1　單片微處理器簡介 單片微處理器又稱單片機，它是將組成微型計算機的各個功能部件，例如中央處理器CPU、數據存貯器RAM、程序存貯器ROM、輸入輸出電路I/O、定時/計數電路TCC、中斷控制電路INT等電路集成在一塊芯片中，在應用時單塊芯片即可構成一個完整的微型計算機系統的微處理器芯片。大部分單片微處理器只能處理數字信號，模擬信號需先進行A/D變換將其數字化后才能進行處理。 單片微處理器的出現，為工業自動化控制、智能化儀器儀表等方面開辟了廣闊的道路，而將單片微處理器應用于漏電保護開關是提高漏電保護開關產品質量，降低生產成本，提高產品品位的有效途徑。 2　目前漏電保護開關產品存在的缺點 目前多數漏電保護開關是電子電路構成的，其中有關時間控制電路及合閘次數控制電路大多數采用RC定時電路，而長時間RC定時電路需采用大容量的電容器，生產廠家考慮到成本原因一般采用電解電容器。相比較而言，電解電容器是穩定性與可靠性較差的電子元器件，電解電容的容量及漏電流不但與溫度有關，還與電解電容使用時的工作狀態有關，而且還與貯存期長短和貯存溫度有關，電解電容器在精確電子電路設計中是最難把握的元器件。 目前交流電網使用的漏電保護開關，特別是作為總保與分保使用的漏電保護開關廣泛采用鑒相鑒幅技術，鑒相鑒幅漏電保護開關具有各相突變動作靈敏度與線路固有漏電流的幅度及相位無關，突變漏電動作電流靈敏度與緩變漏電動作電流靈敏度可分別設置，整機抗干擾能力強、適用范圍廣等特點。 鑒相鑒幅漏電保護開關一般設置三組突變量檢測電路，還需要三相抽樣脈沖形成電路、緩變電流檢測電路、重合閘及脫扣閉鎖電路等，其各電路之間邏輯關系復雜；鑒相鑒幅漏電保護開關存在著大量與時間及與次數有關的電路，例如漏電保護開關的分斷時間控制電路、重合閘間隔時間控制電路、重合閘次數控制電路、三相抽樣脈沖形成電路等。由于鑒相鑒幅漏電保護開關電路復雜、需調整元件多、使用RC定時電路，特別是使用電解電容的RC定時電路，是造成目前鑒相鑒幅漏電保護開關生產過程工藝控制困難、生產效率較低、產品性能不十分穩定的主要原因。 3　單片微處理器在漏電保護開關中的應用 單片微處理器的工作原理與其特點是： （1） 用0、1兩種電平表示二進制數字信息，擅長于處理數字信號。 （2） 具有邏輯判斷功能，也就是我們常說的具有“智能”。 （3） 微處理器是在程序的控制下分時工作的，但其工作時鐘很快，在較短的時間內可完成不同的任務。 一般說來，凡是需要邏輯運算、邏輯判斷、數制轉換、開關量控制、定時計數的地方，均可應用單片微處理器。 根據單片微處理器擅長于作邏輯運算、邏輯判斷與進行定時和計數、開關量控制工作的特點，單片微處理器在漏電保護開關中的應用一般有兩種方案。 第一種方案是保留原漏電保護開關的信號放大、閥值檢測等部件，僅將邏輯判斷電路與定時和計數電路數字化，將零序TA將線路中的剩余電流信號轉換成電壓信號，經信號放大電路放大后送入三組鑒相鑒幅電路。三組鑒相鑒幅電路在單片微處理器A、B、C輸出的控制下，分別采樣并比較特定時刻的剩余電流值，在剩余電流變化且達到閥值時，鑒相鑒幅電路輸出信號到單片微處理器。單片微處理器根據輸入的信號進行邏輯判斷，在符合某相漏電流突變增加且達到額定時間值時，輸出信號到執行電路控制脫扣操作。 緩變電流檢測電路在剩余電流達到或超過額定值時輸出信號到單片微處理器，單片微處理器在緩變電流信號達到或超過額定時間值時輸出信號到執行電路控制脫扣操作。 單片微處理器根據電源電路提供的交流電源時基信號從A、B、C端分時輸出三組鑒相鑒幅電路所需的采樣控制信號。 第二種單片微處理器控制的鑒相鑒幅漏電保護開關方案是將漏電保護開關零序TA拾取的剩余電流放大后即進行A/D變換，將模擬量的剩余電流數字化后進入單片微處理器，其變化的剩余電流閥值檢測，邏輯判斷與定時、計次均由單片微處理器處理，此方案又可稱為全數字化方案。全數字化方案鑒相鑒幅漏電保護開關特別是選擇帶A/D變換部件的單片微處理器時，整體電路更為簡潔，生產過程調試工作量更為減少，漏電保護開關的穩定性更為可靠，但其單片微處理器芯片價格較高。 4　漏電保護開關中使用單片微處理器注意事項 單片微處理器技術上已比較成熟，在工業自動化控制、智能化儀器儀表、家用電器等方面應用已十分普及，但在漏電保護開關中運用尚不多。原因是單片微處理器在漏電保護開關中運用時存在一些特殊情況，主要是漏電保護開關運行環境電氣干擾較強，出于生產成本原因，漏電保護開關不可能在硬件上增加很多的抗干擾措施，因而造成產品在實驗室環境工作完全正常，在現場實地工作時頻繁出現程序跑飛、程序鎖死等現象和出現功能混亂的情況。漏電保護開關使用單片微處理器時需注意的事項主要有以下幾個方面： （1） 選擇合適型號與規格的單片微處理器。目前國內流行的單片微處理器有十數種，規格型號有上百種，漏電保護開關選用單片微處理器型號與規格，特別是設計階段對單片微處理器的I/O口數量、程序存貯器、數據存貯器容量須適當留有余地，并考慮到與以后產品的兼容。在其單片微處理器功能方面一般是夠用就行。 （2） 能用軟件完成的任務盡量不要由硬件完成，充分發揮單片微處理器可以以軟代硬的特點。 （3） 啟用WATCHDOG（看門定時器）電路。啟用WATCHDOG電路后，在單片微處理器程序跑飛、陷于死循環時可及時將程序返回，再加以軟件冗余技術及糾錯措施，可充分提高系統工作的可靠性。 （4） 精心設計印刷電路板。在漏電保護開關的印刷電路板排板方面多下功夫，合理分開模擬電路與數字電路的走線與接地、分開大電流、小電流回路與走線，可起到事半功倍的抗干擾效果。 5　結論 采用單片微處理器處理漏電保護開關中有關邏輯判斷、時間及次數等參數，對提高漏電保護開關的穩定性與可靠性、簡化生產工藝、降低整機綜合成本等均有極大的積極意義。漏電保護開關采用微處理器后，具有智能化及數據長時期記憶功能，可方便地控制多路漏電保護開關系統與顯示交流電源系統的電壓、電流、頻率等參量，還可顯示漏電保護開關的目前工作狀態、漏電保護開關的歷史工作狀態等功能，并具有友好的人機界面，可以以較低的代價，較大地提高漏電保護開關性能，既提高了供電質量與減少了供電管理者的無效勞動，也進一步提高了漏電保護開關的投運率，同時可獲得較明顯的經濟效益。