專利名稱：數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提供數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的方法、設(shè)備以 及計算積4I序產(chǎn) 品。
背景技術(shù)：
在多種環(huán)境中可以提供用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)從 而用于反映兩個邏輯狀態(tài)之間的變化的時變信號(即本質(zhì)上是數(shù)字的信 號)，這些時變信號在這些環(huán)境中是不可靠的。這在例如用于控制電力過 程的系統(tǒng)(例如用于控制電功率的產(chǎn)生和傳輸?shù)南到y(tǒng)，即高壓功率傳輸和
產(chǎn)生系統(tǒng))中尤其如此，其中許多系統(tǒng)元件和用于控制這些系統(tǒng)元件的i殳 備都可能提供在受污染的或潮濕的環(huán)境中。
例如，即使當(dāng)位于這種受污染的或潮濕的環(huán)境中的數(shù)字觸點變換器 (digital contact transducer)的觸點斷開時，該變換器仍可能提供較小的 電阻。如果用這樣的變換器來產(chǎn)生數(shù)字信號，該變換器可能事實上提供沒 有正確地反映想要的邏輯狀態(tài)的信號。這在電力傳輸系統(tǒng)中例如可導(dǎo)致電 力傳輸?shù)年P(guān)閉。這種變換器當(dāng)然應(yīng)該祐:設(shè)計為耐受環(huán)境中的潮濕。然而， 還必須考慮其他的方面，例如成本。因此不幸的是該問題無法被百分之百 避免。
如果系統(tǒng)中的引起信號產(chǎn)生的元件是浮動的或未接地或者被高阻抗 接地，例如這可以是在電力傳輸系統(tǒng)中使用電池系統(tǒng)的情況，接地故障可 以導(dǎo)致檢測到不能正確地表示所產(chǎn)生的信號的信號電平。
因此存在對這些種情況進行改進的需要。
US 6816816描述了一種變換器故障檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)將變換器測量 值轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換速率(slew rate)測量值，并確定這些測量值中哪一個是異 常的(如果有的話)。此時還通過將采樣的數(shù)字化的電壓樣本與定義的電 壓窗口進行比較來檢測轉(zhuǎn)換速率的變化。
CA 1102879描述了將與電力傳輸系統(tǒng)的電力線中的電^M目對應(yīng)的、慢速通道中的模擬數(shù)據(jù)和也與電力線中的電5iM目對應(yīng)的、快速通道的數(shù)據(jù) 進行比較。沒有關(guān)于邏輯狀態(tài)中的錯誤的論述。
因此需要對于檢測要由信號提供的邏輯狀態(tài)的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體而言旨在提供在數(shù)字信號檢測中的提高的可靠性。 根據(jù)本發(fā)明的原理，接收被模擬測量的信號的數(shù)字表示，該信號用于
在不同的時間點上(at various instances in time)占用兩個邏輯狀態(tài)。然 后確定該模擬信號電平是否變化。如果存在這樣的變化，進一步確定該變 化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件。在此第 一邏輯狀態(tài)變化條件基于 模擬信號電平的變化速度。如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定從 一個邏輯狀態(tài)到另 一個邏輯狀態(tài)的變化。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于提供在數(shù)字信號處理中的提 高的可靠性的方法，該方法改*要由這樣的信號提供的邏輯狀態(tài)進行的 檢測。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過用于提供在數(shù)字信號處理中的提 高的可靠性的方法得以解決，該方法包括以下步驟
-接收用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信號，
-對該信號執(zhí)行模擬測量，
—確定是否存在該模擬信號電平的變化，
-確定該變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件，其中第一邏輯狀態(tài)變 化條件基于模擬信號電平的變化速度，以及
-如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定存在從一個邏輯狀態(tài)到另 一個邏輯狀態(tài)的變化。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的 可靠性的設(shè)備，該設(shè)備改進對要由此類信號提供的邏輯狀態(tài)進行的檢測。
根據(jù)本發(fā)明的笫二方面，該目的通過用于提供在數(shù)字信號處理中的提 高的可靠性的設(shè)備得以解決，該設(shè)備包括
-用于對在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的接收信號執(zhí)行模擬測量 的裝置，-用于確定是否存在該模擬信號電平的變化的裝置，
-用于確定該變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置，其中第一 邏輯狀態(tài)變化條件基于模擬信號電平的變化速度，以及
-用于如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定從一個邏輯狀態(tài)到另 一個邏輯狀態(tài)的變化的裝置。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種在數(shù)據(jù)載體上提供的用于提供在數(shù) 字信號處理中的提高的可靠性的計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品改進 對要由此類信號提供的邏輯狀態(tài)進行的檢測。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，該目的通it^數(shù)據(jù)載體上提供的用于提供在 數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的計算積4呈序產(chǎn)品得以解決，該計算M 序產(chǎn)品包括計算機程序代碼以使得處理單元在所述代碼被裝載到所述處 理單元中時執(zhí)行
-接收被模擬測量的用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信號的 數(shù)字表示，
-確定是否存在該模擬信號電平的變化，
-確定該變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件，其中第一邏輯狀態(tài)變 化條件基于模擬信號電平的變化速度，以及
-如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定從一個邏輯狀態(tài)到另一個 邏輯狀態(tài)的變化。
本發(fā)明具有很多優(yōu)點。它允許非?？煽?測來自提供不可靠的數(shù)字 信號的信號產(chǎn)生設(shè)備(例如當(dāng)這些設(shè)備處于可能受污染或潮濕的惡劣環(huán)境 中時)的信號。而且它對于未接地或中點接地的系統(tǒng)元件上的接地故障不 敏感。


下面將參照附圖對本發(fā)明進行描述，在附圖中
圖1示意地示出經(jīng)由信號變換器將電力傳輸系統(tǒng)中的元件連接到根 據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的設(shè) 備，
圖2示意地示出分壓器和過濾器單元，圖3示意地示出在根據(jù)本發(fā)明的用于提供數(shù)字信號處理中的提高的可靠 性的方法中執(zhí)行的一些方法步驟的流程圖，
圖4示意地示出本發(fā)明的方法的改變中用于調(diào)整信號電平閾值的一些附 加的方法步驟，
圖5示意地示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的設(shè)備，以及 圖6示意地示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的設(shè)備。
具體實施例方式
下面將對根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法的優(yōu)選實施例給出詳細的描述。
可以在要被控制和保護的系統(tǒng)中提供本發(fā)明。這樣的系統(tǒng)包括用于產(chǎn) 生和傳輸直流或交流電功率的系統(tǒng)，即高壓或超高壓電力傳輸和產(chǎn)生系 統(tǒng)。此外本發(fā)明不限于這樣的系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)在其他類型的系統(tǒng)中，例 如可以實現(xiàn)在紙漿和造紙系統(tǒng)中。
為了保護和控制此類系統(tǒng)，需要從各種源或元件獲取信號并對這些信 號進行操作。此外這些系統(tǒng)需要是可靠的。這意味著系統(tǒng)的保護和控制設(shè) 備所操作的信號必須是正確的。
同時，許多對于其發(fā)出此類信號的元件被提供于不理想的環(huán)境中。例 如，這些元件和被i殳置來產(chǎn)生與這些元件相關(guān)的信號的i殳備可能經(jīng)受污染 和/或潮濕。這會影響這些元件，也會影響對于這些元件所產(chǎn)生的信號。 同時，即使這樣的信號產(chǎn)生設(shè)備不能行使其應(yīng)該行使的功能，仍可能需要 使用由所討論的信號產(chǎn)生設(shè)備所產(chǎn)生的信號。本發(fā)明旨在提高對這樣的不 可靠信號進行處理的可靠性。
圖1示出了一個示例系統(tǒng)元件12，在此它是電池系統(tǒng)元件。在此系 統(tǒng)元件12的一端連接到信號產(chǎn)生設(shè)備，在此所述信號產(chǎn)生設(shè)備是包括可 被斷開或閉合的觸點的數(shù)字信號變換器14。在圖中可見如虛線框所示的 與觸點并聯(lián)的電阻RP。該電阻RP是由惡劣環(huán)境所引起的寄生電阻。其 意義將在不久之后討論。在此變換器14連接到根據(jù)本發(fā)明第一實施例的 用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的設(shè)備10的第一輸入端口。 系統(tǒng)元件12的另一端連接到設(shè)備10的第二輸入端口 。
設(shè)備10包括分壓器和過濾器單元16。圖2示出了該單元，其可以包 括第一和第二輸入電阻器Rl和R2， Rl和R2的第一端連接到相應(yīng)的輸入端口；連接在第一和第二輸入端口之間的第三輸入電阻器R3;連接 在第一和第二輸入電阻器Rl和R2的第二端之間并且指向第一和第二輸 入電阻中連接到變換器14的Rl的整流元件D，例如齊納二極管(zener diode);與整流元件D并聯(lián)的電容C以及將電信號轉(zhuǎn)換到光域的電 - 光 轉(zhuǎn)換單元EOC，例如是LED (發(fā)光二極管)的形式。該電-光轉(zhuǎn)換單元 又將光信號發(fā)射到用于將光信號轉(zhuǎn)換回電域的光-電轉(zhuǎn)換單元OEC，其 可以是光電檢測器。
再次參考圖1，因此在此分壓器和過濾器單元16將施加在設(shè)備10的 輸入端口之間的電壓分壓、過濾以及提供為信號S。然后該信號S被用于 通過在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)來提供系統(tǒng)元件12的狀態(tài)信 息，即該元件是否被連接，其中該信號S是時變信號。
分壓器和過濾器單元16又連接到用于對接收到的信號執(zhí)行模擬測量 的裝置，在該實施例中此裝置是放大器20，在此是隔離放大器。在此該 放大器20的一個輸入端連接了用于為被測量的信號S增加偏置O的裝置， 即偏置增加單元18。在此該偏置增加單元可以對電壓信號S增加偏置電 壓。放大器20又連接到用于將被測量的信號S ^擬表示轉(zhuǎn)換為數(shù)字表 示的裝置，該裝置可以通it^擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器22實現(xiàn)。最終模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器22連接到處理單元24,該處理單元24可以中央處理器(CPU) 的形式實現(xiàn)。
如前所述，在此變換器14用于發(fā)出用于在不同的時間點上占用兩個 邏輯狀態(tài)的時變信號S。更具體地變換器14用于在觸點閉合時提供占用 一個邏輯狀態(tài)的信號、在觸點斷開時提供占用另一個邏輯狀態(tài)的信號。在 此，系統(tǒng)單元12 (即電池系統(tǒng))提供可以是220V的電壓。此外系統(tǒng)元件 12可以通過高阻抗而被中點接地。這意味著該電池系統(tǒng)的一側(cè)是-110V 而另一側(cè)是+ 110V。替代地，系統(tǒng)元件12可以不接地。當(dāng)變換器14的 觸點閉合時，設(shè)備10的輸入端口在這兩種情況下都接收220V的電壓， 該電壓由分壓器和過濾器單元16進行分壓和過濾。當(dāng)變換器14的觸點斷 開時，不應(yīng)有電壓施加在i殳備10的輸入端口之間，因此理想情況下應(yīng)該 獲得零電壓。這樣獲得了應(yīng)該反映在信號S中的兩個邏輯狀態(tài)。
如前所述，變換器14可能被提供在惡劣環(huán)境中，其包括污染和/或潮 濕。因而變換器14可能受到負(fù)面影響，這是由于即使觸點是斷開的變換 器仍可能導(dǎo)電。因此，在這種情況下可以涉及與觸點并聯(lián)的寄生電阻RP。 這意味著在設(shè)備10的輸入端口之間會施加一個電壓，由于污染和/或潮濕該電壓可能變得足夠大從而使信號s的電平變得足夠大,使得該信號被錯
誤地認(rèn)作指示觸點閉合的信號。如果僅以常規(guī)的方式來處理該信號，即通 過使信號電平與將一個邏輯狀態(tài)與另 一個邏輯狀態(tài)分開的電平閾值進行 比較，就存在檢測為錯誤狀態(tài)的風(fēng)險。這可能危害整個系統(tǒng)。本發(fā)明旨在 避免這種情況以及其他不希望的情況。
現(xiàn)在將參照圖1和圖3來描述本發(fā)明的功能，圖3示出了在根據(jù)本發(fā) 明第一改變的方法中所采用的一些方法步驟的流程圖。
設(shè)備10首先從變換器14接收電池信號(步驟26)，即信號S,因此 該信號S是在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的時變信號。在此信號S 在變換器14的觸點斷開時具有一個邏輯狀態(tài)而在該觸點閉合時具有另一 個邏輯狀態(tài)。通it)lt設(shè)備10的輸入端口之間的電壓進行分壓和過濾的分 壓器和過濾器單元16來獲得該信號S，其然后被提供給放大器20。在此 偏置增加單元18可對信號S增加偏置O。在放大器20處對信號S執(zhí)行 伴隨著放大的模擬測量(步驟28 )。然后將被測量的模擬信號S提供給模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器22，其中信號S被M擬表示轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示(步驟30 )。 因此各個離散時間點處對信號S進行釆樣并將各樣本的幅度轉(zhuǎn)換為數(shù)字 表示，例如通過PCM (脈沖編碼調(diào)制)編碼。因此信號的數(shù)字表示是樣 本的幅度的數(shù)字表示。然后將這些樣^R供給處理單元24,其根據(jù)本發(fā) 明的原理執(zhí)行處理。
在此將信號的第一個樣本(即i更備10開始工作時接收到的第一個模 擬信號電平)進行操作，這里是與閾值電平進行比較，如果該第一模擬信 號電平高于該閾值電平就確定一個邏輯狀態(tài)，而如果它低于該閾值電平就 確定另一個邏輯狀態(tài)。對于其他樣本，處理單元24檢查是否存在模擬信 號電平的變化(步驟32)，如果不存在變化則保持前一個邏輯狀態(tài)(步驟 46 )。這意味著為前一個樣本所確定的邏輯狀態(tài)得以保持并且被分配給處 于被檢查的過程中的樣本。
如果被檢查的樣本的模擬信號電平發(fā)生變化(步驟32 )，則處理單元 24確定該變化是否滿足一些邏輯狀態(tài)變化條件，這里有兩個條件，其中 第 一個邏輯狀態(tài)變化條件涉及模擬信號電平的變化速度而第二個涉及模 擬信號電平跨過了所述電平閣值的事實。在此處理單元24首先將當(dāng)前樣 本的模擬信號電平與閾值電平進行比較(步驟34),如果該閾值電平?jīng)]有 被跨過(步驟36)，則保持先前確定的邏輯狀態(tài)(步驟46)，而如果該閾 值被跨過則滿足第二個條件，處理單元24現(xiàn)在繼續(xù)檢查第一個條件。因此處理單元確定信號電平的變化速度(步驟38 )。變化速度可以通過對該 信號求微分來確定。然后處理單元24檢查變化是否快速，通常是檢查變 化速度是否大于變化速度閾值。如果變化速度不快(步驟40 )，這說明變 化由變換器14中的寄生電阻RP(通常是由于變換器14中的污染和/或潮 濕)所引起。然后可對此發(fā)送信號給系統(tǒng)中的控制和保護設(shè)備(步驟44 )， 其然后采取適當(dāng)?shù)拇胧?。從而可警告此類設(shè)備變換器14發(fā)生了故障。此 時對于當(dāng)前樣本也保持先前的邏輯狀態(tài)(步驟46 )。然而如果變化速度是 快速的(步驟40)，這明確地指出滿足第一個條件的事實，即存在邏輯狀 態(tài)變化并因此對于所檢查的樣本確定變化了的邏輯狀態(tài)(42)。以這種方 式處理單元24繼續(xù)確定信號S的樣本的邏輯狀態(tài)。
以這種方式，即使變換器14停止正常工作也有可能確定正確的邏輯 狀態(tài)。通過使用對輸入信號S的模擬測量，還有可能使分壓器和過濾器單 元16的第一、第二以及第三電阻器具有高電阻值，由此降低輸入電阻器 的功率消耗。
這里應(yīng)該意識到可以只檢查一個^。也可以檢查更多的制，。然而 通常第一個條件總要被檢查。
從而在此可以將處理單元24視為實現(xiàn)了以下裝置用于確定模擬信 號電平是否變化的裝置，用于確定所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變 化條件的裝置，以及用于如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定是否 存在從一個邏輯狀態(tài)到另一個邏輯狀態(tài)的變化的裝置。在此用于確定所述 變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置包括以下裝置用于確定 變化速度的裝置，以及用于如果變化快速則確定滿足第一邏輯狀態(tài)變化條 件和用于如果變化不快則確定不滿足第一邏輯狀態(tài)變化條件的裝置。用于 確定至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置還包括以下裝置用于將模擬信號 電平與閾值電平進行比較的裝置，和用于如M擬信號電平跨過了閾值電 平則確定存在第二邏輯狀態(tài)變化條件的裝置。
如果增加了偏置則在此也可測量該偏置，如果它偏離標(biāo)稱偏置值太多 則處理單元24可向控制和保護設(shè)備發(fā)出指示它自己工作不正常的警報。 此時可以將處理單元24視為實現(xiàn)了以下裝置用于將偏置與標(biāo)稱偏置值 進行比較的裝置，和用于如果偏置偏離了標(biāo)稱值則確定存在故障的裝置。
在此應(yīng)該意識到不是僅當(dāng)跨過閾值時才可發(fā)出變換器故障警告。警告 可以在其他時候(例如一旦檢測到信號電平變化或者如果信號電平跨過了 可以適當(dāng)設(shè)置的故障指示閾值)發(fā)出。由于系統(tǒng)元件，在此是電池系統(tǒng)，未接地或中點接地，所以可能發(fā)生 一些其他的問題。對于"未接地"或"中點接地"的電池系統(tǒng)，用于數(shù)字
信號(例如信號s)的閾值電平是個問題。被檢測的信號可以具有根據(jù)電
池系統(tǒng)的負(fù)載而變化的信號電平范圍。因此部分空載連接的電池系統(tǒng)比滿 負(fù)載連接的電池系統(tǒng)提供不同的信號電平。因此常需要將閾值電平設(shè)置得
足夠低，以在以下各種情況下具有可靠的邏輯狀態(tài)檢測例如在低電池電 壓的情況下，當(dāng)連接到變換器的電纜較長時，以及4吏用具有電壓降的變換 器時。同時不能將閾值電平設(shè)置得太低，因為這樣在電池系統(tǒng)的接地故障 時導(dǎo)致無意的邏輯狀態(tài)確定的風(fēng)險。例如，如果變換器14與設(shè)備10之間 的連接經(jīng)受接地故障，該接地故障將導(dǎo)致瞬變現(xiàn)象(transient)發(fā)生在輸 入端口上。由于接地故障而發(fā)生的瞬變現(xiàn)象(該瞬變現(xiàn)象的長度可以在l 和10ms之間)可能在此被4^地當(dāng)作是常規(guī)信號。因此如果閾值電平被 設(shè)置得過低，就顯然存在可能將由接地引起的瞬變現(xiàn)象解釋為指示電池系 統(tǒng)已連接的邏輯狀態(tài)的風(fēng)險。此外標(biāo)準(zhǔn)檢測設(shè)備上的閾值電平總是一種折 衷。
通過前面的討論，顯然存在正常信號電平出現(xiàn)的范圍，該范圍依賴于 各種情況，例如電池系統(tǒng)負(fù)載。這意味著信號具有大小可變的信號電平范 圍，而且該范圍的改變通常是由元件的狀態(tài)(例如電池系統(tǒng)的負(fù)載)所引
起。根據(jù)本發(fā)明，可以使用這種知識iMa免錯誤地將接地識別為邏輯狀態(tài)。
在圖4的流程圖中示出在本發(fā)明的又一改變中可由處理單元執(zhí)行的 用于處理這種情況的一些其他方法步驟。根據(jù)本發(fā)明的這種改變，用于確 定邏輯狀態(tài)的閾值電平是可變的。在此處理單元例如通過確定電池電壓電 平來確定信號電平范圍的大小(步驟48)，然后才艮據(jù)電池電壓電平來調(diào)整 閾值電壓(步驟50),即4艮據(jù)信號電平范圍的大小來調(diào)整閾值電平。此時 有可能當(dāng)電池部分空載或較低負(fù)載時設(shè)置用于可靠檢測的閾值電平，然后 如果電池系統(tǒng)滿負(fù)載或接近滿負(fù)載就提高該閾值電平。這允許至少在電池 系統(tǒng)滿負(fù)載或接近滿負(fù)載時接地故障不會影響信號檢測。
此時可以將處理單元視為實現(xiàn)了以下裝置用于才艮據(jù)信號電平范圍的 大小來調(diào)整閾值電平的裝置。
在這種情況下，還可使用在未跨過閾值的情況下出現(xiàn)的信號電平快速 變化來向系統(tǒng)的保護和控制設(shè)備發(fā)出接地故障的信號。
在模擬測量的情況下，因此可以通過根據(jù)實際的電池電壓電平對閾值 電平進行調(diào)整來將該閾值電平選取得最合理。在此還有可能降低分壓器和過濾器單元的輸入過濾時間。如果進行了該操作則還可以使用優(yōu)化的檢測 電平來對非?？斓妮斎胄盘栠M行可靠的檢測。
例如如圖5所示，有可能改變設(shè)備的構(gòu)造，圖5示意地示出根據(jù)本發(fā) 明第二實施例的設(shè)備10，。在此分壓器和過濾器單元16連接到執(zhí)行模擬測 量的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器22。在此數(shù)字隔離阻擋器(digital isolation barrier) 52連接在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器22和處理單元24之間。因此在該實施例中沒 有隔離放大器。
如前所述，由于使用了對輸入信號進行的模擬測量，有可能使分壓器 和過濾器單元16的第一、第二以及第三電阻具有高電阻值，由此降低這 些輸入電阻的功率消耗。這使得在一個設(shè)備(數(shù)字輸入板)中能夠處理幾 個不同的信號。圖6給出了這種設(shè)備的一個示例，其示出根據(jù)第一實施例 的原理的設(shè)備10"。在此省略了分壓器和過濾器單元。在此有八個隔離放 大器20，，由直^直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器對每個隔離放大器進行饋送，每 個隔離放大器都接收信號并對這些信號執(zhí)行模擬測量。這些放大器20，并 行連接到結(jié)合的多路復(fù)用器和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器22，，其經(jīng)由數(shù)據(jù)總線54 連接到中央處理器形式的處理單元24，。在此該中央處理器24，處理所有 提供信號的通道并可以經(jīng)由輸X/輸出(I/O)總線56與系統(tǒng)的控制和保 護設(shè)備進行通信。
當(dāng)然，還有可能提供根據(jù)第二實施例的多通道設(shè)備。那么^存在相應(yīng) 數(shù)量(在此是八個)的單獨的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，由直^/直流轉(zhuǎn)換器對各 個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器進行饋送，各個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器經(jīng)由各自的數(shù)字隔離 阻擋器連接到中央處理器，該中央處理器又與系統(tǒng)中的保護和控制設(shè)備進 行通信。
可以以計算機程序代碼的形式提供在處理單元中提供的本發(fā)明的功 能，該計算機程序代碼當(dāng)被裝載到該單元的程序存儲器中時執(zhí)行該單元的 功能。作為一種替代方式，該計算機程序代碼還可以被提供在包括計算機 程序代碼的數(shù)據(jù)載體(data carrier)上以使得處理單元(如中央處理器) 在該計算機程序代碼被裝載到處理單元中時執(zhí)行上述功能。該數(shù)據(jù)載體可 以是可移動數(shù)據(jù)載體，如光盤只讀存儲器(CD ROM)盤或記憶棒 (memory stick)。其也可以AJ!良務(wù)器，可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)將該計算機 程序代碼從服務(wù)器裝載到中央處理器上。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點。其允許對來自在受污染或潮濕的區(qū)域中的信號 產(chǎn)生設(shè)備(例如變換器)的信號進行非?？煽康臋z測。其對于未接地或中點接地的系統(tǒng)元件(如電池系統(tǒng))上的接地故障是不敏感的。通過提g 化的轉(zhuǎn)換電平，本發(fā)明還使得能夠?qū)斎胄盘栠M行非?？焖俚臋z測。此外 偏置的使用使得能夠監(jiān)控該設(shè)備自身的功能。隔離放大器和隔離元件的使
用還具有提供較高性能的抗EMI (電磁干擾)干擾的優(yōu)點。
除了那些已經(jīng)提到的改變之外，還可以對本發(fā)明進行很多可能的改 變。有可能根據(jù)信號被提供的方式來省略分壓器和過濾器單元。有可能檢 查更多的邏輯狀態(tài)變化條件。而且這些改變不必是組合的而是可以被單獨 提供?？梢允÷运峁┑母鞣N類型的隔離和放大。當(dāng)然，產(chǎn)生信號的信號 產(chǎn)生設(shè)備和系統(tǒng)元件可以是不同的。系統(tǒng)元件例如可以是斷路器(circuit breaker X
通過前面的討論，顯然本發(fā)明可以多種方式被改變。因此應(yīng)該清楚本 發(fā)明僅由下面的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的方法，所述方法包括以下步驟-接收(26)用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信號(S)，-對所述信號執(zhí)行(28)模擬測量，-確定(32)是否存在模擬信號電平的變化，-確定(34，36，38，40)所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件，其中第一邏輯狀態(tài)變化條件基于所述模擬信號電平的變化速度，以及-如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定(42)存在從一個邏輯狀態(tài)到另一個邏輯狀態(tài)的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述變化是否滿足至少一并且如果存在快速變化(40)則確定(42)滿足了所述第一邏輯狀態(tài)變化 條件，如果不存在快速變化則確定不滿足所述第 一邏輯狀態(tài)變化條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括如果存在模擬信號電平的慢 速變化則確定(44)發(fā)送所述輸入信號(S)的設(shè)備(14)發(fā)生故障的步
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中確定所述變化速度的步驟 包括對被測量的模擬信號求微分。
5. 根據(jù)任一項前a利要求所述的方法，還包括將被測量的信號(S) M擬表示轉(zhuǎn)換(30)為數(shù)字表示的步驟，以及對所，擬信號電平的數(shù) 字表示執(zhí)行以下步驟確定(32)是否存在所ii^擬信號電平的變化，確 定(34， 36， 38， 40)所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件，以 及確定(42)是否存在從一個邏輯狀態(tài)到另一個邏輯狀態(tài)的變化。
6. 根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的方法，其中確定所述變化是否滿 足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的步驟包括將所述模擬信號電平與閾值電 平進行比較(34)，并且如果所i^K擬信號電平跨過所述閾值電平則確定(36 )滿足第二邏輯狀態(tài)變化條件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述閾值電平是可調(diào)整的，所述被測量的模擬信號具有大小可變的信號電平范圍，以及還包括根據(jù)所述信號電平范圍的大小來調(diào)整(50)所述閾值電平的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述信號電平范圍的大小根據(jù) 引起所述信號產(chǎn)生的元件(12)的狀態(tài)而變化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述元件(12)是電池，而所 述調(diào)整步驟包括如果所述電池滿負(fù)載或接近滿負(fù)載則提高所述閾值電平。
10. 根據(jù)任一項前述權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟為所述 被測量的模擬信號增加偏置(O)，將所述偏置與標(biāo)稱偏置值進行比較， 以及如果所述偏置偏離所述標(biāo)稱值則確定存在故障。
11. 一個用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的設(shè)備(10; 10，； 10")，所述i殳備包括-用于對用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信號(S)執(zhí)行 模擬測量的裝置(20; 22; 20",-用于確定是否存在所^擬信號電平的變化的裝置(24; 24，)，-用于確定所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置 (24; 24，)，其中第一邏輯狀態(tài)變化條件基于所述模擬信號電平的變化速 度，以及-用于如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定存在從一個邏輯 狀態(tài)到另一個邏輯狀態(tài)的變化的裝置(24; 24，)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其中用于確定所 述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置包括用于確定所述變 化速度的裝置(24， 24，)以及用于如果存在快速變化則確定滿足第一邏 輯狀態(tài)變化條件而如果不存在快速變化則確定不滿足第一邏輯變化條件 的裝置(24; 24，)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，還包括用于如果 存在模擬信號電平的慢速變化則確定發(fā)送所述輸入信號(S)的設(shè)備(14) 發(fā)生故障的裝置(24; 24，)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其中所述輸入信 號發(fā)送設(shè)備(14)是數(shù)字觸點變換器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項所述的設(shè)備(10; 10，； 10"),還 包括用于將所述被測量的信號M擬表示轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示的裝置(22;[22，)，其中對以下裝置進行設(shè)置以對所述模擬電平信號的數(shù)字表示執(zhí)行它 們的操作所述用于確定是否存在所述模擬信號電平的變化的裝置，所述 用于確定所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置，以及用于 確定是否存在從一個邏輯狀態(tài)到另 一個邏輯狀態(tài)的變化的裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11 - 15中任一項所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其 中用于確定至少 一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置包括用于將所述模擬信號 電平與閾值電平進行比較的裝置，以及用于如果所述模擬信號電平跨過所 述閾值電平則確定第二邏輯狀態(tài)變化條件存在的裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其中所述閾值電 平是可調(diào)整的，所述被測量的模擬信號具有大小可變的信號電平范圍，以 及所述設(shè)備還包括用于根據(jù)所述信號電平范圍的大小來調(diào)整所述閾值電 平的裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備(10),其中信號電平范圍的大小根 據(jù)引起信號(S)產(chǎn)生的元件(12)的狀態(tài)而變化.
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備(10 )，其中所述元件(12 )是電池 系統(tǒng)，而用于調(diào)整所述閾值電平的裝置朝L設(shè)置為如果所述電池滿負(fù)載或接 近滿負(fù)載則提高所述閾值電平。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11 - 19中任一項所述的設(shè)備(10 )，還包括以下裝 置用于對所述被測量的信號增加偏置(O)的裝置(18)，用于將所述 偏置與標(biāo)稱偏置值進行比較的裝置(24)，以及用于如果所述偏置(O) 偏離所述標(biāo)稱值則確定存在故障的裝置(24 )。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其中所述用于將 被測量的信號g擬表示轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示的裝置(22; 22，)通過模擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備(10，)，其中所述用于對接收信號執(zhí) 行模擬測量的裝置(22; 22，)通過所i^擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備(10，)，還包括連接在所，擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換器(22 )和用于確定至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置(24 )之間 的數(shù)字隔離阻擋器(52)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求11-21中任一項所述的設(shè)備(10; 10")，其中所 述用于對接收信號執(zhí)行模擬測量的裝置(20; 20，)通過隔離放大器(20; 20，)實現(xiàn)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求11-24中任一項所述的設(shè)備(10; 10，； 10")，其 中以下裝置通過中央處理器(24; 24，)共同實現(xiàn)所述用于確定是否存 在所述模擬信號電平的變化的裝置，所述用于確定所述變化是否滿足至少 一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置，以及所述用于確定從一個邏輯狀態(tài)到另一 個邏輯狀態(tài)的變化的裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求11 - 25中任一項所述的設(shè)備(10; 10，)，還包括連 接在所述用于對接收信號執(zhí)行模擬測量的裝置之前的分壓器和過濾器單 元(16 )。
27. —種在數(shù)據(jù)載體上提供的用于提供數(shù)字信號處理中的提高的可 靠性的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括計算枳應(yīng)序代碼以使得 處理單元(24; 24，)在所述代碼被裝載到所述處理單元中時執(zhí)行-接收被模擬測量的用于在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信 號(S)的數(shù)字表示，-確定是否存在所g擬信號電平的變化，-確定所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件，其中第一邏輯 狀態(tài)變化條件基于所g擬信號電平的變化速度，以及-如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定存在從一個邏輯狀態(tài) 到另一個邏輯狀態(tài)的變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于提供在數(shù)字信號處理中的提高的可靠性的方法、設(shè)備以及計算機程序產(chǎn)品。所述設(shè)備包括用于對在不同的時間點上占用兩個邏輯狀態(tài)的信號(S)執(zhí)行模擬測量的裝置(20)，用于確定是否存在所述模擬信號電平的變化的裝置(24)，用于確定所述變化是否滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件的裝置(24)，其中第一邏輯狀態(tài)變化條件基于模擬信號電平的變化速度，以及用于如果滿足至少一個邏輯狀態(tài)變化條件則確定存在從一個邏輯狀態(tài)到另一個邏輯狀態(tài)的變化的裝置(24)。本發(fā)明提供了對在受污染或潮濕的惡劣環(huán)境下產(chǎn)生的不可靠數(shù)字信號的可靠檢測。
文檔編號G01R31/317GK101688888SQ200880000713
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者克里斯特·尼貝里, 漢斯·比約克隆德 申請人:Abb技術(shù)有限公司