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摘要：现有漏电保护器可以通过电流或电压检测发现和处理漏电问题，但具备的功能有限，无法为低压线路或设备提供全方位保障。基于此，通过分析保护器电路原理，提出了新型漏电保护器电路设计方案，并根据保护器动作问题完成了故障报警电路设计，实现了保护器自检功能，通过远程报警增强漏电保护器工作的可靠性。
关键词：故障报警;漏电保护器;电路设计
引言：在用电设备广泛分布的背景下，設备因漏电损坏和引发火灾的几率逐渐增加，在人员偶然接触的情况下还可能造成伤亡事故，因此需要设计漏电保护器提供漏电保护，有效预防事故发生。而市面上常见的漏电保护器可以为低压线路或设备过载、漏电、短路等提供保护，但在保护器发生故障时将出现保护失效情况，因此应提出科学电路设计方案，有效解决相关问题。
1漏电保护器电路原理分析
针对低压配电网和特定负载设备，漏电保护器可以利用漏电传感器实时采集三相四线配网电流和电压信号，根据环境条件合理设定保护阈值。如在提供台区总保护时，可以将剩余电流动作值设定在500～1000mA之间，分断时间为0.5s，发现超阈值确定将控制断路器动作，实现输出断开。在电压监测方面，可以根据电压大小进行判断，如比标准电压一半高或低，将触过压或欠压保护，避免线路或设备受损[1]。通过检测、判断异常电流或电压信号，漏电保护器能够通过执行机构实现保护动作。根据采集到的电流大小，可以确定故障原因和位置，提供告警信息，为人员开展线路维修工作提供依据。在电网设施较差的地区，低压配电网容易出现三相不平衡泄漏电流，需要在配变低压侧、进入集表箱和用户电源侧分别安装漏电保护器，在检测发现漏电流达到一定值后迅速切断主干线，以免引发设备或线路损坏。
2带故障报警的漏电保护器电路设计
2.1保护器电路设计
设计漏电保护器，应认识到传统漏电保护器采取串口通信方式与上位机通信，不仅布线麻烦，采用的单片机处理速度也较慢，同时仅能提供单一接口，无法实现功能扩展。针对这一情况，需要设计新型保护器电路，使设备在提供各种保护功能的同时，为远程监测、故障定位等功能实现提供支持。从总体上来看，需要以ARM微处理器为核心，通过连接漏电流采集电路、三相电压采集电路、断路器驱动开关电路、复位电路、电源电路、液晶显示电路等多个电路实现线路或设备异常状况和故障监测。通过无线通信模块，可以将各种信息上传，实现设备远程控制。采用ARM微处理器，可以选用PIC16F877单片机，拥有精简指令集和多种外设结构，可以扩展多种功能，同时凭借高性能加快各种数据处理，为保护器快速反应提供支持[2]。在接收各种信号时，单片机可以体现较强抗干扰能力，可以达到漏电保护设计的可靠性要求。在采集电路设计上，需要配备三相电压互感器，通过CT对电流矢量和进行检测，及时发现负荷不平衡情况。ARM根据采集的信号，可以通过开关电路驱动断路器动作。电路发生绝缘故障，零序电流互感器将出现矢量和不为零情况，达到动作电流值将通过二次绕组直接输出信号，控制执行机构动作。设计开关电路，可以通过机械驱动装置提供常开或常闭触点，对断路器动作进行控制。在接收到处理器漏电保护指令时，通过使断路器电磁线圈动作将电路切断。设计复位电路，可以在故障解除后将断路器复位，确保线路能够正常运行。此外，设计无线通信模块，利用无线网络将互感器监测到的数值传递至监控平台或移动终端，为人员管理提供依据。
2.2保护器动作问题
在保护器工作过程中，需要先通过采集电路完成线路或设备电流、电压信号采集，发送至微处理器进行判断，在确定达到漏电保护限值时发出控制指令，通过开关电路驱动断路器动作。根据触头状态，可以确定断路器为开关还是闭合状态，并将结果通过通信模块发送至远端服务器，根据寄存的物理地址确定异常点位或故障位置。而每个采样端包含两个输入端，分别连接中心线和三相电的相线，可以构成回路。对配电低压侧的六个输入端的采样值进行判断，需要通过微处理器比较确认保护器开关状态，发送低压侧缺相、停电、接地等不同告警信号，经过综合分析发送控制指令[3]。在整个过程中，通过电流互感器对电流零陷和火线中的电流向量和进行检测，正常应为零，发生漏电流意味着平衡被破坏，导致次级线圈出现剩余电流。通过漏电检测，确认超出阈值后向开关器件晶闸管发出信号，使其导通，相线流过线圈促使驱动机械装置将断路器断开。而一旦出现触头粘连、线圈损坏或电源故障，就会导致保护动作无法正常执行，引发设备功能失效问题。针对这一情况，需要在保护器电路中增设故障报警电路，实现保护器自检功能，在发现保护器故障时及时发出报警，提醒人员处理，以免设备在漏电发生后无法正常发挥作用。
2.3故障报警电路设计
围绕保护器动作可能失效的问题，需要在原电路基础上增设故障检测回路实现保护器自检功能，即分别设计触头检测、线圈检测和电源电路检测电路，发现任意电路信号出现异常将发出报警。
2.3.1触头检测
在触头状态检测方面需要实施动态检测，在线路发生漏电情况时断路器无动作，故障报警电路将迅速识别并报警。考虑到线路电压、电流并不稳定，单纯通过检测漏电和断路器动作可能出现误报问题，需要增设同步计数器统计机构未动作次数，并设定限值辅助判断。选用16进制的异步计数器74LS169对漏电次数进行计数，芯片功能简单，成本和功耗较低。通过连接微处理器，可以接收判断得到的漏电信号，到达累积次数发出报警。在漏电检测过程中，检测到漏电故障但机械机构并未动作，为防止电压检测芯片因电压过高受损，需要在电路中设计二极管，配合电阻加强线圈中电流感应。计数器看成是加法计数器，将引脚1上拉可以使初始值为零，每次根据感应到的漏电信号加1。将输出连接至拨码开关上，可以完成阈值设定。从灵敏度角度进行考量，可以设定为累计4次进行报警。在发生漏电后，如果触头能够正常断开，断路器能够将线路切断，电路不会感应到漏电信号，因此计数器不会计数。反之，断路器无法正常动作，电路将记录漏电次数，并根据门限值发送报警指令。 2.3.2线圈检测
在线圈和电源检测方面，需要采用静态检测方案，根据线路通电状态判断回路是否工作。发现任一回路不工作，将通过报警装置发送信号。在线圈检测方面，設计的电路需要利用二极管限制线圈中流过的电流，与另一个二极管构成稳压电源，对电路进行稳压，以免电路中三极管的基极电压过高，导致电路元器件烧损。正常情况下，线圈未烧损，电路中的电容处于高电平，受三极管特性影响，电路不会导通，电流不会流过报警装置。但线圈一旦损坏，电容将处于低电平，三极管将被导通，促使报警装置工作。
2.3.3电源检测
检测保护器的电源功能是否正常，可以采用由电阻和三极管构成的简单测试电路。将三极管与电源连接，在电源可以正常输出电压的情况下，三极管不会导通，报警装置所在电路不通电。反之电源出现故障，三极管将处于导通状态，报警装置中有电流流过，从而发出报警。无论是线圈或电源发生故障，保护器都将处于故障状态，因此要求电路能否即刻报警。报警装置可以与微处理器构成通信系统，通过远程方式将保护器状态发送至远端服务器，在监控中心平台上显示，提醒人员及时处理。
2.4电路设计效果
从电路设计效果来看，应用上述漏电保护器为低压配电网线路和设备提供保护，能够在检测到漏电信号超出限值时及时控制断路器通断，保证配电网正常运行的同时，通过向远端传递告警信息提醒人员处理。而在漏电保护器自身发生故障的情况下，可以通过自检及时发现线圈和电源故障，并在检测到漏电信号但断路器未动作时计数，超出设定限值时判断为触头故障，避免了误报情况的发生。根据保护器电路发送的告警、报警信息，人员可以及时进行故障定位，高效开展线路检修工作，防止因漏电引发各种安全事故，对配电网的安全、可靠和经济运行具有重要意义。
结论：作为低压保护电气，要求漏电保护器能够正常提供多种保护功能的同时，可以辅助人员进行故障定位，提醒人员及时进行故障处理。设计带故障报警功能的保护器，能够实现设备自检功能，提高保护器工作的可靠性，有效发挥漏电保护技术作用。因此相信随着漏电保护器在配电网中地位的日渐提升，设计的电路可以获得较好应用前景，为推动电力事业的健康发展提供有力技术支撑。
参考文献：
[1]邵莹.建筑电气施工中的漏电保护技术初探[J].四川水泥，2021（08）：129-130.
[2]贺伟.漏电保护器在低压供电线路中的选择与应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（08）：144-145.
[3]刘吉.建筑电气工程施工中的漏电保护技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2020（08）：4.
关键词：故障报警;漏电保护器;电路设计
引言：在用电设备广泛分布的背景下，設备因漏电损坏和引发火灾的几率逐渐增加，在人员偶然接触的情况下还可能造成伤亡事故，因此需要设计漏电保护器提供漏电保护，有效预防事故发生。而市面上常见的漏电保护器可以为低压线路或设备过载、漏电、短路等提供保护，但在保护器发生故障时将出现保护失效情况，因此应提出科学电路设计方案，有效解决相关问题。
1漏电保护器电路原理分析
针对低压配电网和特定负载设备，漏电保护器可以利用漏电传感器实时采集三相四线配网电流和电压信号，根据环境条件合理设定保护阈值。如在提供台区总保护时，可以将剩余电流动作值设定在500～1000mA之间，分断时间为0.5s，发现超阈值确定将控制断路器动作，实现输出断开。在电压监测方面，可以根据电压大小进行判断，如比标准电压一半高或低，将触过压或欠压保护，避免线路或设备受损[1]。通过检测、判断异常电流或电压信号，漏电保护器能够通过执行机构实现保护动作。根据采集到的电流大小，可以确定故障原因和位置，提供告警信息，为人员开展线路维修工作提供依据。在电网设施较差的地区，低压配电网容易出现三相不平衡泄漏电流，需要在配变低压侧、进入集表箱和用户电源侧分别安装漏电保护器，在检测发现漏电流达到一定值后迅速切断主干线，以免引发设备或线路损坏。
2带故障报警的漏电保护器电路设计
2.1保护器电路设计
设计漏电保护器，应认识到传统漏电保护器采取串口通信方式与上位机通信，不仅布线麻烦，采用的单片机处理速度也较慢，同时仅能提供单一接口，无法实现功能扩展。针对这一情况，需要设计新型保护器电路，使设备在提供各种保护功能的同时，为远程监测、故障定位等功能实现提供支持。从总体上来看，需要以ARM微处理器为核心，通过连接漏电流采集电路、三相电压采集电路、断路器驱动开关电路、复位电路、电源电路、液晶显示电路等多个电路实现线路或设备异常状况和故障监测。通过无线通信模块，可以将各种信息上传，实现设备远程控制。采用ARM微处理器，可以选用PIC16F877单片机，拥有精简指令集和多种外设结构，可以扩展多种功能，同时凭借高性能加快各种数据处理，为保护器快速反应提供支持[2]。在接收各种信号时，单片机可以体现较强抗干扰能力，可以达到漏电保护设计的可靠性要求。在采集电路设计上，需要配备三相电压互感器，通过CT对电流矢量和进行检测，及时发现负荷不平衡情况。ARM根据采集的信号，可以通过开关电路驱动断路器动作。电路发生绝缘故障，零序电流互感器将出现矢量和不为零情况，达到动作电流值将通过二次绕组直接输出信号，控制执行机构动作。设计开关电路，可以通过机械驱动装置提供常开或常闭触点，对断路器动作进行控制。在接收到处理器漏电保护指令时，通过使断路器电磁线圈动作将电路切断。设计复位电路，可以在故障解除后将断路器复位，确保线路能够正常运行。此外，设计无线通信模块，利用无线网络将互感器监测到的数值传递至监控平台或移动终端，为人员管理提供依据。
2.2保护器动作问题
在保护器工作过程中，需要先通过采集电路完成线路或设备电流、电压信号采集，发送至微处理器进行判断，在确定达到漏电保护限值时发出控制指令，通过开关电路驱动断路器动作。根据触头状态，可以确定断路器为开关还是闭合状态，并将结果通过通信模块发送至远端服务器，根据寄存的物理地址确定异常点位或故障位置。而每个采样端包含两个输入端，分别连接中心线和三相电的相线，可以构成回路。对配电低压侧的六个输入端的采样值进行判断，需要通过微处理器比较确认保护器开关状态，发送低压侧缺相、停电、接地等不同告警信号，经过综合分析发送控制指令[3]。在整个过程中，通过电流互感器对电流零陷和火线中的电流向量和进行检测，正常应为零，发生漏电流意味着平衡被破坏，导致次级线圈出现剩余电流。通过漏电检测，确认超出阈值后向开关器件晶闸管发出信号，使其导通，相线流过线圈促使驱动机械装置将断路器断开。而一旦出现触头粘连、线圈损坏或电源故障，就会导致保护动作无法正常执行，引发设备功能失效问题。针对这一情况，需要在保护器电路中增设故障报警电路，实现保护器自检功能，在发现保护器故障时及时发出报警，提醒人员处理，以免设备在漏电发生后无法正常发挥作用。
2.3故障报警电路设计
围绕保护器动作可能失效的问题，需要在原电路基础上增设故障检测回路实现保护器自检功能，即分别设计触头检测、线圈检测和电源电路检测电路，发现任意电路信号出现异常将发出报警。
2.3.1触头检测
在触头状态检测方面需要实施动态检测，在线路发生漏电情况时断路器无动作，故障报警电路将迅速识别并报警。考虑到线路电压、电流并不稳定，单纯通过检测漏电和断路器动作可能出现误报问题，需要增设同步计数器统计机构未动作次数，并设定限值辅助判断。选用16进制的异步计数器74LS169对漏电次数进行计数，芯片功能简单，成本和功耗较低。通过连接微处理器，可以接收判断得到的漏电信号，到达累积次数发出报警。在漏电检测过程中，检测到漏电故障但机械机构并未动作，为防止电压检测芯片因电压过高受损，需要在电路中设计二极管，配合电阻加强线圈中电流感应。计数器看成是加法计数器，将引脚1上拉可以使初始值为零，每次根据感应到的漏电信号加1。将输出连接至拨码开关上，可以完成阈值设定。从灵敏度角度进行考量，可以设定为累计4次进行报警。在发生漏电后，如果触头能够正常断开，断路器能够将线路切断，电路不会感应到漏电信号，因此计数器不会计数。反之，断路器无法正常动作，电路将记录漏电次数，并根据门限值发送报警指令。 2.3.2线圈检测
在线圈和电源检测方面，需要采用静态检测方案，根据线路通电状态判断回路是否工作。发现任一回路不工作，将通过报警装置发送信号。在线圈检测方面，設计的电路需要利用二极管限制线圈中流过的电流，与另一个二极管构成稳压电源，对电路进行稳压，以免电路中三极管的基极电压过高，导致电路元器件烧损。正常情况下，线圈未烧损，电路中的电容处于高电平，受三极管特性影响，电路不会导通，电流不会流过报警装置。但线圈一旦损坏，电容将处于低电平，三极管将被导通，促使报警装置工作。
2.3.3电源检测
检测保护器的电源功能是否正常，可以采用由电阻和三极管构成的简单测试电路。将三极管与电源连接，在电源可以正常输出电压的情况下，三极管不会导通，报警装置所在电路不通电。反之电源出现故障，三极管将处于导通状态，报警装置中有电流流过，从而发出报警。无论是线圈或电源发生故障，保护器都将处于故障状态，因此要求电路能否即刻报警。报警装置可以与微处理器构成通信系统，通过远程方式将保护器状态发送至远端服务器，在监控中心平台上显示，提醒人员及时处理。
2.4电路设计效果
从电路设计效果来看，应用上述漏电保护器为低压配电网线路和设备提供保护，能够在检测到漏电信号超出限值时及时控制断路器通断，保证配电网正常运行的同时，通过向远端传递告警信息提醒人员处理。而在漏电保护器自身发生故障的情况下，可以通过自检及时发现线圈和电源故障，并在检测到漏电信号但断路器未动作时计数，超出设定限值时判断为触头故障，避免了误报情况的发生。根据保护器电路发送的告警、报警信息，人员可以及时进行故障定位，高效开展线路检修工作，防止因漏电引发各种安全事故，对配电网的安全、可靠和经济运行具有重要意义。
结论：作为低压保护电气，要求漏电保护器能够正常提供多种保护功能的同时，可以辅助人员进行故障定位，提醒人员及时进行故障处理。设计带故障报警功能的保护器，能够实现设备自检功能，提高保护器工作的可靠性，有效发挥漏电保护技术作用。因此相信随着漏电保护器在配电网中地位的日渐提升，设计的电路可以获得较好应用前景，为推动电力事业的健康发展提供有力技术支撑。
参考文献：
[1]邵莹.建筑电气施工中的漏电保护技术初探[J].四川水泥，2021（08）：129-130.
[2]贺伟.漏电保护器在低压供电线路中的选择与应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（08）：144-145.
[3]刘吉.建筑电气工程施工中的漏电保护技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2020（08）：4.