开关量信号的处理方法

摘要

开关量信号的处理的方法，开关量信号处理装置中的光耦的模拟输出信号接到与CPU连接的一路ADC输入端；将与光耦输入的不同直流额定电压对应的动作和返回门槛值都预先存在非易失性存储器中；CPU对光耦的输出信号进行模拟采样，将得到的采样值和非易失性存储器中的预设的光耦输入的额定电压动作和返回门槛值进行比较，得到开关量的真实状态，为1或为0。且将光耦的模拟输出信号和测量装置机箱工作温度的温度测量芯片的输出信号分别接到CPU的ADC输入管脚上；将不同直流额定电压的动作和返回门槛值都预先存在非易失性存储器E2PROM中将得到的采样值和E2PROM的调整后的预设的动作和返回门槛值进行比较，得到真实开关状态。

权利要求

1.开关量信号的处理方法，其特征是：开关量信号处理装置中光耦的模拟输出信号接到与CPU连接的一路ADC输入端；将与光耦输入的不同直流额定电压对应的动作和返回门槛值都预先存在非易失性存储器中；CPU对光耦的输出信号进行模拟采样，将得到的采样值和非易失性存储器中的预设的光耦输入的额定电压动作和返回门槛值进行比较，得到开关量的真实状态，为1或为0；将用于测量装置机箱工作温度的温度测量芯片的输出模拟信号也接到与CPU连接的第二路ADC输入端；在开关量信号处理装置运行前，将根据实际运用需要配置的当前额定电压值下载到开关量信号处理装置中；装置运行后，CPU自动识别当前的光耦输入的额定电压值设置，并将存储在非易失性存储器中的该光耦输入的额定电压动作和返回预设门槛读出来，存储在内存中；在CPU需要读入开关量开入状态时，开始控制ADC进行A/D转换，A/D转换结束后，CPU得到光耦输出的模拟信号和当前的温度测量芯片输出模拟信号的采样值；根据温度测量芯片输出模拟信号的采样值，计算得到当前的装置机箱的实际工作温度，并根据实际应用的光耦温度特性来动态调整光耦输入的额定电压动作和返回电压的门槛值；将光耦输出模拟信号的采样值和调整后的光耦输入的额定电压动作和返回电压的门槛值相比较，得到真实的开关量状态。

说明书

开关量信号的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及开关量信号的处理方法及使用该方法的装置，适用于在电力系统变电站自动化和工业控制自动化中需要开关量输入采集的保护控制及自动化装置。

背景技术

[0002] 变电站综合自动化系统开关量的输入主要包括开关量输入电路(开入电路)、断路器、隔离开关的辅助接点等。这些断路器和隔离开关都处于高压回路中，有很强的电磁干扰能力，所以开关量输入信号，在进行采集之前，一般需要采用隔离处理，目前广泛使用的隔离处理方法一般是采用光耦实现光电隔离。

[0003] 传统的开入光耦隔离技术，是保持整个开入回路长期导通，CPU通过读光耦输出的数字电平0/1，来识别开关量信号的状态。

[0004] 目前采用开关量输入采集的装置存在几点问题：

[0005] ●电力系统用户一般要求开关量信号输入的动作电压要满足55％～70％的动作范围，传统的开关量输出方式是通过光耦输出的数字电平0/1来判断的，很难做到所有通道都满足这个要求。

[0006] ●变电站等工控场合，开入直流工作电压等级要求不同，经常需要配置不同电压等级的开入采集板卡，而且低电压等级的光耦开关量输入，经常由于误接入高电压而烧坏，维护起来十分不便。

[0007] ●光耦器件属于模拟器件，温度改变会导致传输比(CTR)变化较大，导致在不同温度下，开关量输入的动作电压会随着发生变化。

发明内容

[0008] 本发明的目的是：提供一种开关量信号处理的方法和装置，能够解决随着温度的改变开关量输入动作和返回电压均能满足指定的要求，并且不用更换硬件就能适应不同直流电压等级的开关量输入采集。能以软件控制开入方式，通过预设置的动作和返回电压门槛定值，由CPU来控制光耦的动作和返回电压门槛，精确满足55％～70％的开入电压(开关量接入电路)动作范围要求。

[0009] 本发明的解决方案是：开关量信号的处理的方法，其特征是：开关量信号处理装置中的光耦的模拟输出信号接到与CPU连接的一路ADC输入端；将与光耦输入的不同直流额定电压对应的动作和返回门槛值都预先存在非易失性存储器(E2PROM)中；CPU对光耦的输出信号进行模拟采样，将得到的采样值和E2PROM的预设的动作和返回门槛值进行比较，得到开关量的真实状态，为1或为0。

[0010] 其中，可以将用于测量装置机箱工作温度的温度测量芯片的输出模拟信号也接到与CPU连接的第二路ADC输入端；在开关量信号处理装置运行前，将根据实际运用需要配置的当前额定电压值下载到开关量信号处理装置中；装置运行后，CPU自动识别当前的光耦输入的额定电压值设置，并将存储在E2PROM中的该光耦输入的额定电压动作和返回预设门槛读出来，存储在内存中。

[0011] 在CPU需要读入(开关量)开入状态时，开始控制ADC进行A/D转换，A/D转换结束后，CPU得到光耦输出的模拟信号和当前的温度测量芯片输出模拟信号的采样值；根据温度测量芯片输出模拟信号的采样值，计算得到当前的装置机箱的实际工作温度，并根据实际应用的光耦输入的温度特性来动态调整光耦输入的额定电压动作和返回电压的门槛值；将光耦输出模拟信号的采样值和调整后的光耦输入的额定电压动作和返回电压的门槛值相比较，得到真实的开关量状态。

[0012] 光耦温度特性的动态调整方法可以根据光耦电流传输比特性，温度每升高5℃，将预设的光耦输入的额定电压动作和返回电压的门槛值下降2～3％，计算得到当前工作温度下的满足动作和返回电压达到指定要求(比如55％～70％额定电压)的门槛值。

[0013] 当光耦输出的模拟信号的采样值大于调整后的光耦输入的额定电压动作门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置1；当小于调整后的动作电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置0。当光耦输出的模拟信号的采样值小于调整后的返回电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置0；当大于调整后的返回电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置1。

[0014] 本发明采用了智能软件控制开入(开关量接入电路)的方式，通过预设置的光耦输入的额定动作和返回电压门槛定值，由CPU来控制光耦的动作和返回电压门槛，精确满足55％～70％的开入电压动作范围要求，相同硬件能适应不同开入电压等级，不会由于误操作而烧毁硬件板卡。

[0015] 本发明的有益效果：本发明可以精确地满足不同额定工作电压下的开关量输入采集装置的要求，而不需要更换硬件板卡，使得现场更换插件极为方便，不会由于误操作而烧毁硬件板卡。同时能够保证在不同工作温度下都满足的动作和返回电压门槛的要求，提高了开入量信号采集的准确性。

附图说明

[0016] 图1为传统的开入回路电路原理图。

[0017] 图2为本发明一种实施方式的开入回路电路原理图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进一步详细说明。

[0019] 在传统输入回路的基础上，本发明的控制方法采用让光耦工作在线性区，对光耦的输出信号(AN)进行模拟采样，将得到的采样值和预设值进行比较，得到真实开关状态。

[0020] 如图2所示，光耦的模拟输出信号(AN)接到CPU的一路ADC输入管脚上，用于测量机箱工作温度的温度测量芯片的输出信号(TMP)也接到CPU的另一路ADC输入管脚上。所有的不同直流额定电压的动作和返回门槛都预先存在非易失性存储器E2PROM中。

[0021] 在装置运行前，根据实际运用需要配置当前的额定电压值(如直流110V，220V等)通过修改软件配置文件，并下载到装置中。装置运行后，CPU将自动识别当前的额定电压值设置，并将存储在E2PROM中的该种额定电压动作和返回预设门槛读出来，存储在内存中。

[0022] 如图2所示，在CPU需要读入开入状态时，开始进行A/D转换，转换结束后，将得到光耦输出的模拟信号(AN)和当前的温度测量芯片输出模拟信号(TMP)的采样值。根据TMP的采样值，可计算得到当前的板卡实际工作温度，并根据实际应用的光耦温度特性来动态的调整动作和返回电压的门槛值(根据不同的光耦CTR特性，相对于预设值，温度每升高5℃，可下降2～3％)，通过计算后可以得到当前工作温度下的满足动作和返回电压达到
55％～70％额定电压的门槛值。

[0023] 当AN的采样值大于调整后的动作电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置1；当AN小于调整后的动作电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置0。当AN的采样值小于调整后的返回电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置0；当AN大于调整后的返回电压门槛值时，CPU得到的开关量输入信号置1。

[0024] 通过该种方法可以精确的满足不同额定工作电压下的开关量输入采集要求，而不需要更换硬件板卡，并能在不同工作温度下都满足的动作和返回电压门槛的要求。