基于单片机的自供电过电流继电器的设计

基于单片机的自供电过电流继电器的设计

□陈珊珊

【内容摘要】自供电过电流继电器是目前相对先进的一种继电器，这种继电器是将单片机作为控制器的，我们都知道，单片机具有较强的数学运算能力，结合开关电源技术，再以单片机作为控制器，则取代了之前之间从自供电数字继电器，不

需要再使用直流屏和辅助电源等，使继电器进一步简化，方便使用。自供电过电流继电器的体积相对来说较小，而

且不需要进行维护，减少了维护费用，性能较为优良，可靠性也较高。本文主要通过这种继电器的硬件电路设计和

软件电路设计两方面来对其进行分析。

【关键词】单片机；自供电；过电流继电器；电路设计

【作者简介】陈珊珊（1982 ），重庆电子工程职业学院；研究方向：电气控制、电工理论及其新技术

由于我们之前使用的继电保护装置进行供电存在一些弊端，因此我们研究了这种基于单片机的自供电过电流继电器，它采用的控制器是具有较强数学运算能力的单片机，再结合当今的最先进的开关电源技术和电子技术，以期达到直接从电流互感器的二次侧获取电路工作的能量。从而使得电路获得正常进行工作的电源。当对电流信号进行调理后，再进行采样，之后便需要单片机来对电流的参数、接入地面的电流的大小、在必要时发出断路器的控制信号等。接下来我们便对这种基于单片机的自供电过电流继电器的硬件电路设计和软件电路设计两方面进行设计分析。

一、基于单片机的自供电过电流继电器的硬件电路设计

在对基于单片机的自供电过电流继电器的硬件电路设计进行分析的过程中，主要包括自供电电路设计和主体控制电路的设计。本文我们主要对硬件电路设计中的自供电电路设计进行分析。

对于自供电的电路设计的分析。通常，没有一个常规的变化，时刻都在无规律地变化着是电网负荷电流的一个重要特征。因此，如果我们想要在系统中及时获得电路正常工作所需要的能量，就要克服基于它的无规则变化这一特点的一些常规问题：在出现故障时，这种自供电继电器必须具备非常好的电流适应性。因为在故障时，一次侧电流会高出额定值的十几倍，但是在低负荷时，负荷电流是小于额定值的。因此，这种自供电继电器必须具备良好的电流适应性，才能在故障发生时及时应对。除此之外，从事这方面的工作人员都知道，在故障发生时，电路工作的能量在瞬时间的释放非常大，这就要恰当地处理好各个阶段电源能量的分配关系，以保证可靠的供电，使得系统仍然可以正常进行工作，不能对电路的正常工作产生影响。最后，由于电网负荷电流的无规则变化，导致它在驱动跳闸时的能量非常大，这就要求自供电电路无论在电流短路状态还是在低负荷的状态下都要稳定地从电路中获得跳闸所需要的工作能量。

由于电网负荷的无规则变化，产生的以上问题，在新的自供电电路中，要对以上问题一一克服，以确保电路工作的正常进行，保证电路可靠稳定的工作，解决方案是在设计这种自供电电路的过程中，依据最新的开关电源技术和开关电源理论以及功率器件的开关特性，直接从回路中获得能量，提供电路正常工作所需要的电源。两路电源是处于相互分离的状态，因此相互之间并不影响对方的工作，这就确保了电路系统的正常工作。

二、基于单片机的自供电过电流继电器的软件电路设计

由于驱动跳闸的能量非常大，因此要克服这个问题，就必须提供足够的跳闸能量，以保证系统的正常稳定的工作。这就需要自供电的电容量只有等继电保护，这样的软件设计主要包括主程序和中断服务的程序这两个大的部分。而主程序这一大部分又分为三个小的模块，分别是系统初始化及自检循环、主循环程序和故障处理程序。定时采样属于中断服务程序的一个部分。我们主要介绍系统初始化及其自检循环和定时采样中断程序及故障处理程序这三个部分的设计。

（一）系统初始化及其自动检验循环。在系统上电之后的一个重要的程序是对系统进行初始化和自动检查测验。因为洲区的数据是随机出现的，因此假如开放中断后马上投入启动元件，就容易导致启动元件的错误动作。为了避免导致启动元件的误动作，在系统上电后，首先要进行的便是对系统进行诸如串行口、堆栈指针设置等的初始化设置及检查测验，这些程序都进行完毕后，再开放中断，这就会避免导致启动元件的误动作。

（二）定时采样中断程序的设计。在定时采样中断程序的设计中，我们主要采用了具有极强数学运算能力的单片机作为控制器，在这种设计中，单片机发挥了重要的作用。在定时器采样中断的程序中，单片机定时器会及时发出相应的采样脉冲，这时，首先启动前一次的采样值进行一阶差分滤波，在进行了此项程序后，就需要依据傅氏算法来计算电流的有效参数并存储区供后续程序调用，从而判断是不是会发生三相电流突变量差的起动。如果发生起动标志加t，如果没有发生起动，则需要将起动标志清零。这样，我们便可以

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