專利名稱: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)明涉及到一個用于電氣斷路器的以微處理機為基礎(chǔ)的數(shù)字式固體電路跳閘釋放裝置。
斷路器良好的工作，更具體地說它的固體電路跳閘釋放裝置的良好工作，依賴于微處理機程序的正確執(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行。本發(fā)明是以檢查判斷微處理機經(jīng)常不斷地控制一個信息處理的周期性運行，特別是一個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的電平處，或在數(shù)字化處理電平處，或在數(shù)字信號到微處理機去的輸入口檢出。
本發(fā)明的目的是獲得一個具有程序運行自監(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的導(dǎo)線內(nèi)電流的模擬信號;
整流器電路，它對上述信號整流，并提供一個表示上述電流最大值的模擬信號;
一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。它具有一個接收上述模擬信號的輸入端和一個傳送相應(yīng)的取樣數(shù)字信號的輸出端;
一個以微處理機為基礎(chǔ)的數(shù)字處理單元，將數(shù)字信號加于該單元以執(zhí)行一個長延時跳閘功能和/或一個短延時跳閘功能，當(dāng)超過預(yù)定的閾值時，該單元產(chǎn)生一個斷路器跳閘指令，上述指令根據(jù)信號的大小延時，上述微處理機周期性地完成數(shù)字化處理;
一個監(jiān)視微處理機工作的裝置，它有一個由微處理機控制的數(shù)字化比率檢測器，如果數(shù)字化處理沒有實現(xiàn)，上述檢測器在第一級閾值安排和產(chǎn)生一個讓微處理機重新設(shè)置初值的信號，如果數(shù)字化處理繼續(xù)沒有進行，則產(chǎn)生一個斷路器跳閘指令;
和一個由上述跳閘指令激勵的斷路器跳閘裝置。
監(jiān)視設(shè)備通常稱為監(jiān)視器(Watch-dog)，監(jiān)視循環(huán)周期的時間，同時由微處理器檢測該時間是否超過預(yù)置周期的時間。在出現(xiàn)故障時，監(jiān)視器發(fā)出一個微處理機重新設(shè)置初值的信號，以緩解微處理機工作中的一個中斷或短暫的障礙。如果在重新設(shè)置初值后重新開始周期性運行，則固體電路跳閘釋放裝置重新開始它的正常運轉(zhuǎn)，沒有任何特別的干預(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)出一個報警和/或斷路器跳閘信號。
監(jiān)視設(shè)備最好包括一個逐漸充電和在由微處理機產(chǎn)生的每個脈沖內(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，這一過量充電能夠容易地用一個閾值電路檢測到，例如當(dāng)超過預(yù)置的閾值時，由一個運算放大器發(fā)出一個信號。在第一級閾值，借助于發(fā)出一個微處理機重新設(shè)置初值的信號，避免了由于程序的短時干擾而產(chǎn)生的障礙跳閘。報警和跳閘僅發(fā)生在周期性運行沒有重新開始時，通常是由于微處理機或監(jiān)視處理訊道損壞或故障引起的。
根據(jù)以下對本發(fā)明的一個解說性實施例的描述，將更清楚地顯示本發(fā)明其他的優(yōu)點和特征。這僅僅作為一個非約束性的例子，并結(jié)合附圖來說明，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于時間的變化;
圖6～8，示出了在周期性執(zhí)行中發(fā)生故障時，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№827，438號專利申請(要求優(yōu)先權(quán)的法國專利申請8503159號)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)包括一個能斷開電路使之處于開路位置的斷路器10。斷路器10的操作機構(gòu)12由極化繼電器14控制，在過負荷或短路的情況下，極化繼電器使斷路器跳閘。一個與斷路器10的主觸頭連系在一起進行操作的輔助觸點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，后者供給一個與相連的導(dǎo)線內(nèi)的電流成正比的信號，這個信號加到一個全波整流電橋20上。三個整流電橋20的輸出串接到一個由電阻22、齊納二極管24和二極管26組成的電路上，從而在電阻22的兩端提供一個正比于導(dǎo)線R、S、T中流過的電流最大值的電壓信號，并在齊納二極管24兩端提供一個電壓供給電子電路。電壓信號加到放大器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32的輸入/輸出端1。該微處理機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，接收時鐘34來的信號;輸入端4，接到鍵盤36;輸入端6，接到ROM只讀存儲器38;輸入/輸出端5接到NOVRAM非易失隨機存取存儲器40;輸出端7，接到顯示器42;以及輸入端8，接到輔助觸點16。
圖1所示的跳閘釋放裝置執(zhí)行保護功能，在過載時和導(dǎo)線R、S、T電路中發(fā)生故障時，能相應(yīng)地分別完成長延時跳閘和短延時跳閘。表示導(dǎo)線R、S、T中電流最大值的數(shù)字信號加到微處理機32的輸入端1，并和寄存在存儲器內(nèi)的閾值比較，以檢測是否超過這些閾值，并產(chǎn)生一個延時的或瞬時的跳閘信號，該跳閘信號傳送到極化繼電器14以跳開斷路器10。該跳閘釋放裝置當(dāng)然可完成其他功能，特別是接地保護或瞬時跳閘。要進一步了解這種跳閘釋放裝置的制造和運行的信息，讀者可便利地參考上面提到的專利申請。
按照本發(fā)明一個監(jiān)視裝置或監(jiān)視器66一方面被接到微處理機32的輸出端10，另一方面接到該微處理機的輸入端9。監(jiān)視器66的輸出端CG1接到“或”門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的另一個輸入端接到微處理機32的輸出端2。監(jiān)視器66接收來自微處理機輸出端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包括一個晶體管48，它的基極被接到輸入CG3，接收微處理機32來的周期性脈沖。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)過電阻52接到電源。電容器50和電阻52的連接點54，一方面接到兩個運算放大器56、60的正極性輸入端，另一方面接到運算放大器58的負極性輸入端。運算放大器56、58、60的另一個輸入端連接到與電源相連的分壓電橋上。運算放大器56的輸出端連接到與“或”門46相連的監(jiān)視器66的端子CG1。運算放大器58、60的輸出端均接到晶體管64的基極。該晶體管是一個簡單的反相器，在其集電極產(chǎn)生的信號CG2被連接到微處理機32的輸入端9。下面，更具體地參考圖3～8來描述本發(fā)明的監(jiān)視裝置的工作情況。
在正常工作時，微處理機每1.84毫秒完成一個數(shù)字化循環(huán)，并把一個如圖3所示的短持續(xù)時間的脈沖加到監(jiān)視器66的輸入端CG3。如果在輸入端CG3沒有出現(xiàn)脈沖，晶體管48就截止，電容器50通過電阻52漸漸地充電。當(dāng)一個脈沖一出現(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的曲線來說明，圖中可方便地看到充電從未超過預(yù)先設(shè)置的峰值。該峰值低于運算放大器56、58、60的閾值。同時可以看到，運算放大器56的輸出端CG1象運算放大器60的輸出端那樣，一直保持在一個低值0。此時，信號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)運行。
當(dāng)沒有脈沖加到監(jiān)視器66的輸入端CG3上或所加的脈沖延遲時，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，首先超過運算放大器60的閾值V60。此時，運算放大器60的輸出轉(zhuǎn)換到高值，致使晶體管64導(dǎo)通，并把CG2信號由高值變到低值(見圖8，t1)，這一變化傳送到微處理機32的輸入端9，沒有產(chǎn)生影響。只不過當(dāng)超過運算放大器58的閾值V58時，為在t1時刻提供一個清零變化。這一過沖使得放大器58的輸出轉(zhuǎn)換到低值，從而使晶體管64截止，使信號CG2轉(zhuǎn)換到高值，因此，使一個突然的重復(fù)設(shè)置初值的信號加到微處理機32的輸入端9。如果這一微處理機32設(shè)置初值使循環(huán)周期重新運行，周期性脈沖使電容器50回到零點重新充電，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行的中斷是很短暫的。如果是另一種情況，微處理機未能給出重新設(shè)置初值指令，周期性脈沖仍然沒有出現(xiàn)而電容器50繼續(xù)充電，則當(dāng)t3時刻，超過運算放大器56的閾值V56時，監(jiān)視器66輸出的信號CG1轉(zhuǎn)換到高值，并通過“或”門加到極化繼電器14上，后者使斷路器10跳閘。
顯而易見，重新設(shè)置初值或微處理機32的周期性循環(huán)重新運行的指令，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)置微處理機初值的嘗試自然使跳閘指令延遲了幾個微秒。但這一很小的時延不會產(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實現(xiàn)，而且可以包括幾個連續(xù)的重新設(shè)置初值的信號，這樣做均沒有離開本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一個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的導(dǎo)線內(nèi)電流的模擬信號；整流電路，它對上述信號整流并提供一個表示上述電流最大值的模擬信號；一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有一個接收上述模擬信號的輸入端和一個傳送相應(yīng)的采樣數(shù)字信號的輸出端；一個以微處理機為基礎(chǔ)的數(shù)字處理單元，將數(shù)字信號加于其上以執(zhí)行一個長延時跳閘功能和/或一個短延時跳閘功能，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)置的閾值時，數(shù)字處理單元產(chǎn)生一個斷路器跳閘指令，上述指令根據(jù)信號值的大小而延時，上述微處理機周期性地完成數(shù)字化處理一個監(jiān)視微處理機工作的裝置，它具有一個由微處理機控制的數(shù)字化比率檢測器，如果沒有出現(xiàn)數(shù)字化處理，上述檢測器在第一級閾值安排產(chǎn)生一個微處理機重新設(shè)置初值的信號，如果數(shù)字化處理仍然沒有進行，則產(chǎn)生一個斷路器跳閘指令；和一個由上述跳閘指令激勵的斷路器跳閘裝置。
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電容器周期性地放電，在上述脈沖中斷時讓電容器充電，從而在超過第一級充電閾值時，使上述重新設(shè)置初值的信號發(fā)送出去，而當(dāng)超過第二閾值時，發(fā)出上述跳閘指令信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的跳閘釋放裝置，包括一個與電容器兩端相連的放電回路和一個由上述脈沖控制的晶體管在每個脈沖內(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算放大器上，當(dāng)分別超過上述閾值時，提供上述重新設(shè)置初值信號和上述跳閘指令。
專利摘要
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行。當(dāng)在周期性循環(huán)中出現(xiàn)一個干擾或延遲時，監(jiān)視器首先發(fā)出一個重新設(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)重新運轉(zhuǎn)。如果這一努力沒有成功，監(jiān)視器發(fā)出一個斷路器跳閘的指令。
文檔編號H02H3/093GK87105399SQ87105399
公開日1988年2月17日 申請日期1987年8月7日
發(fā)明者溫森特·科爾科勒斯, 莫里斯·達諾 申請人:默林·格倫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan