电源A C 220V，允许变动范围：±20%。速饱和互感器供电要求单相不低于0.8倍额定电流，三相不低于0.4倍额定电流装置正常工作。漏电检测电路使用矩形零序电流互感器，让各相导线同时穿过它进行测试。ZCT额定变比为30 A/300 mA；允许负载为6.8Ω；准确级为5P。测量范围：初级为0.3～30 A，次级为3～300 mA。
    信号处理电路将零序ZCT产生的电流信号转成电压信号经放人、滤波处理后输入至M B9A116N自带的A/D转换器生成数字信号，经处理后进行显示、输出及存储，以实现实时检测漏电电流与保护控制的目的。为了便于程序编写，提高读写速度，参数存储模块采用FRAM铁电存储器。系统显示采用128×64点阵LCD液晶，设计成具有WINDOWS风格的中文菜单。

    2.2漏电检测与信号处理电路
    常用的电流采样电路有差动积分采样和带通滤波采样，差动放大器抗共模干扰较强，但抗谐波能力较弱。为了增加系统抗谐波干扰能力，漏电电流检测采用带通滤波采样电路，该电路随频率变化信号衰减率，在中心频率附近信号衰减较小，频率越大，衰减越大，说明该电路对3次以上谐波抑制能力较强，能增加系统的抗干扰能力。
    放大器使用轨对轨放大器M C P6004，该电路中心频率为50h z，带宽为40～300h z。供电电压Vcc=5V，参考电压Vref=V、e/2=2. 5V，为抬升电平，抬升后信号波形如图2所示。

    通常框架断路器中漏电保护的动作电流设定值：IA。为0.3～30 A，动态范围较大，为获得较为准确的测量数据用二级放大器实现。第一级放大器采用带通滤波放大，处理后信号进入微控制器自带的ADC通道（标号为HiADC通道）进行模数转换处理，测量范围初级为3～30A，次级为30～300 mA，用于测试大电流；第二级放大器采用简单的反相放大器，处理后信号进入微控制器自带的ADC通道（标号为LoADC通道）进行模数转换处理，测量范围初级为0.3～3A，次级为3～30 mA，用于测试小电流。

    3 系统软件设计
    采用工AR Embedded Workbench for ARM 7. 10作为系统软件开发平台，采用模块化方法进行主程序模块、数据采集处理模块、运行监视定时器中断处理模块、控制输出与显示模块等的设计。
    主程序流程如图3所示。

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