rs485漏电断路器在线监测
摘 要本论文介绍的是基于RS-485漏电断路器在线监测，通过用漏电断路器来对低压供电线路分支处的漏电电流的进行在线监测，以此来实现对漏电电流的在线监测，监测的数据由基于RS-485系统进行在线传输。当监测的漏电电流达到设置的警戒值时引起警报，并且启动保护电路。系统的硬件部分主要由漏电检测电路、CPU电路、基于RS-485通信模块和保护电路四个部分组成。软件部分是必不可少的，漏电检测电路中用来检测漏电流，CPU电路中用来主控电路，键盘与显示电路用来查看电路的信息，在通信模块中用来传递信息。此系统所需要专利费用的，其功耗低、成本低可靠性高，实施能力比较强。
目 录
第一章 漏电断路器在线监测研究的背景和意义 1
1.1漏电断路器在线检测研究的背景 1
1.2漏电断路器在线检测研究的意义 1
第二章 漏电断路器在线监测研究的任务 3
2.1断路器控制器的介绍 3
2.2断路器在线监测漏电流 3
2.3系统实现的主要功能 4
2.4系统分析 4
2.5系统的方案 5
2.6系统的目标 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1 主控电路 8
3.2 漏电检测电路 8
3.3显示与键盘电路 10
3.4 RS—485电路 11
3.5电源电路 13
第四章 系统软件设计 16
4.1开发工具IAR Embedded Workbench 介绍 16
4.3 漏电检测电路的程序设计 18
4.4通信RS485程序设计 19
4.5键盘与显示程序 20
第五章 调试运行结果 21
5.1硬件测试 21
5.2软件测试 22
5.3测试结果 23
第六章 结论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录1：系统硬件总电路图 28
附录2：系统软件总程序 29
第一章 漏电断路器在线监测研究的背景和意义
1.1漏电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
断路器在线检测研究的背景
在当今社会的高速发展下，电在我们的生活中扮演了不可缺失的角色，它不仅带给我们光明而且给我们的生活带来了方便。然而万事有利弊，在它带给我们便利的同时，也给我们带来了难以避免的麻烦—漏电。其危害主要体现在以下四个方面:(1)当工作人员或者普通人有意无意的碰触到漏电或者电缆时事故甚至死亡。（2）漏电过程中如果碰到铁的东西会产生火花，旁边有人的情况有可能会发生致命的危险，如果周围有瓦斯，那么情况更糟糕，极有可能触发瓦斯爆炸。（3）漏电的闭合回路中有电位差，如果雷管两端连接不同的两点，那么很有可能会发生爆炸。（4）如果是电器类器材漏电的情况下，人员没能及时切断电源，极有可能会烧毁器材，严重的发生火灾或者爆炸。这仅仅是一部分的危害，如何才能避免这种不必要的伤亡和损失？如果有一种设备能避免漏电的情况，那么我们的生活就会多一分安全与便利。因此，产生了漏电保护器。漏电保护器的主要功能是保护人员的人身安全和设备的正常运行，其工作工作原理是当设备发生漏电的情况时，漏电保护器及时将漏出的电导入地下，以防接触人或者设备，造成我们不愿看到的后果。那么为什么会发生剩余电流的现象呢？从电源三个线圈的端头引出三根导线后，再从中性点引出一根导线，二者一起穿过零序电流互感器CT，或者在中性线放零序电流互感器CT，一次检验电流总和，也就是我们所说的剩余电流。如果电路中设备没有出现漏电或者接地故障而且电流的负荷没有出现正负情况，那么我们说侧中瞬时电流的矢量和为零，用公式表达为Ia+Ib+Ic+IN=0，当二次线圈中感应电流IL=0时，电流互感器中产生的磁通量为0,。当目标电路绝缘时，负载侧产生对地面泄载电流，此时零序电流互感器显示的电流的矢量和不为零，公式表示为Ia+Ib+Ic+IN≠0，电流互感器中产生的磁通量也不为0，进而，零序电流便会因此产生感应电流，也就是IL≠0.漏电断路器的主要组成部分有零序电流互感器CT，漏电检测电路，脱扣器等。当人无意碰触到电流或者电路有漏电现象时，只要漏出的电量达到漏电动作电流值，零序电流互感器就会发出指示，通过集成电路处理后，将其放大输送给CUP，CUP输出驱动信号切断漏电脱扣器之间的连接，进而切断电路阻断漏出的电流构成循环电路，防止触电漏电。
1.2漏电断路器在线检测研究的意义
我们根据漏出电流产生的后果设计出了一项研究智能断路器。并且包含硬件结构和软件结构。经多次试验，研究发现，我们设计的漏电断路器安全，可靠，拥有高质量的保证，能在突发状况来临前有效避免人员损伤或者设备损坏，此项研究完全符合国家标准。用电设备在我们身边随处可见，它不单单是带给我们方便，它同时也像一个定时炸弹一样威胁着我们的生活，如果我们不对漏电系统或者设备进行处理，那么威胁的不仅仅是人类财产，就连我们的人身安全都无法保证。智能型漏电断路器能够精确的判断出电路异常和发现电路出现的故障，从而有效的预防设备因漏电控制不当引起的建筑物和设备火灾。因此，在建筑物周围或者有可能发生火灾事故的地方的电源进线处或者线路中安装智能型漏电断路器是非常有必要的。
此次设计是电流型漏电断路器，电流型漏电断路器是保证流过保护器的正负两条线路的电流基本一致（存在漏电时电流差产生的磁力不一致就自动跳闸），把RS485放在装置中起到连接作用，不仅能提高设备的敏锐程度，而且功能更加丰富，因此这种设备在现实中使用的人越来越多。
就漏电带给我们的危害而言，拥有一项避免漏电的发明装置我们势在必行，此项发明使我们的生活有一个质的转变的意义。
第二章 漏电断路器在线监测研究的任务
2.1断路器控制器的介绍
智能型漏电断路器能够同时实行剩余电流、短路、过压、欠压等故障的检测、分析、报警，其主要功能有：（1）对剩余电流的检测和保护，当设备漏电时，断路器迅速检测，单片机接收到后马上运算并立刻判断，当剩余电流达到一定值时，驱动晶匣管，连通电磁脱扣器装置，使断路器跳闸，从而达到保护电路防止漏电造成危害的作用。（2）对动作电流起到保护作用，可以调动分段时间：在保护电流时，可将电流的动作值设置在3001000mA，分段时间可以设为0.6s，当二级保护时，动作电流可以控制在200mA，分段时间设为0.3s。如此设置我们就不用担心会发生因为跳闸引起大面积停电的现象。（3）能够快速准确分别剩余电流和缓变剩余电流，进而识别漏电还是触电。缓变与突变漏电的识别适用于我国农村地带，并且在农村得到广泛使用，对农村的安全用电提供了很好的保证。（4）当过电流时有长延时、短延时和短路瞬时的作用，对电路起到保护的功能。能够精确快速对漏电电流、过电流长延时、过电流短延时和瞬时的整合以及预防。（5）可以显示发生故障地点的地址、类型、以及发生时间和漏电电流值。可以记载大量历史故障并保存，直到收到指示删除。（6）采用RS485技术来使用户通过总线和主机构成监控系统，对用户的用电情况随时进行检查以及接通或断开用户的用电，远程控制断路器的参数情况。
2.2断路器在线监测漏电流
判断电路是否漏电的原理是：漏电保护器，通过它所检测出的对于电源来说就是所谓的“流入”与“流出”，因为电源上的流出点就是火线上所通过的电流，同理可以知道电源上的流入点就是零线上所通过的电流，如果电路一切正常没有发生漏电时，那么流入与流出电源的值大小是相等的，并且方向相反，但是若电路中发生漏电时，零线上流回电源的电流值应该小于从电源流入用电电路的电流值，一旦达到30mA时保护器就要开始工作，同时切断零线与火线。
目 录
第一章 漏电断路器在线监测研究的背景和意义 1
1.1漏电断路器在线检测研究的背景 1
1.2漏电断路器在线检测研究的意义 1
第二章 漏电断路器在线监测研究的任务 3
2.1断路器控制器的介绍 3
2.2断路器在线监测漏电流 3
2.3系统实现的主要功能 4
2.4系统分析 4
2.5系统的方案 5
2.6系统的目标 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1 主控电路 8
3.2 漏电检测电路 8
3.3显示与键盘电路 10
3.4 RS—485电路 11
3.5电源电路 13
第四章 系统软件设计 16
4.1开发工具IAR Embedded Workbench 介绍 16
4.3 漏电检测电路的程序设计 18
4.4通信RS485程序设计 19
4.5键盘与显示程序 20
第五章 调试运行结果 21
5.1硬件测试 21
5.2软件测试 22
5.3测试结果 23
第六章 结论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录1：系统硬件总电路图 28
附录2：系统软件总程序 29
第一章 漏电断路器在线监测研究的背景和意义
1.1漏电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
断路器在线检测研究的背景
在当今社会的高速发展下，电在我们的生活中扮演了不可缺失的角色，它不仅带给我们光明而且给我们的生活带来了方便。然而万事有利弊，在它带给我们便利的同时，也给我们带来了难以避免的麻烦—漏电。其危害主要体现在以下四个方面:(1)当工作人员或者普通人有意无意的碰触到漏电或者电缆时事故甚至死亡。（2）漏电过程中如果碰到铁的东西会产生火花，旁边有人的情况有可能会发生致命的危险，如果周围有瓦斯，那么情况更糟糕，极有可能触发瓦斯爆炸。（3）漏电的闭合回路中有电位差，如果雷管两端连接不同的两点，那么很有可能会发生爆炸。（4）如果是电器类器材漏电的情况下，人员没能及时切断电源，极有可能会烧毁器材，严重的发生火灾或者爆炸。这仅仅是一部分的危害，如何才能避免这种不必要的伤亡和损失？如果有一种设备能避免漏电的情况，那么我们的生活就会多一分安全与便利。因此，产生了漏电保护器。漏电保护器的主要功能是保护人员的人身安全和设备的正常运行，其工作工作原理是当设备发生漏电的情况时，漏电保护器及时将漏出的电导入地下，以防接触人或者设备，造成我们不愿看到的后果。那么为什么会发生剩余电流的现象呢？从电源三个线圈的端头引出三根导线后，再从中性点引出一根导线，二者一起穿过零序电流互感器CT，或者在中性线放零序电流互感器CT，一次检验电流总和，也就是我们所说的剩余电流。如果电路中设备没有出现漏电或者接地故障而且电流的负荷没有出现正负情况，那么我们说侧中瞬时电流的矢量和为零，用公式表达为Ia+Ib+Ic+IN=0，当二次线圈中感应电流IL=0时，电流互感器中产生的磁通量为0,。当目标电路绝缘时，负载侧产生对地面泄载电流，此时零序电流互感器显示的电流的矢量和不为零，公式表示为Ia+Ib+Ic+IN≠0，电流互感器中产生的磁通量也不为0，进而，零序电流便会因此产生感应电流，也就是IL≠0.漏电断路器的主要组成部分有零序电流互感器CT，漏电检测电路，脱扣器等。当人无意碰触到电流或者电路有漏电现象时，只要漏出的电量达到漏电动作电流值，零序电流互感器就会发出指示，通过集成电路处理后，将其放大输送给CUP，CUP输出驱动信号切断漏电脱扣器之间的连接，进而切断电路阻断漏出的电流构成循环电路，防止触电漏电。
1.2漏电断路器在线检测研究的意义
我们根据漏出电流产生的后果设计出了一项研究智能断路器。并且包含硬件结构和软件结构。经多次试验，研究发现，我们设计的漏电断路器安全，可靠，拥有高质量的保证，能在突发状况来临前有效避免人员损伤或者设备损坏，此项研究完全符合国家标准。用电设备在我们身边随处可见，它不单单是带给我们方便，它同时也像一个定时炸弹一样威胁着我们的生活，如果我们不对漏电系统或者设备进行处理，那么威胁的不仅仅是人类财产，就连我们的人身安全都无法保证。智能型漏电断路器能够精确的判断出电路异常和发现电路出现的故障，从而有效的预防设备因漏电控制不当引起的建筑物和设备火灾。因此，在建筑物周围或者有可能发生火灾事故的地方的电源进线处或者线路中安装智能型漏电断路器是非常有必要的。
此次设计是电流型漏电断路器，电流型漏电断路器是保证流过保护器的正负两条线路的电流基本一致（存在漏电时电流差产生的磁力不一致就自动跳闸），把RS485放在装置中起到连接作用，不仅能提高设备的敏锐程度，而且功能更加丰富，因此这种设备在现实中使用的人越来越多。
就漏电带给我们的危害而言，拥有一项避免漏电的发明装置我们势在必行，此项发明使我们的生活有一个质的转变的意义。
第二章 漏电断路器在线监测研究的任务
2.1断路器控制器的介绍
智能型漏电断路器能够同时实行剩余电流、短路、过压、欠压等故障的检测、分析、报警，其主要功能有：（1）对剩余电流的检测和保护，当设备漏电时，断路器迅速检测，单片机接收到后马上运算并立刻判断，当剩余电流达到一定值时，驱动晶匣管，连通电磁脱扣器装置，使断路器跳闸，从而达到保护电路防止漏电造成危害的作用。（2）对动作电流起到保护作用，可以调动分段时间：在保护电流时，可将电流的动作值设置在3001000mA，分段时间可以设为0.6s，当二级保护时，动作电流可以控制在200mA，分段时间设为0.3s。如此设置我们就不用担心会发生因为跳闸引起大面积停电的现象。（3）能够快速准确分别剩余电流和缓变剩余电流，进而识别漏电还是触电。缓变与突变漏电的识别适用于我国农村地带，并且在农村得到广泛使用，对农村的安全用电提供了很好的保证。（4）当过电流时有长延时、短延时和短路瞬时的作用，对电路起到保护的功能。能够精确快速对漏电电流、过电流长延时、过电流短延时和瞬时的整合以及预防。（5）可以显示发生故障地点的地址、类型、以及发生时间和漏电电流值。可以记载大量历史故障并保存，直到收到指示删除。（6）采用RS485技术来使用户通过总线和主机构成监控系统，对用户的用电情况随时进行检查以及接通或断开用户的用电，远程控制断路器的参数情况。
2.2断路器在线监测漏电流
判断电路是否漏电的原理是：漏电保护器，通过它所检测出的对于电源来说就是所谓的“流入”与“流出”，因为电源上的流出点就是火线上所通过的电流，同理可以知道电源上的流入点就是零线上所通过的电流，如果电路一切正常没有发生漏电时，那么流入与流出电源的值大小是相等的，并且方向相反，但是若电路中发生漏电时，零线上流回电源的电流值应该小于从电源流入用电电路的电流值，一旦达到30mA时保护器就要开始工作，同时切断零线与火线。
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