本文叙说了剩下电流发生的原因及损害，规划了一套智能型漏电断路器，并给出了硬件结构和软件规划。实验成果表明，该智能断路器质量牢靠、功用安稳、彻底到达了国家标准的要求。
电气接地毛病中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它约束了毛病电流，使过电流维护器不能动作或不能及时动作来堵截电源，而几百毫安的漏电弧发生的部分高温可达2000℃以上，足以点燃周围的可燃物而引起火灾。何况，用电设备散布在建筑物的各个旮旯，损害规模广，如不对体系的漏电进行监测和防控，就会对人身和产业安全构成威胁，存在很大的火灾危险。智能型漏电断路器能精确监控电气线路的毛病和反常状况，能有用防备常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。为了确保公民生命产业安全，在建筑物的电源进线处及干线上装置智能型漏电断路器十分必要。
1 剩下电流发生的原因和维护原理
让三相四线导线一同穿过一零序电流互感器CT，也可在中性线N上装置一个零序电流互感器CT，使用这些CT来检测三相的电流矢量和，即剩下电流，如图1 所示，依据电路原理可知，当电路中没有发生设备漏电或接地毛病且三相负荷彻底平衡时，一次侧中瞬时电流的矢量和为零，即Ia+Ib+Ic+IN=0，在电流互感器中发生磁通的矢量和等于零，此刻，二次线圈中感应电流IL=0。当被维护的电路呈现绝缘毛病时，负载侧有对地泄载电流，零序电流互感器的矢量和不为零，即 Ia+Ib+Ic+IN≠0，在电流互感器中发生磁通的矢量和也不等于零，此刻，零序电流互感器二次绕组中便发生感应电流，即剩下电流IL≠0。
漏电断路器首要由零序电流互感器CT，漏电检测电路，脱扣器组成。被维护电路有漏电或人体触电时，只需漏电或触电电流到达漏电动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，经过%&&&&&%扩大器扩大后送给CUP，CPU输出驱动信号使漏电脱扣器动作驱动断路器脱扣，然后堵截电源起到漏电和触电维护效果。
2 断路器操控器的规划
2.1 体系基本功用
智能型漏电断路器集剩下电流、短路、过载、过压和欠压（缺相）等电气毛病的监测、剖析、报警及操控于一体，首要具有以下功用：
1）具有剩下电流检测和维护功用，当检测到发生漏电时，即剩下电流IL≠0，该信号经过单片机采样运算后进行快速判别，当剩下电流到达整定动作值时，驱动晶闸管，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，然后到达漏电维护的功用。
2）维护动作电流、分断时刻可调：用作台区总维护时，剩下电流动作值可设置为300～1000mA，分断时刻可设置为0.6s，而作为二级维护时，动作电流可设置为200mA档，分断时刻可设为0.3s.这样的设置能够避免因越级跳闸而引起的大面积停电现象的发生。
3）可智能辨认骤变剩下电流弛缓变剩下电流，然后辨别设备漏电和活体触电。缓变与骤变漏电分隔辨别适宜我国乡村低压电网特色，得到广泛使用，是乡村安全用电的一项有用的技能措施。
4）具有过电流长延时、过电流短延时和短路瞬时维护三段维护功用，组成所需的智能漏电断路器维护特性。智能设定漏电电流、过电流长延时、过电流短延时和过电流瞬时的整定值及预警值。
5）显现并贮存毛病发生点的线路地址、毛病类型、毛病发生时刻和漏电电流、三相电流值。可记载多达200条前史毛病，长时刻保存，直到用指令删去。
6）选用RS485总线通讯技能，能够使用总线与主机构成主从式监控体系，完结用户连网，在一台电脑上可对1～250台智能断路器在线长途监控，随时查看各用户安全用电状况，随时接通或分断各用户供电线路，并可对断路器的各种参数进行长途设置。
2.2 全体硬件规划
智能型漏电断路器首要由电源电路、单片机PIC24FJ64、三相沟通电电压电流检测电路、剩下电流检测电路、串行通讯接口电路、人机接口电路及报警器等几部分构成的，如图2所示。
其首要作业原理：把从电流互感器和线性光隔器获得的三相电流、漏电及电压信号进行调度后，输入到单片机的A/D转化，单片机对其进行采样后进行剖析，输出相应的显现及报警信号等。其剖析的成果也能够经过RS485总线传送到上位机。
2.2.1 单片机电路
单片机选用PIC24FJ64，它是由Microchip公司规划的一款改进型哈佛架构的高功用CPU，是智能断路器的中心，它完结智能断路器的各种操控功用，包含三相电压、三相电流和漏电电流的采样、数据处理、报警输出、与上位机通讯、液晶显现及按键等功用。Microchip公司开发、研发和出产单片机技能功用具有以下长处：1）哈佛总线结构；2）精简指令集 （RISC）技能；3）寻址办法简略；4）代码压缩率高；5）运转速度高；6）功耗极低；7）PIC16F877芯片具有A/D、MSSP、USART串行总线端口等，并有外接电路简练、开发便利、可用C言语编程、程序保密性强等特色。
2.2.2 剩下电流检测电路
剩下电流检测电路是一个零序电流互感器。被维护的相线、中性线穿过环形铁心，构成了互感器的一次线圈，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈，假如没有漏电发生，这时流过相线、中性线的电流向量和等于零，因此在二次线圈上也不能发生相应的感应电动势。假如发生了漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，就使二次线圈上发生感应电动势，这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理，如图3所示。
沟通讯号经过绝对值扩大电路处理后，得到全波整流，处理后的信号送入到单片机中。单片机每个周期采样36个点，依据式（1）能够核算出剩下电流的有用值，其间X为采样值。
2.2.3 三相电压电流及相序检测
电流检测由二三相沟通互感器、运算扩大器和整流滤波电路组成。其间三相沟通互感器把电流转化为电压信号，经运算扩大器构成的电路调度后整流滤波输入到单片机的A/D转化器进行转化。
传统的电压检测办法是选用电压互感器或许线性光隔器，选用电压互感器进行电压检测的缺陷是互感器体积偏大，而许多时分规划的产品要求操控器的体积细巧，然后装置使用便利，而选用线性光隔的缺陷是电压检测精度不高。本体系选用电流互感器与电阻串联的办法对电压进行检测，既大大减小了操控器的体积，也能够确保电压检测的高精度。其原理图如图4所示。
电流互感器选用耀华电子出产的1:1的电流互感器TV16，因为电流互感器的原边和副边变比持平，所以副边电压等于原边电压。经过挑选适宜的电阻R1，使电流互感器副边输出电压峰值不超越最大答应的采样电压，互感器副边电压经过整流桥后变成单相全波，单片机的A/D转化器可对全波进行采样剖析。
电源相序检测选用峰值检测法，A、B、C三相电压的相位相差120°。检测的办法是当检测到A相的最大值是开端计时，当检测到B相的最大值时中止计时，A、B两相峰值之间的时刻距离就能够得到，设为△t，依据△t能够求出A、B两相的相位差φ，其核算公式为：
假如核算出来的相位差110°≤φ≤130°，能够为相序正常，假如超出这个规模，则判定为相序过错。
2.2.4 RS485总线硬件电路
智能型漏电断路器与上位机选用RS485总线通讯，一台主机能够操控多达250台断路器，RS485通讯体系选用主从式结构，从机不自动发送指令或数据，全部都由主机操控。因此在一个通讯体系中，只用一台上位机作为主机，其它各台从机之间不能通讯，即便有信息交流也有必要经过主机转发。与上位机通讯硬件电路如图5所示。
智能断路器与上位机之间通讯选用Modbus通讯协议，Modbus通讯协议是现在世界智能化外表遍及选用的干流通讯协议之一。两者之间选用主从式通讯办法，当上位机发送通讯指令至断路器时，契合相应地址码的从机接纳通讯指令，并依据功用码及相关要求读取信息。假如CRC校验无误，则履行相应的使命，然后把履行成果返送给主机。
3 智能断路器的软件规划
软件完结整个断路器的功用，选用模块化结构化的C言语程序规划方案。首要包含的程序：
1）体系主程序。首要完结体系的端口、守时器、A/D转化器等模块的初始化作业、一起完结LCD界面显现作业。
2）守时中止服务子程序及A/D转化子程序，首要完结A/D转化使命及按键处理功用，单片机需要在一个周期（20ms）采样36次，并对采样暑假进行保存。
3）数据处理子程序，首要完结漏电电流的核算，漏电电流的判别，跳闸与否的处理等作业。
4）按键处理子程序，首要供给一个人机对话通道，用户能够经过按键设置漏电维护的整定值、延时跳闸时刻等，其参数的修正有密码维护。
首要的软件体系框图如图6所示。
修改点评：智能漏电断路器IRCCB是在配电网中广泛使用的一种低压电器首要用于避免人身触电和设备漏电毛病，其作业的正确性直接影响供电的安全性和牢靠性，选用 P%&&&&&%单片机进行智能型漏电断路器的智能化规划，质量牢靠，抗干扰性强，并能够经过总线通讯技能的使用完结断路器操控的体系化和网络化。
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