居民间歇式漏电报警装置设计研究

姜兵 陶伟 高九千方 陈银娣 俞新兵

摘 要：随着人们生活质量的不断提升，农村地区频繁出现的跳闸问题引发了极大的关注，基于这一现状，本文重点研究和设计一种间歇式漏电报警装置，快速查找频繁跳闸问题的故障，较好地保证农村区域供电的安全可靠性。

关键词：居民;间歇式漏电报警装置;设计

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

0 引言

我国农村区域的配电网的电压等级相对较低、用电设备种类繁杂，存在极其频繁的跳闸现象和问题，为此要注重对农村居民用电网络的漏电保护研究，针对区域频繁跳闸的间歇式漏电现象，研究和设计能够快速定位故障点的间歇式漏电报警装置，准确快速地检测故障漏电流，达到研发预期效果。

1 居民间歇式漏电报警装置研究设计背景分析

当前我国农村区域普遍采用两级漏电保护模式，即：配电变压器中装设总漏电保护装置及居民家中装设漏报器，由于农村区域频繁出现的跳闸现象大多属于间歇式漏电现象，农村居民家中的漏报器在超出30mA的漏电流时会直接动作;而当漏电流低于30mA或超过30mA时漏报器不动作，则会使漏电流值逐渐累积到总漏电保护装置的位置，使之出现间歇式漏电跳闸现象，极难查找和判断漏电故障点。

为此，可以面向居民用户，重点研制和设计采用微处理芯片的间歇式漏电报警装置，采用开口零序电流互感器进行安全便捷的安装，将该装置安装于入户电表箱的旁边，并将信号采集、声光告警、事件记录等电路整合为一体化电路，确保接线数量的最小化，并将所有的线缆接头都密封于电表箱之内。当漏电流达到设定值后便会发出故障预警提示，并快速定位漏電故障点，可以较好地实现对居民家庭中出现的漏电现象报警提示，增强农村居民用户的供电安全可靠率，降低农村居民用电安全风险，获得良好的社会效益和经济效益。

2 居民间歇式漏电报警装置研究设计主要技术分析

居民间歇式漏电报警装置内部模块设计是极其关键的技术部分，是决定该装置应用性能优劣的重要内容，具体包括以下内容：

2.1 微处理芯片模块

在居民间歇式漏电报警装置之中，微处理芯片模块是实时检测居民用户漏电流的大小的关键核心模块，它主要包括有：

（1）专用的、高精度的单相计量芯片ATT7053。该芯片采用SPI/UART接口，内含22位Sigma-DeltaADC，差分输入信号，可以支持5000：1的动态范畴，工作晶振为6MHz，电压范围在4.5-5.5V，精度可以满足0.2S和0.5S，全速状态下的功耗低于4.5mA，由此可见，该芯片具有功耗低、精度较高的性能特点，可以应用于新装置的研发设计之中，并较好地应用于农网市场领域。

（2）低功耗单片机STC15L2K32S2。它是一种高速低耗、抗干扰性强、适应好、安全可靠的新一代8051单片机，内部集成精度高，内置容量大，成本较低，可以安全有效存储漏电上限数值和最大漏电数值，确保无掉电现象。该单片机的最小系统图如下图1所示。

如图1所示，在该单片机之中，由一次线圈串联在电路之中，匝数极少，它主要采用1A/0.5A的漏电互感器，这种按比例变换电压或电流的设备，可以较好地对电网系统进行量测或保护，并可以用于隔开高电压系统，确保系统安全可靠性。在本次设计中，考虑开模制作500mA/5mA的精密漏电互感器，当互感器为30mA时，装置采样的电压可以达到15.3mV，确保研发设计所需的采样精度和线性度。

2.2 按键设计

在居民间歇式漏电报警装置设计中，主要内设红、绿两种颜色的按键，其中：红色按键代表设备内部设置;绿色按键主要是实现查询或增添功能，通过内置按键的设计，可以实现对漏电报警上限值的限定设计，并有效查询漏电数据的最大值，全面把握和分析历史最大漏电流数值，对故障用户进行查询、定位判断，待故障完全处理之后即可使用按键进行清零处理。

在低功耗单片机STC15L2K32S2系统之中，可以对按键动作进行实时的查询和信息转化处理，依循装置整体应用需求，对其他相关按键的功能进行扩展，使之较好地满足研发设计要求。

2.3 故障报警提示设计

在居民间歇式漏电报警装置研发设计中，要全面、实时、动态地采集漏电互感器电流数值，了解其变化状态，对于超出限度的电流数值则设计故障报警提示信号，并将最大漏电数值信号进行自动记录和存储，将相关的电流信号数值都存储于非易失性存储器之中，避免掉电损失。

2.4 可视化界面设计

在居民间歇式漏电报警装置的研发设计过程中，要采用高清晰度的液晶显示屏幕，进行电流数值信号的显示、故障报警等功能的可视化显示，呈现出良好的、优越的人机交互界面性能，并具有低功耗的特点。

2.5 安装线路设计

该装置的用户进户线通常采用封闭式安装的方法，避免接头裸露的现象，包括进户线套管、电表箱、出线等部分，都要将进户线和电表箱连接部分断开，并将闭环式互感器套在进户线上，确保装置的安全高效使用。同时，装置中的开口式互感器可以直接安装在需测量的进户套管上，方便安装和维修。

2.6 改进设计

在该装置的研发设计中，还有部分需要完善和改进的内容，诸如：成品手持式外壳的按键存在复用现象;电池盒设计欠缺合理性;连线接口位置不够合理;可视化界面的窗口设计不太合理;开口式传感器内径较大，与单用记进户线直径不相契合等。

3 结语

综上所述，为了更好地保障农村区域的用电安全，可以研制设计居民间歇式漏电报警装置，采用合理的技术模块和设计方式，使该装置具有记录功能和报警、故障定位等功能，保障用户供电的安全可靠率。

参考文献：

[1]雷柳平.浅谈触电与漏电的保护方法[J].四川建材，2011（02）.

[2]李香兰.漏电保护装置选用和运行中的常见问题分析[J].科技创新导报，2010（05）.