基于C8051F340的自適應(yīng)剩余電流保護(hù)器

耿晉中， 遲長(zhǎng)春， 寧建行

(上海電機(jī)學(xué)院 電氣學(xué)院， 上海 201306)

基于C8051F340的自適應(yīng)剩余電流保護(hù)器

耿晉中， 遲長(zhǎng)春， 寧建行

(上海電機(jī)學(xué)院 電氣學(xué)院， 上海 201306)

基于C8051F340微控制器，依據(jù)自適應(yīng)保護(hù)原理，設(shè)計(jì)了一種動(dòng)作閾值可調(diào)節(jié)的自適應(yīng)剩余電流保護(hù)器。通過檢測(cè)突變剩余電流來提高對(duì)人身觸電及電氣火災(zāi)的防控能力，加入了重合閘及重合閉鎖功能來提高其投運(yùn)率。通過樣機(jī)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，該種具備自適應(yīng)功能的剩余電流保護(hù)器能夠適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境并可靠動(dòng)作。

剩余電流; 自適應(yīng); 閾值調(diào)節(jié); 微控制器

隨著電氣設(shè)備的發(fā)展和普及，因線路故障或使用不當(dāng)造成的故障剩余電流時(shí)有發(fā)生。為防止人身觸電以及電氣火災(zāi)等事故，需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如在低壓電網(wǎng)中安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(Residual Current Operated Protective Device,RCD)[1-2]。目前，各種類型的RCD已在配電網(wǎng)中大量使用。運(yùn)行實(shí)踐表明，在剩余電流動(dòng)作保護(hù)方面，保護(hù)器的可靠性及有效性亟待提高。

目前使用的RCD對(duì)人身安全的保護(hù)效果不甚理想，正確動(dòng)作率和投運(yùn)率遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求[3]。電網(wǎng)及用電設(shè)備正常工作時(shí)，設(shè)備數(shù)量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、大氣環(huán)境等的變化都可能導(dǎo)致電網(wǎng)中的剩余電流發(fā)生較大變化，而傳統(tǒng)RCD只能監(jiān)測(cè)到總泄露電流信號(hào)的大小[4]，且動(dòng)作值一經(jīng)設(shè)定便無法改變，故動(dòng)作閾值固定的剩余電流保護(hù)技術(shù)已不能滿足實(shí)際需要。傳統(tǒng)繼電保護(hù)難以解決上述問題，雖然其力圖適應(yīng)系統(tǒng)故障狀態(tài)和運(yùn)行方式的變化，但是由于其設(shè)定運(yùn)行方式的保護(hù)模式單一，可能會(huì)引起性能嚴(yán)重變差或保護(hù)失效。自適應(yīng)繼電保護(hù)技術(shù)通過不間斷地監(jiān)測(cè)被控對(duì)象，并根據(jù)被控對(duì)象的變化來調(diào)整控制參數(shù)，使系統(tǒng)運(yùn)行于最優(yōu)或次優(yōu)狀態(tài)。因此，其在繼電保護(hù)領(lǐng)域得到廣泛研究，在一定程度上滿足了繼電保護(hù)新需要[5-6]。

基于C8051F340微處理器，本文研究設(shè)計(jì)了一種智能自適應(yīng)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。通過檢測(cè)突變剩余電流來提高對(duì)人身觸電及電氣火災(zāi)的防控能力，加入了重合閘及重合閉鎖功能來增加其投運(yùn)率；通過動(dòng)作檔位切換解決在正常的剩余電流變化較大時(shí)的保護(hù)問題，使保護(hù)器的可靠性及智能化程度得到進(jìn)一步提高。

1 RCD的結(jié)構(gòu)與原理

根據(jù)對(duì)故障信號(hào)不同的感測(cè)方式，RCD分為電壓型和電流型兩大類。按剩余電流動(dòng)作分?jǐn)鄷r(shí)間不同，RCD可分為快速型和延時(shí)型[7]。電壓型保護(hù)器因測(cè)量信號(hào)易受干擾，且僅可對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，除在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)外，早已被電流型所取代。當(dāng)前，各國(guó)開發(fā)的保護(hù)器類型，絕大多數(shù)是電流動(dòng)作型。

圖1給出了電流動(dòng)作型RCD剩余電流動(dòng)作保護(hù)原理。其中，Ih1為流入零序電流互感器的電流，Ih2為流出互感器的電流。當(dāng)觸電或其他接地漏電故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)剩余電流Ir，使

(1)

Ir在零序電流互感器鐵芯上產(chǎn)生勵(lì)磁磁勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生交變磁通Φr。Φr作用于零序電流互感器的二次側(cè)線圈，此時(shí)在零序電流互感器二次側(cè)繞組有感應(yīng)電壓U2輸出。當(dāng)故障電流達(dá)到事先所整定的數(shù)值時(shí)，RCD的脫扣機(jī)構(gòu)就會(huì)動(dòng)作脫扣，進(jìn)而分閘，切斷故障線路主開關(guān)，剩余電流保護(hù)的目的由此實(shí)現(xiàn)[1-2]。文獻(xiàn)[8]中利用快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)研究了剩余電流的真有效值計(jì)算。

電流型RCD電路原理框圖如圖2所示。U2經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后送入處理器，當(dāng)U2達(dá)到一定值時(shí)，處理器發(fā)出脫扣指令，驅(qū)動(dòng)保護(hù)器的脫扣機(jī)構(gòu)切斷線路。電阻和試驗(yàn)按鈕組成試驗(yàn)電路，在RCD正式投入運(yùn)行前，需按下試驗(yàn)按鈕，人為產(chǎn)生一個(gè)故障剩余電流信號(hào)，檢驗(yàn)保護(hù)器是否能夠可靠動(dòng)作[9]。

1-零序電流互感器;2-零序電流互感器二次側(cè)線圈; 3-脫扣線圈

圖2 RCD電路原理框圖

Fig.2 Schematic of adaptive intelligent residual current action protector

2 自適應(yīng)剩余電流保護(hù)模型及應(yīng)用

2.1 自適應(yīng)剩余電流保護(hù)模型的建立

傳統(tǒng)的剩余電流保護(hù)采用簡(jiǎn)單反饋+前饋控制的方式，對(duì)具有很大時(shí)變性、不確定性和內(nèi)外擾動(dòng)的對(duì)象效果很不理想。自適應(yīng)剩余電流保護(hù)則是系統(tǒng)在其操作環(huán)境、資源可變性、新用戶需求、入侵和故障等不確定變化的情況下，在運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)自身狀態(tài),以保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)的能力[10]。

由于構(gòu)成電網(wǎng)和用電設(shè)備的成分復(fù)雜、變化較大，因而正常的剩余電流差別也很大，容易造成保護(hù)器誤動(dòng)作。自適應(yīng)剩余電流保護(hù)實(shí)質(zhì)就是根據(jù)正常Ir的變化，自動(dòng)調(diào)整保護(hù)器的動(dòng)作閾值It，其上、下限值分別為It,p、It,q。當(dāng)Ir>It時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作；當(dāng)Ir小于一定門限值，即It,p

(2)

式中，Im為設(shè)定It的最大值;t為Ir實(shí)際持續(xù)時(shí)間;ts為預(yù)先設(shè)定Ir的持續(xù)時(shí)間。

It的浮動(dòng)由式(2)確定。設(shè)當(dāng)前It=It,i，當(dāng)Ir>It,i時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作；當(dāng)It,qiIt,pi且t≤ts時(shí)，It保持不變；當(dāng)Irts時(shí)，It減小到It,(i-1)；當(dāng)It,pits時(shí)，It增大到It,(i+1)。當(dāng)It=It,0時(shí)，It只能增大；當(dāng)It=It,n時(shí)，動(dòng)作閾值只能減小。

2.2 動(dòng)作檔位切換

為保證用電設(shè)備和電網(wǎng)的正常運(yùn)行，對(duì)于正常的剩余電流，RCD不應(yīng)該發(fā)生動(dòng)作[11]。為提高RCD的智能化水平，可以在檢測(cè)電網(wǎng)Ir的基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行水平自動(dòng)切換動(dòng)作電流檔位,故考慮將Ir保護(hù)范圍分成幾個(gè)區(qū)間，使It自動(dòng)浮動(dòng)，不需要人為調(diào)整。自動(dòng)切換剩余電流動(dòng)作檔位的原則如下：先判斷該電流是否為突變剩余電流，若是，則保護(hù)器動(dòng)作;否則,進(jìn)入自動(dòng)調(diào)檔程序。若測(cè)得的Ir在一定限值區(qū)間內(nèi)，則認(rèn)為Ir沒有發(fā)生較大變化，保護(hù)器的動(dòng)作檔位值不變；若測(cè)得的Ir超出限值區(qū)間的持續(xù)時(shí)間t大于設(shè)定的時(shí)間，則認(rèn)為Ir變化顯著，此時(shí)可改變RCD的動(dòng)作值，動(dòng)作檔位值將會(huì)浮動(dòng)。

自動(dòng)降檔設(shè)計(jì)如下：若降1檔的檔位電流值+10>Ir>降2檔的檔位電流值+10，且t達(dá)到45 s，則自動(dòng)降檔到合適的檔位值，表1給出了保護(hù)器的檔位設(shè)定。

首次運(yùn)行時(shí)，由于設(shè)置的檔位不符合當(dāng)前電網(wǎng)的Ir水平，保護(hù)器可能發(fā)生誤動(dòng)作。為避免該情況發(fā)生，將保護(hù)器的檔位設(shè)定在最高檔1 040 mA處；而后,保護(hù)器通過跟蹤當(dāng)前的Ir，切換到合適的動(dòng)作檔位。當(dāng)Ir高于當(dāng)前檔位時(shí)，保護(hù)器從低檔位向高檔位自動(dòng)切換;當(dāng)Ir低于當(dāng)前檔位時(shí)，保護(hù)器從高檔位向低檔位自動(dòng)切換,且換擋時(shí)不跳閘，保護(hù)器的適應(yīng)性與動(dòng)作可靠性因此得到增強(qiáng)。

表1 保護(hù)器檔位設(shè)定

2.3 突變剩余電流保護(hù)

緩變剩余電流和突變剩余電流是剩余電流保護(hù)技術(shù)主要研究的兩個(gè)動(dòng)作保護(hù)值。緩變剩余電流動(dòng)作值主要應(yīng)用于線路總的剩余電流，是電網(wǎng)中剩余電流變化緩慢時(shí)的額定動(dòng)作值；突變剩余電流動(dòng)作值主要應(yīng)用于人身觸電時(shí)產(chǎn)生的脈沖剩余電流，是電網(wǎng)中的剩余電流突然變化時(shí)的額定動(dòng)作值[12]。按照國(guó)標(biāo)的相關(guān)要求，一般將人身觸電產(chǎn)生的突變剩余電流的額定值設(shè)定為30 mA[13]。

為減小故障剩余電流動(dòng)作的影響范圍，采用剩余電流保護(hù)的反時(shí)限特性來進(jìn)行級(jí)間配合。在實(shí)現(xiàn)突變剩余電流保護(hù)時(shí)，考慮到剩余電流大小和動(dòng)作時(shí)間兩個(gè)因素，可根據(jù)Ir的大小進(jìn)行反時(shí)限保護(hù)。反時(shí)限保護(hù)常用的數(shù)學(xué)基本模型[14]為

(3)

式中，tL為動(dòng)作延時(shí)；K為設(shè)計(jì)常數(shù)；M為由用戶整定的時(shí)間常數(shù)， 一般由上、下級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的正確配合要求決定；I為保護(hù)測(cè)量電流；Ip為基準(zhǔn)電流，通常取被保護(hù)設(shè)備的額定電流；a為曲線水平移動(dòng)常數(shù)，通常取1.0，反映了反時(shí)限保護(hù)可以動(dòng)作的電流相對(duì)于Ip的倍數(shù)；n為曲線形狀常數(shù)，n愈大,曲線形狀愈陡，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間隨電流增大而減小得愈迅速，通常取值在 0～2之間[14]。

通過剩余電流反時(shí)限保護(hù)可減少在短暫剩余電流故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作，提高電網(wǎng)連續(xù)供電能力。

2.4 重合閘及重合閉鎖

自動(dòng)重合閘裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置，可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、供電可靠性以及電網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平，在電網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用[15]。電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐證明，大多數(shù)架空線路的故障都是瞬時(shí)的，因此，要提高供電的可靠性，可以在線路因故障斷開后進(jìn)行一次重合閘操作;重合閘的成功率一般為60%～90%[16-17]。

線路發(fā)生剩余電流故障時(shí)，RCD在規(guī)定時(shí)間內(nèi)分?jǐn)?此時(shí),設(shè)定進(jìn)行一次自動(dòng)重合閘操作的時(shí)間為50 s。重合閘后可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：① 若故障Ir消除，則RCD保持閉合，線路正常通電；② 若當(dāng)前Ir仍然超過當(dāng)前保護(hù)器所在檔位的動(dòng)作電流值，則RCD立即對(duì)線路進(jìn)行分?jǐn)啵㈤]鎖重合閘，使線路保持分?jǐn)酄顟B(tài)。

3 自適應(yīng)RCD詳細(xì)的設(shè)計(jì)

3.1 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路部分主要由電源電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)理電路、處理器及外圍電路等組成。圖3為自適應(yīng)RCD硬件原理框圖。其中，微處理器采用C8051F340單片機(jī)，外圍電路包括剩余電流數(shù)字顯示電路、動(dòng)作執(zhí)行電路等。保護(hù)器電源模塊向各功能模塊供電，包括信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)等。

圖3 自適應(yīng)RCD原理框圖

Fig.3 Functional diagram of adaptive intelligent residual current protection device

RCD工作時(shí)，電力線路中的剩余電流信號(hào)通過剩余電流互感器感應(yīng)得到。該剩余電流信號(hào)通過保護(hù)器中的調(diào)理電路送入C8051F340；由其監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的Ir，若電網(wǎng)中存在突變剩余電流，則發(fā)出脫扣指令，使線路斷開；反之,則跟蹤電網(wǎng)中正常Ir的變化，根據(jù)自動(dòng)調(diào)檔程序調(diào)節(jié)保護(hù)器的動(dòng)作檔位，提高保護(hù)器的投運(yùn)率。

剩余電流信號(hào)是一差值信號(hào)，與電路的工作電流相比很微弱。因此，需選擇靈敏度較高的零序電流互感器,設(shè)計(jì)合適的剩余電流信號(hào)調(diào)理電路,使電壓信號(hào)符合C8051F340的A/D轉(zhuǎn)換要求。圖4給出了剩余電流信號(hào)調(diào)理電路。該電路將零序電流互感器二次側(cè)的輸出變換為A/D模塊可以采集的0～5 V單極性電壓信號(hào)。C8051F340對(duì)該模擬電壓值進(jìn)行10 bit的數(shù)字轉(zhuǎn)換，將輸入的電壓值轉(zhuǎn)換為0～1 023的整數(shù)值[2]。

圖4 剩余電流信號(hào)調(diào)理電路

由于C8051F340單片機(jī)引腳的驅(qū)動(dòng)能力非常小，而脫扣線圈的功率要求較大，不能滿足要求。為了增大驅(qū)動(dòng)能力，設(shè)計(jì)的脫扣器驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路中產(chǎn)生的故障剩余電流后，經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)后發(fā)出脫扣指令，繼電器線圈通電,將線電壓加到脫扣器上，使驅(qū)動(dòng)脫扣器脫扣,然后，停止發(fā)送脫扣指令。脫扣信號(hào)被設(shè)計(jì)為周期性脈沖信號(hào)來保護(hù)脫扣器，避免脫扣器因發(fā)熱而燒毀[18]。

圖5 脫扣器驅(qū)動(dòng)電路

繼電器輸出合閘信號(hào)給電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，由電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)推動(dòng)保護(hù)器重合閘。自動(dòng)重合閘裝置使用驅(qū)動(dòng)電壓為12 V的繼電器控制合閘線圈的斷電和通電。圖6給出了重合閘電路。圖中，繼電器線圈兩端并聯(lián)了一個(gè)二極管1N4007，其作用是保護(hù)單片機(jī)。1N4007有兩種工作狀態(tài)：① 當(dāng)繼電器Relay-SPST由閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時(shí)，繼電器線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向電壓。1N4007為該反向電壓提供了一個(gè)回路，使該電壓被迅速釋放掉，避免燒毀單片機(jī)；② 正常情況下，該二極管并不工作。

圖6 重合閘電路

3.2 軟件設(shè)計(jì)

自適應(yīng)RCD的軟件主要實(shí)現(xiàn)剩余電流信號(hào)的采樣、FFT、有效值計(jì)算、按鍵檢測(cè)、動(dòng)作檔位切換、突變剩余電流保護(hù)等，RCD參數(shù)設(shè)置及相關(guān)功能。

圖7 自適應(yīng)RCD工作流程圖

Fig.7 Flow chart of adaptive intelligent residual current protection device

4 實(shí)驗(yàn)分析

圖8所示為本文設(shè)計(jì)的保護(hù)器硬件電路實(shí)物圖。該硬件電路包括信號(hào)調(diào)理電路、按鍵電路、保護(hù)器工作狀態(tài)指示電路，均通過杜邦線與C8051F340核心板連接。C8051F340核心板布局緊湊，應(yīng)用方便。+5 V、3.3 V電源和GND都用間距為2.54 mm的排針引出，方便用普通的杜邦線做擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，C8051F340上的所有IO腳都引出到排針上。該保護(hù)器共有3種供電方式：① 采用配送的USB線供電；② 仿真器JTAG口供電；③ 外接5 V直流電源供電。

圖8 硬件電路圖

在實(shí)驗(yàn)室使用RCD測(cè)試儀和上海電機(jī)學(xué)院電器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)該自適應(yīng)RCD進(jìn)行自適應(yīng)功能測(cè)試。以下為模擬Ir=850 mA檔位變化情況。

(1) 加電后，Ir動(dòng)作檔位自動(dòng)選擇1 040 mA，此時(shí)，Ir=850 mA，小于該檔下限值1 000 mA;45 s后Ir動(dòng)作檔位自動(dòng)浮動(dòng)到960 mA檔。

(2)Ir動(dòng)作檔位為960 mA時(shí)，Ir=850 mA，小于該檔位的下限值880 mA，故45 s后Ir動(dòng)作檔位自動(dòng)浮動(dòng)到800 mA檔。

(3)Ir動(dòng)作檔位為800 mA時(shí)，Ir=850 mA，在[760,880]區(qū)間內(nèi)，故Ir動(dòng)作檔位不變。此時(shí)，可能有3種情況出現(xiàn)：① 若出現(xiàn)突變剩余電流，則進(jìn)行故障剩余電流的保護(hù)。② 若Ir變小不在[760,880]內(nèi)，但45 s內(nèi)又回到[760,880]區(qū)間，則Ir動(dòng)作檔位不變；若一直小于760 mA，則45 s后Ir動(dòng)作檔位浮動(dòng)到720 mA檔。③ 若Ir增大超出[760,880]，但45 s內(nèi)又回到[760,880]內(nèi)，則Ir動(dòng)作檔位不變；Ir一直大于880 mA，則45 s后Ir動(dòng)作檔位浮動(dòng)到960 mA檔。

然后，利用樣機(jī)對(duì)其進(jìn)行了剩余電流有效值測(cè)試和保護(hù)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。為驗(yàn)證自適應(yīng)RCD的優(yōu)勢(shì)，本文將其與傳統(tǒng)RCD進(jìn)行性能比較。設(shè)定自適應(yīng)RCD初始測(cè)試剩余電流為600 mA，突變剩余電流動(dòng)作值為30 mA，樣機(jī)初始檔位為560 mA。表2給出了兩者的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較。

由實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，由于傳統(tǒng)RCD的動(dòng)作值固定，當(dāng)電網(wǎng)Ir水平變化時(shí)，動(dòng)作性能較差，無法進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，故有些故障發(fā)生時(shí)難以進(jìn)行保護(hù);而本文設(shè)計(jì)的自適應(yīng)RCD能夠根據(jù)Ir的整體水平，自動(dòng)做出調(diào)整，使得保護(hù)范圍以及適應(yīng)性大大增加，提高了動(dòng)作可靠性。

表3所示為本文設(shè)計(jì)的自適應(yīng)RCD測(cè)量數(shù)據(jù)。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較

表3 剩余電流測(cè)量數(shù)據(jù)

通過分析，本文設(shè)計(jì)的自適應(yīng)RCD產(chǎn)生測(cè)量誤差主要?dú)w結(jié)為兩個(gè)原因：

(1) 零序電流互感器線性度誤差。由于測(cè)量信號(hào)通過零序電流互感器送入處理電路，而零序電流互感器存在線性度誤差，不可避免地導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的線性度和精度誤差。選擇線性度較好、精度較高的零序電流互感器可以改善該問題。

(2) 電磁干擾引起的測(cè)量誤差。檢測(cè)的剩余電流信號(hào)為小信號(hào)，但幅度并不小，頻率范圍較寬的電磁干擾會(huì)對(duì)保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定動(dòng)作產(chǎn)生有很大的影響。此外，電磁干擾與PCB設(shè)計(jì)不當(dāng)也有一定的關(guān)系。通過一定的抗干擾設(shè)計(jì)、優(yōu)化布線、改善PCB布局，可在一定程度上降低電磁干擾的影響。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在分析剩余電流保護(hù)器工作原理和自適應(yīng)控制應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出一種自適應(yīng)剩余電流保護(hù)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法，有效解決在正常剩余電流變化較大情況下的保護(hù)問題;研究并設(shè)計(jì)基于單片機(jī)C8051F340的保護(hù)器，制作樣機(jī)并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，自適應(yīng)RCD能夠自動(dòng)改變動(dòng)作閾值且可靠動(dòng)作，使得保護(hù)器的適應(yīng)性及可靠性得到了提高。

[1] 李文蘋．基于單片機(jī)控制的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器動(dòng)作特性檢測(cè)裝置的研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2011:1.

[2] HAN Yan, DING Chen, SHOU Xinli. Design & implementation of an A-type residual current circuit breaker IC [C]∥ IEEE International Symposium on Industrial Electronics. [S.l.]:IEEE, 2012:280-285.

[3] 邵利敏, 杜松懷, 蘇娟,等. 農(nóng)網(wǎng)剩余電流保護(hù)裝置動(dòng)作邊界研究現(xiàn)狀[J]. 中國(guó)農(nóng)村水利水電, 2016(2):145-148.

[4] 韓曉慧, 杜松懷, 蘇娟,等. 觸電信號(hào)暫態(tài)特征提取及故障類型識(shí)別方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2016, 40(11):3591-3596.

[5] 李奎, 陸儉國(guó), 武一,等. 自適應(yīng)漏電保護(hù)技術(shù)及其應(yīng)用 [J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2008, 23(10):53-57.

[6] KID D A L. Successful selection and operation of overcurrent and residual current protective measures[C]∥ International Conference on Installation Eng-ineering Designing and Maintaining Successful Systems. [S.l.]: IEEE, 1988:50-57.

[7] 沈志平，沈龍杰．剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的選擇 [J]．農(nóng)村電工，2015(11): 30．

[8] 寧建行，遲長(zhǎng)春，蘇邯林,等.基于快速傅里葉變換的剩余電流真有效值算法的研究 [J].電器與能效管理技術(shù)，2015(17)：13-16,65.

[9] 張?jiān)聽N．基于DSP的A型漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì) [D]．天津：河北工業(yè)大學(xué)，2012:10.

[10] UCHITEL S, BRABERMAN V A, D′IPPOLITO N. Runtime controller synthesis for self-adaptation: be discrete![C]∥ Proceedings of the 11th International Symposium on Software Engineering for A-daptive and Self-Managing Systems . New York, NY, USA:ACM, 2016:1-3.

[11] 武一，李奎，岳大為，等．消除剩余電流保護(hù)動(dòng)作死區(qū)的理論與方法 [J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008,23(6)：44-49．

[12] 謝立楠. 電氣火災(zāi)剩余電流信號(hào)處理研究 [D]．武漢：武漢理工大學(xué)，2013：27．

[13] 上海電器科學(xué)研究院，上海電科電器科技有限公司，北京BB低壓電器有限公司，等. GB 16917.1—2014 家用和類似用途的帶過電流保護(hù)的剩余電流動(dòng)作斷路器(RCBO) 第一部分：一般規(guī)則 [S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[14] 黃佳．反時(shí)限過流保護(hù)在配網(wǎng)中的應(yīng)用 [J]．農(nóng)電管理，2012(S1)：99-101．

[15] 徐海龍．輸電線路瞬時(shí)故障與自動(dòng)重合閘的作用淺析 [J]．機(jī)電信息，2012(33)：32-33.

[16] 魏振勇．提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 [J]．電子制作，2013(11)：194．

[17] CHEN Deshui, ZHAO Qingyang, CHEN Foyou, et al. Adaptive residual current circuit breaker based on microcontroller [C]∥ ICDMA' 11 Proceedings of the 2011 Second International Conference on Digital Manufacturing & Automation. Washington, DC, USA: IEEE, 2011:159-162.

[18] 張冠英．基于A型的剩余電流智能保護(hù)技術(shù)研究[D]．天津：河北工業(yè)大學(xué)，2011: 39.

Adaptive Protection Device for Residual Current Based on C8051F340

GENGJinzhong,CHIChangchun,NINGJianhang

(School of Electrical Engineering, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China)

Based on the microcontroller C8051F340 and the theory of adaptive protection of residual current, a residual current protection device with an adjustable action threshold is designed. The device improves the ability of preventing and controlling electric shock and electrical fire by detecting sudden changes of the residual current. It is equipped with reclosing and a lockout function of reclosing to improve commissioning rate. A prototype and the related experiments show that the adaptive device can be used in a complicated work environment and is reliable.

residual current; adaptive; threshold adjustment; microcontroller

2016 -12 -23

耿晉中(1990-)，男，碩士生，主要研究方向?yàn)橹悄茈娖鳎珽-mail:gengjz_sdju@qq.com.

2095 - 0020(2017)02 -0079 - 07

TM 588

A