專(zhuān)利名稱(chēng):自監(jiān)視數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到一個(gè)用于電氣斷路器的以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置。
斷路器良好的工作，更具體地說(shuō)它的固體電路跳閘釋放裝置的良好工作，依賴于微處理機(jī)程序的正確執(zhí)行。不正確的執(zhí)行可能是傳導(dǎo)性或輻射性干擾的結(jié)果，這種干擾影響了程序的良好運(yùn)行。本發(fā)明是以檢查判斷微處理機(jī)經(jīng)常不斷地控制一個(gè)信息處理的周期性運(yùn)行，特別是一個(gè)相電流和中性線電流的周期性數(shù)字化處理為基礎(chǔ)的。這一周期性的執(zhí)行可以在處理訊道的任何處檢出。特別是在發(fā)出周期性控制脈沖的微處理機(jī)的電平處，或在數(shù)字化處理電平處，或在數(shù)字信號(hào)到微處理機(jī)去的輸入口檢出。
本發(fā)明的目的是獲得一個(gè)具有程序運(yùn)行自監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置。
本發(fā)明的固體電路跳閘釋放裝置包括電流傳感器，它產(chǎn)生正比于由斷路器保護(hù)的導(dǎo)線內(nèi)電流的模擬信號(hào);
整流器電路，它對(duì)上述信號(hào)整流，并提供一個(gè)表示上述電流最大值的模擬信號(hào);
一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。它具有一個(gè)接收上述模擬信號(hào)的輸入端和一個(gè)傳送相應(yīng)的取樣數(shù)字信號(hào)的輸出端;
一個(gè)以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字處理單元，將數(shù)字信號(hào)加于該單元以執(zhí)行一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)跳閘功能和/或一個(gè)短延時(shí)跳閘功能，當(dāng)超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，該單元產(chǎn)生一個(gè)斷路器跳閘指令，上述指令根據(jù)信號(hào)的大小延時(shí)，上述微處理機(jī)周期性地完成數(shù)字化處理;
一個(gè)監(jiān)視微處理機(jī)工作的裝置，它有一個(gè)由微處理機(jī)控制的數(shù)字化比率檢測(cè)器，如果數(shù)字化處理沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，上述檢測(cè)器在第一級(jí)閾值安排和產(chǎn)生一個(gè)讓微處理機(jī)重新設(shè)置初值的信號(hào)，如果數(shù)字化處理繼續(xù)沒(méi)有進(jìn)行，則產(chǎn)生一個(gè)斷路器跳閘指令;
和一個(gè)由上述跳閘指令激勵(lì)的斷路器跳閘裝置。
監(jiān)視設(shè)備通常稱(chēng)為監(jiān)視器(Watch-dog)，監(jiān)視循環(huán)周期的時(shí)間，同時(shí)由微處理器檢測(cè)該時(shí)間是否超過(guò)預(yù)置周期的時(shí)間。在出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)視器發(fā)出一個(gè)微處理機(jī)重新設(shè)置初值的信號(hào)，以緩解微處理機(jī)工作中的一個(gè)中斷或短暫的障礙。如果在重新設(shè)置初值后重新開(kāi)始周期性運(yùn)行，則固體電路跳閘釋放裝置重新開(kāi)始它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有任何特別的干預(yù)或指示。相反，如果周期性循環(huán)繼續(xù)保持中斷，監(jiān)視器則發(fā)出一個(gè)報(bào)警和/或斷路器跳閘信號(hào)。
監(jiān)視設(shè)備最好包括一個(gè)逐漸充電和在由微處理機(jī)產(chǎn)生的每個(gè)脈沖內(nèi)周期性放電的電容器，如果電容器不產(chǎn)生放電或延遲產(chǎn)生放電，則電容器繼續(xù)充電，這一過(guò)量充電能夠容易地用一個(gè)閾值電路檢測(cè)到，例如當(dāng)超過(guò)預(yù)置的閾值時(shí)，由一個(gè)運(yùn)算放大器發(fā)出一個(gè)信號(hào)。在第一級(jí)閾值，借助于發(fā)出一個(gè)微處理機(jī)重新設(shè)置初值的信號(hào)，避免了由于程序的短時(shí)干擾而產(chǎn)生的障礙跳閘。報(bào)警和跳閘僅發(fā)生在周期性運(yùn)行沒(méi)有重新開(kāi)始時(shí)，通常是由于微處理機(jī)或監(jiān)視處理訊道損壞或故障引起的。
根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明的一個(gè)解說(shuō)性實(shí)施例的描述，將更清楚地顯示本發(fā)明其他的優(yōu)點(diǎn)和特征。這僅僅作為一個(gè)非約束性的例子，并結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明，其中
圖1是本發(fā)明的具有自監(jiān)視裝置的跳閘釋放裝置的方框圖;
圖2說(shuō)明了圖1的自監(jiān)視裝置的電路圖;
圖3～5示出了在正常工作情況下，周期性脈沖、電容器充電電平、和監(jiān)視裝置的輸出電平各自相對(duì)于時(shí)間的變化;
圖6～8，示出了在周期性執(zhí)行中發(fā)生故障時(shí)，電容器充電電平和監(jiān)視裝置輸出電平的變化。
下面描述的本發(fā)明適用于美國(guó)№827，438號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)(要求優(yōu)先權(quán)的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)8503159號(hào))所描述的固體電路跳閘釋放裝置。但它顯然能用于任何其它形式的用微處理器控制程序的數(shù)字式跳閘釋放裝置。
在圖1中，帶有給負(fù)載(未示出)饋電的三根導(dǎo)線R、S、T的配電系統(tǒng)包括一個(gè)能斷開(kāi)電路使之處于開(kāi)路位置的斷路器10。斷路器10的操作機(jī)構(gòu)12由極化繼電器14控制，在過(guò)負(fù)荷或短路的情況下，極化繼電器使斷路器跳閘。一個(gè)與斷路器10的主觸頭連系在一起進(jìn)行操作的輔助觸點(diǎn)16，用以指示主觸頭的位置。每相導(dǎo)線R、S、T都有與之相關(guān)聯(lián)的變流器18，后者供給一個(gè)與相連的導(dǎo)線內(nèi)的電流成正比的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)加到一個(gè)全波整流電橋20上。三個(gè)整流電橋20的輸出串接到一個(gè)由電阻22、齊納二極管24和二極管26組成的電路上，從而在電阻22的兩端提供一個(gè)正比于導(dǎo)線R、S、T中流過(guò)的電流最大值的電壓信號(hào)，并在齊納二極管24兩端提供一個(gè)電壓供給電子電路。電壓信號(hào)加到放大器28的輸入端，它的輸出接到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的輸出接到微處理機(jī)32的輸入/輸出端1。該微處理機(jī)32除了包括與極化繼電器14相連的輸出端2外，還包括輸入端3，接收時(shí)鐘34來(lái)的信號(hào);輸入端4，接到鍵盤(pán)36;輸入端6，接到ROM只讀存儲(chǔ)器38;輸入/輸出端5接到NOVRAM非易失隨機(jī)存取存儲(chǔ)器40;輸出端7，接到顯示器42;以及輸入端8，接到輔助觸點(diǎn)16。
圖1所示的跳閘釋放裝置執(zhí)行保護(hù)功能，在過(guò)載時(shí)和導(dǎo)線R、S、T電路中發(fā)生故障時(shí)，能相應(yīng)地分別完成長(zhǎng)延時(shí)跳閘和短延時(shí)跳閘。表示導(dǎo)線R、S、T中電流最大值的數(shù)字信號(hào)加到微處理機(jī)32的輸入端1，并和寄存在存儲(chǔ)器內(nèi)的閾值比較，以檢測(cè)是否超過(guò)這些閾值，并產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)的或瞬時(shí)的跳閘信號(hào)，該跳閘信號(hào)傳送到極化繼電器14以跳開(kāi)斷路器10。該跳閘釋放裝置當(dāng)然可完成其他功能，特別是接地保護(hù)或瞬時(shí)跳閘。要進(jìn)一步了解這種跳閘釋放裝置的制造和運(yùn)行的信息，讀者可便利地參考上面提到的專(zhuān)利申請(qǐng)。
按照本發(fā)明一個(gè)監(jiān)視裝置或監(jiān)視器66一方面被接到微處理機(jī)32的輸出端10，另一方面接到該微處理機(jī)的輸入端9。監(jiān)視器66的輸出端CG1接到“或”門(mén)46的輸入端，后者的輸出端接到極化繼電器14，而極化繼電器14的另一個(gè)輸入端接到微處理機(jī)32的輸出端2。監(jiān)視器66接收來(lái)自微處理機(jī)輸出端10的脈沖CG3，如圖3所示。這些脈沖的周期是1.84毫秒，它用來(lái)確定信息處理的周期性執(zhí)行，但是很顯然也可以用任何其他的周期。
更具體地參考圖2，能看到監(jiān)視器66包括一個(gè)晶體管48，它的基極被接到輸入CG3，接收微處理機(jī)32來(lái)的周期性脈沖。晶體管48的集電極和發(fā)射極接到電容器50的兩端并經(jīng)過(guò)電阻52接到電源。電容器50和電阻52的連接點(diǎn)54，一方面接到兩個(gè)運(yùn)算放大器56、60的正極性輸入端，另一方面接到運(yùn)算放大器58的負(fù)極性輸入端。運(yùn)算放大器56、58、60的另一個(gè)輸入端連接到與電源相連的分壓電橋上。運(yùn)算放大器56的輸出端連接到與“或”門(mén)46相連的監(jiān)視器66的端子CG1。運(yùn)算放大器58、60的輸出端均接到晶體管64的基極。該晶體管是一個(gè)簡(jiǎn)單的反相器，在其集電極產(chǎn)生的信號(hào)CG2被連接到微處理機(jī)32的輸入端9。下面，更具體地參考圖3～8來(lái)描述本發(fā)明的監(jiān)視裝置的工作情況。
在正常工作時(shí)，微處理機(jī)每1.84毫秒完成一個(gè)數(shù)字化循環(huán)，并把一個(gè)如圖3所示的短持續(xù)時(shí)間的脈沖加到監(jiān)視器66的輸入端CG3。如果在輸入端CG3沒(méi)有出現(xiàn)脈沖，晶體管48就截止，電容器50通過(guò)電阻52漸漸地充電。當(dāng)一個(gè)脈沖一出現(xiàn)，晶體管48即導(dǎo)通并使電容器50短路，后者就迅速放電。電容器50充電和放電可以用圖4的曲線來(lái)說(shuō)明，圖中可方便地看到充電從未超過(guò)預(yù)先設(shè)置的峰值。該峰值低于運(yùn)算放大器56、58、60的閾值。同時(shí)可以看到，運(yùn)算放大器56的輸出端CG1象運(yùn)算放大器60的輸出端那樣，一直保持在一個(gè)低值0。此時(shí)，信號(hào)CG2保持在一定的高值。在這種工作情況下，監(jiān)視器66不參預(yù)運(yùn)行。
當(dāng)沒(méi)有脈沖加到監(jiān)視器66的輸入端CG3上或所加的脈沖延遲時(shí)，電容器50繼續(xù)充電，在它兩端的電壓增大(如圖6所示)。例如在3.5毫秒以后，首先超過(guò)運(yùn)算放大器60的閾值V60。此時(shí)，運(yùn)算放大器60的輸出轉(zhuǎn)換到高值，致使晶體管64導(dǎo)通，并把CG2信號(hào)由高值變到低值(見(jiàn)圖8，t1)，這一變化傳送到微處理機(jī)32的輸入端9，沒(méi)有產(chǎn)生影響。只不過(guò)當(dāng)超過(guò)運(yùn)算放大器58的閾值V58時(shí)，為在t1時(shí)刻提供一個(gè)清零變化。這一過(guò)沖使得放大器58的輸出轉(zhuǎn)換到低值，從而使晶體管64截止，使信號(hào)CG2轉(zhuǎn)換到高值，因此，使一個(gè)突然的重復(fù)設(shè)置初值的信號(hào)加到微處理機(jī)32的輸入端9。如果這一微處理機(jī)32設(shè)置初值使循環(huán)周期重新運(yùn)行，周期性脈沖使電容器50回到零點(diǎn)重新充電，則重新出現(xiàn)如圖3～5所述方式的正常循環(huán)。周期性信息處理操作和運(yùn)行的中斷是很短暫的。如果是另一種情況，微處理機(jī)未能給出重新設(shè)置初值指令，周期性脈沖仍然沒(méi)有出現(xiàn)而電容器50繼續(xù)充電，則當(dāng)t3時(shí)刻，超過(guò)運(yùn)算放大器56的閾值V56時(shí)，監(jiān)視器66輸出的信號(hào)CG1轉(zhuǎn)換到高值，并通過(guò)“或”門(mén)加到極化繼電器14上，后者使斷路器10跳閘。
顯而易見(jiàn)，重新設(shè)置初值或微處理機(jī)32的周期性循環(huán)重新運(yùn)行的指令，在很多情況下可以避免斷路器10不合理的跳閘。這種重新設(shè)置微處理機(jī)初值的嘗試自然使跳閘指令延遲了幾個(gè)微秒。但這一很小的時(shí)延不會(huì)產(chǎn)生任何麻煩。監(jiān)視器66的電子電路當(dāng)然可以用不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且可以包括幾個(gè)連續(xù)的重新設(shè)置初值的信號(hào)，這樣做均沒(méi)有離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于具有可分離觸頭的電氣斷路器的數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置包括電流傳感器，它產(chǎn)生正比于被斷路器保護(hù)的導(dǎo)線內(nèi)電流的模擬信號(hào)；整流電路，它對(duì)上述信號(hào)整流并提供一個(gè)表示上述電流最大值的模擬信號(hào)；一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有一個(gè)接收上述模擬信號(hào)的輸入端和一個(gè)傳送相應(yīng)的采樣數(shù)字信號(hào)的輸出端；一個(gè)以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字處理單元，將數(shù)字信號(hào)加于其上以執(zhí)行一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)跳閘功能和/或一個(gè)短延時(shí)跳閘功能，當(dāng)超過(guò)預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，數(shù)字處理單元產(chǎn)生一個(gè)斷路器跳閘指令，上述指令根據(jù)信號(hào)值的大小而延時(shí)，上述微處理機(jī)周期性地完成數(shù)字化處理一個(gè)監(jiān)視微處理機(jī)工作的裝置，它具有一個(gè)由微處理機(jī)控制的數(shù)字化比率檢測(cè)器，如果沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)字化處理，上述檢測(cè)器在第一級(jí)閾值安排產(chǎn)生一個(gè)微處理機(jī)重新設(shè)置初值的信號(hào)，如果數(shù)字化處理仍然沒(méi)有進(jìn)行，則產(chǎn)生一個(gè)斷路器跳閘指令；和一個(gè)由上述跳閘指令激勵(lì)的斷路器跳閘裝置。
2.按照權(quán)利要求
1所述的跳閘釋放裝置，其中由上述數(shù)字化處理產(chǎn)生出來(lái)的或與上述數(shù)字化處理相關(guān)聯(lián)的周期性脈沖使一個(gè)電容器周期性地放電，在上述脈沖中斷時(shí)讓電容器充電，從而在超過(guò)第一級(jí)充電閾值時(shí)，使上述重新設(shè)置初值的信號(hào)發(fā)送出去，而當(dāng)超過(guò)第二閾值時(shí)，發(fā)出上述跳閘指令信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的跳閘釋放裝置，包括一個(gè)與電容器兩端相連的放電回路和一個(gè)由上述脈沖控制的晶體管在每個(gè)脈沖內(nèi)使電容器周期性放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3所述的跳閘釋放裝置，其中電容器的充電電壓施加到閾值運(yùn)算放大器上，當(dāng)分別超過(guò)上述閾值時(shí)，提供上述重新設(shè)置初值信號(hào)和上述跳閘指令。
專(zhuān)利摘要
數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置配備有監(jiān)視器，該監(jiān)視器監(jiān)視著由微處理器控制的信息處理的周期性運(yùn)行。當(dāng)在周期性循環(huán)中出現(xiàn)一個(gè)干擾或延遲時(shí)，監(jiān)視器首先發(fā)出一個(gè)重新設(shè)置初值的指令加到微處理器的輸入端，力圖使周期性循環(huán)重新運(yùn)轉(zhuǎn)。如果這一努力沒(méi)有成功，監(jiān)視器發(fā)出一個(gè)斷路器跳閘的指令。
文檔編號(hào)H02H3/093GK87105399SQ87105399
公開(kāi)日1988年2月17日 申請(qǐng)日期1987年8月7日
發(fā)明者溫森特·科爾科勒斯, 莫里斯·達(dá)諾 申請(qǐng)人:默林·格倫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan