專利名稱：雙態開關位置的傳輸的制作方法
技術領域：
本發明涉及保護技術和電站管理技術的領域。本發明涉及一種根據權
利要求1和6的前序部分所述的用于傳輸雙態開關位置的方法和裝置。
背景技術：
在歐洲專利申請EP - A1 137 024中公開了 一種用于監控和傳輸開關 位置的裝置，例如一種為高壓開關設備或者中壓開關設備監控和傳輸開關 位置的裝置。圖l示意性地示出了這種裝置，該裝置具有開關l，該開關 通過輔助電壓源2與編碼器3相連。編碼器3通過傳輸裝置4與解碼器5 相連。該裝置的任務^:控開關1的位置并且傳輸輔助電壓的大小Uo， 其中編碼器3與解碼器5通過例如包括光學部件的傳輸裝置4直流隔離。
在此，在開關1閉合的情況下，只通過輔助電壓源2為編碼器3提供 電能。編碼器3產生具有確定的接通時間或者脈沖寬度的、被脈寬調制的 脈沖序列，其中接通時間是輔助電壓Uo的函數。對輔助電壓U。的任意小 的值，接通時間為50%,即脈沖寬度正好對應于半個周期。當輔助電壓 Uo的值變得更大，則接通時間減小，然而并不小于預先給定的最小接通 時間。這樣，被脈寬調制的信號的存在意味著開關閉合，并且接通時間說 明了輔助電壓U。的值。被脈寬調制的脈沖序列的產生優選在特別針對編 碼而構造的模塊(專用集成電路ASIC)中實現。同樣，為了檢測和分析 信號，可以設置有特別針對解碼而構造的并且獨立于后接的微處理器的模 塊(現場可編程門陣列FPGA)。
合適的是，用于,寬調制的信號的傳輸裝置包括光耦合器，該光耦 合器將來自編碼器的輸入電流1。pt。轉換成待由解碼器處理的輸出電壓 U。pt。。在已經公開的脈寬調制方法中，要考慮的是，脈沖的接通邊沿和斷 開邊沿通過光耦合器被不同地延遲，尤其是與溫度有關地延遲，這會引起 在確定相關的時間點時以及由此在確定脈沖寬度時的不精確性。在校準監 控裝置時，出于上述原因可以測量延遲，例如測量光耦合器的輸出電壓的上升邊沿的延遲，并且為了工作而引入相應的修正值。
發明內容
輸，以及減小由于不同的脈沖邊沿延遲引起的修正。該任i通過一種具有
權利要求1和6所述特征的用于傳輸雙態開關位置的方法和裝置來解決。 由從屬權利要求中得到其他有利的實施形式。
本發明的核心是消除由于分析單個脈沖的兩個不同延遲的脈沖邊沿 引起的不精確性，其方式是在開關位置閉合時待編碼的輔助電壓通過兩個 不同脈沖的兩個相同的脈沖邊沿來編碼，即通過兩個脈沖的兩個接通邊沿 或者兩個關斷邊沿來編碼。由此，已公開的脈寬調制被脈沖頻率調制替代。
優選地，兩個所提及的脈沖在與輔助電壓無關的基本時段內被重復地 生成，并且為了區分的目的具有不同的、但與輔助電壓無關的接通時間或 者脈沖寬度。
以下將結合附圖參照實施例來對本發明進行更為詳細的闡述。其中
圖1示意性地示出了用于傳輸開關位置的裝置，
圖2示出了M沖頻率調制的信號的第一和第二時間曲線；以及
圖3示出了與輔助電壓有關的延遲時間的特性曲線。
在附圖中所使用的參考標記匯總在參考標記表中。基本上，相同的部 分設置有同樣的參考標記。
具體實施例方式
圖1示出了 一種用于監控和傳輸開關1的開關位置的裝置的框圖。在 饋電電路或者電池電路中，開關1與輔助電壓源2相連，該輔助電壓源2 產生恒定的輔助電壓U。。在開關l閉合時，輔助電壓U。施加在與開關1 和輔助電壓源2相連的編碼器3上。編碼器3檢測開關1的雙態開關位置 并且將該信息轉換成電信號。該電信號被傳輸裝置4、優選被光耦合器傳輸到直流隔離的次級側。在該次級側上通過解碼器5分析所傳輸的信號， 即在解碼器5中，輔助電壓的編碼被恢復成脈寬調制或者被解碼，由此不 僅實現了開關2的開關位置的與輔助電壓無關的傳輸，而且同時還能夠傳 輸關于輔助電壓U。的大小的信息。
開關l例如是高壓開關的輔助開關，并且;Wfe上與該高壓開關耦合， 使得能夠以簡單的方式根據輔助開關的位置推斷出高壓開關的位置。這種 輔助開關是非常重要的，它能夠以小的功率水平實現對高壓開關的監控。 為了監控更多的開關，可以將相應數量的編碼器3和傳輸裝置4設置在印 刷電路板上，其中優選的是，光耦合器的各獨立的輸出電壓U。pt。由唯一 的解碼器5來分析。
在開關閉合時被施加在編碼器3的輸入端上的輔助電壓U。通過編碼 器被轉換成脈沖頻率調制的脈沖序列。該脈沖序列的延遲時間或者編碼時 間t關于特性曲線與輔助電壓U。的大小相關。為了檢測和分析到達的脈 沖序列，解碼器也已知了該特性曲線。圖2示出了示例性的脈沖序列，尤 其是在最上面示出了笫一脈沖頻率調制的電流信號1。pt。的時間曲線，借助 該電流信號來驅動光耦合器。對應于電流信號I。pt。，在光耦合器的輸出端 上產生具有在圖2的中部所示的曲線的電壓信號UQpt。。電壓信號U。pt。的 兩個相繼的脈沖31、 32的接通邊沿限定了延遲時間t。分別在與輔助電壓 無關的基本時段或者周期時間T之后，重新產生兩個脈沖31、 32。第一 脈沖或者起始脈沖31的接通時間或者脈沖寬度 Mt短于第二脈沖或者延 遲脈沖32的接通時間，由此這兩個脈沖在解碼器中能夠被區分，并且可 明確地確定延遲時間。針對輔助電壓的第二值U。，，在圖2中的最下面示 出了第二電壓信號U。pt。，的時間曲線。該第二值比第一值低并且通過在兩 個相同的信號邊沿之間的更短的延遲時間t，來編碼。
最后，圖3示出了上述用于將輔助電壓U。編碼為祝詠沖頻率調制的 信號的延遲時間t的特性曲線的例子。在此，延遲時間t在最小值U0min 與最大值U。咖x之間隨輔助電壓U。線性地上升。在U。min以下以及在Uo咖x 以上的值通過最小延遲Un和最大t^x延遲來表示。在此，偏移At引M 始脈沖31的脈沖寬度小于最小延遲tmin。此外，M遲的脈沖32的脈沖 寬度小于基本時段T與最大延遲tmax之間的差，
在常用的24V至250V直流電壓的輔助電壓的情況下，選擇輔助電
壓范圍的端值U。min、 U。，x來保證足夠的信息傳輸以及對可能的波動的足夠的預留，例如lV"i^l5V且Uo咖x-221V。在后提及的上限值僅對應于 最大電池電壓的至少80 %并且4吏得通過該上限值來編碼所有更大的輔助 電壓值。回過來，該信息損失允許使用每比特IV的8比特A/D轉換器的 輔助電壓分辨率。
延遲時間t以基本時段T的分lt^示，在8比特分辨率的情況下，例 如t曲確定為21/256而t皿確定為227/256， ^f吏得所-沈明的邊^IHi之間的 延遲分別每1V提高T/256。通過在制造過程中對振蕩器和參考進行附加 的校準，使得可以直接測量延遲時間t，而對此不必還確定基本時段T的 值。
在開關的接觸部閉合時，編碼器負責通過饋電電路或者電池電路中的 初始電流脈沖熔合開關的接觸部。由此，毀壞在接觸面上可能存在的絕緣 膜并且保證了開關的可靠接觸狀態。這種例如強度為15mA并且持續時間 為10ms的初始電流脈沖通常超過典型為600ps的基本時段T的持續時間 數倍。
參考標記表
1 開關
2 輔助電壓源
3 編碼器
4 傳輸裝置
5 解碼器
權利要求
1. 一種用于傳輸開關(l)的雙態開關位置的方法，其中在閉合的開關位置情況下，輔助電壓(U。)施加在編碼器(3)上，并且通過編碼器 (3)生成將輔助電壓(U。)的大小編碼的脈沖序列(I。Pt。)用以傳輸給解 碼器(5)，其特征在于，輔助電壓(Uq)的大小通過兩個脈沖(31， 32) 共同地編碼。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過編碼器(5)以不 同的脈沖寬度生成所述兩個脈沖(31, 32)。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，輔助電壓(U。)的大 小通過在相繼的兩個脈沖(31， 32)的相同邊沿之間的延遲時間(t)來 編碼。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，延遲時間(t)通過隨 著輔助電壓(U。)的大小線性上升的特性曲線來給出，該特性曲線針對輔 助電壓值零的外插得到正的偏移(At)。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在開關 (1)閉合時，編碼器(3 )在包括編碼器(3 )和開關(1)的饋電電路中產生初始電流脈沖。
6. —種用于向解碼器(5)傳輸開關(1)的雙態開關位置的裝置， 包括在閉合的開關位置情況下被提供輔助電壓(U。)并且通過脈沖序列將 所述輔助電壓編碼的編碼器(3),其特征在于，該編碼器(3)被構建為 用于產生共同將輔助電壓(U。)的大小編碼的兩個脈沖(31， 32)。
全文摘要
本發明涉及一種通過被編碼的切換對雙態開關位置進行的簡化的監控和傳輸，其中消除了由于不同的脈沖邊沿延遲引起的校準。根據本發明，在開關位置閉合的情況下待傳輸的輔助電壓(U<sub>0</sub>，U<sub>0</sub>’)通過不同的兩個脈沖(31，32)的兩個相同的脈沖邊沿來編碼，即通過兩個脈沖的兩個接通邊沿或者斷開邊沿來編碼。由此，已經公開的脈寬調制被兩個脈沖之間的延遲時間(t，t’)的調制取代。優選地，所述兩個脈沖在與輔助電壓無關的基本時段(T)中被重復生成，并且為了不同的目的具有不同的、而與輔助電壓無關的接通時間或者脈沖寬度。
文檔編號H01H9/16GK101313447SQ200680043970
公開日2008年11月26日 申請日期2006年10月18日 優先權日2005年11月25日
發明者伊萬·梅特勒, 克里斯蒂安·博爾納 申請人:Abb技術有限公司