1 引言
JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中7.6关于低压配电线路的保护，是强制性要求的，因此配电线路过负荷监控是必要的。7.6.1条规定“低压配电线路应根据不同故障类别和具体工程要求装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号”。因此，在配电设计中，大量采用各种类型的断路器，用于实现线路过负荷时的保护。
目前在配电设计中常用的有微型断路器、塑壳断路器、熔断器。其中微型断路器主要应用于家用及类似场所过电流保护，额定电流不超过125A;工业类场合使用的多为塑壳断路器，电流**可达1250A。根据GB 14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》、GB 10963.1-2005/IEC 60898-1：2002 《家用及类似电器装置用过电流保护断路器 第1部分：交流操作的断路器 》、GB 13539.1-2008/IEC 60269-1:2006 《低压熔断器 第1部分：基本要求 》对于设备要求如下特性，见表1
因此，我们需一种装置，能够针对不同类型的脱扣特性，在线路过负荷时，发出告警信号，提醒用户及时采取措施。
本文将要介绍的是一种ACM配电线路过负荷监控装置，以下简称ACM,，该装置在功能上除能够实现传统数显仪表的测量功能外，还能针对不同类型的线路特性，提供与之动作特性相对应的2段式报警功能，同时配有开关量状态输入，准确判断外部开关状态，还可配备通讯功能，实现遥测和遥控功能。其动作示意见图1。保护类型见表3。
ACM主要应用在配电线路回路中，不是末端保护，而微断一般应用于末端保护，因此两者在功能上不冲突。ACM用于过载报警，而短路保护由单磁塑壳断路器(仅具有短路保护)和熔断器来实现。
产品符合以下标准或规范：
GB 50054 《低压配电设计规范》
JGJ16-2008 《民用建筑电气设计规范》
GB14048.2-2008/IEC 60947-2:2006 《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》
GB10963.1-2005/IEC 60898-1：2002 《家用及类似电器装置用过电流保护断路器 第1部分：交流操作的断路器 》
GB13539.1-2008/IEC 60269-1:2006 《低压熔断器 第1部分：基本要求 》
2 电路设计原理
ACM的硬件电路包括主CPU芯片、电源、信号采集电路、人机交互单元、RS485通讯接口、开关量输入模块及继电器输出接口(图2)。
图 2 硬件电路框图
2.1 主控CPU
ACM的CPU采用ST公司的基于ARM Cortex-M3架构内核的32位处理器STM32F103R8T6，时钟频率**高可达72MHz，内置64K的Flash、20K的RAM、12位AD、4个16位定时器、3路USART通讯口等多种资源，具有极高的性价比。
2.2 电源
电源是一台设备能否正常、稳定、可靠工作的关键部分，ACM采用本公司常用的通用开关电源模块。该电源模块输入电压为AC85V～265V，输入频率45Hz～60Hz，具有多路隔离电压输出，满足多种功能对不同供电电压的要求。输出电压稳定、故障率小，输出纹波 <1%。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。
2.3 信号采集电路(图3)
信号采集电路采用互感器隔离输入，将交流信号抬高后，通过放大电路将信号进行放大，**后将采样信号送入CPU进行A/D转化。
图3 信号采集电路
2.4 人机交互单元
人机交互单元采用LCD液晶显示和按键输入。能够直观地显示测量参数和设置参数。用户可根据实际需要进行各种参数的设定设置。
2.5 RS485通讯接口
通讯接口模块采用通用的RS-485、Modbus RTU通讯规约，能实现遥测、遥控、遥信等功能，见图4。
图 4 通讯电路原理图
2.6 继电器输出接口
继电器输出接口(图5)是动作的执行机构，当出现故障时，继电器便会产生动作，发出报警信号。
图 5 继电器输出原理图
3 软件设计
ACM的软件流程主要包括A/D子程序、保护子程序、计算子程序、显示子程序、按键处理子程序、通讯子程序等子程序，由于程序内容较多，现给出主程序流程(图6)
图 6 主程序流程图
4 结构设计
监控装置的外型结构分为2种，见图7、图8。
图7结构采用的是微型断路器外型，体积小巧，LCD液晶显示。
图8采用的是分体式安装，主体控制单元采用DIN35mm导轨安装方式，显示单元采用嵌入式安装方式，由数据线与主体相连。点阵LCD显示，美观大方。
5 产品特点
监控装置采用真有效值的计算方法、可测量三相电流、三相电压、四象限有功、无功、功率因数、漏电流、频率、2～15次谐波等参数，在较宽的频率范围内实现了较高的精度。集成有多种类型断路器的动作特性。该装置集低压电测仪表的测量功能和线路监控功能于一体，是重要负荷回路理想的监控元件。
其主要技术指标见下表。
6 应用案例
ACM能应用于多种场合。下图为典型的应用案例。
在本应用案例中，ACM应用于塑壳断路器回路，其报警点分别为额定值的1.05倍和1.3倍。当线路中电流值达到所设额定值的1.05倍时，输出节点7、8闭合，使中间继电器KA1动作，点亮指示灯PGR;当线路中电流值达到所设额定值的1.3倍时，装置开始计时(计时时间5s～2h，可任意设定)，计时时间到，且电流未能回落，则输出节点9、10闭合，使中间继电器KA2动作，使声光报警器PG动作，从而起到报警作用。
7结语
ACM配电线路过负荷监控装置采用**的设计方案，能够针对不同的使用场合提供不同的报警点，产品稳定可靠，是理想的配电线路过负荷监控产品。
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