CN1010526B - 取样并锁定最后峰值信号的静态断路电气开关 - Google Patents

Abstract

微处理机(48)的数字静态断路装置，微机(48)处理由电流传感器(16)输出的模拟信号所产生的数字信号。为了减少由于信号取样所造成的信号峰值测量误差，微处理机(48)处理最高峰值锁定信号。逆计数确定包括两个或三个峰值的锁定时间间隔。断路装置用于具有启动时间与非启动时间相隔很小的选择性的自动开关。

Description

本发明是有关一种电气开关用的数字静态断路（跳闸）装置、它包括：

几个电流传感器，它们可产生模拟信号，这些模似信号与流经电气开关所保护导线内的电流成正比。

一些整流电路，它们用来对上述信号进行整流并输出一种表示上述电流最大值的模拟直流信号，

一种模拟数字转换器，它有一个接收上述模拟信号的输入端和一个可输出相应的取样数字化信号的输出端，

一个微处理机数字处理系统，它把数字化信号施加到该系统中以保证长延迟跳闸功能动作和短延迟跳闸功能并且在超过预定阈值时形成一个开关跳闸指令，该指令随着信号值的变化而改变延时，

以及一个由跳闸指令激励的电气开关跳闸装置。

微处理机中所提及的这种类型的断路装置处理那些由表示电流的模拟信号取样而来的数字信号。用一些离散的数字信号代替直流模拟信号就引起一种测量这些信号峰值的误差，就所测量信号周期而言，取样周期大时这类误差就会重要。信号周期与供电网路周期一致，取样周期由微处理机的特性来限定。

为了在供电网络中某一点突然发生故障时通过紧靠故障前段置放的电气开关并且仅仅通过它而予以消除，提高确实保护导线选择能力 的精确性是重要的。

选择能力由电气开关非跳闸时间与跳闸或暂时断电时间之间的差来确保，不管故障电流值怎样，如果后段电气开关的跳闸时间小于前段电气开关的非跳闸时间，两个串联放置的电气开关是可供选择的。这些时间的不精确限制了选择性或导致需要一些更大的安全性信号电平，这是延迟切断故障电流所引起的。

本发明的目的就是得到给定取样周期的取样信号较高的精度并且使得跳闸时间与非跳闸时间之间的时间差可以很小。

根据本发明所实现的断路装置其特征在于：它包括一种上述取样的数字化信号最后峰值锁定装置，信号锁定峰值存储并输入到确保跳闸功能的数字处理系统中;它还包括一种逆行计数器，并在逆计数完了消去锁定峰值，逆计数时间间隔至少等于上述信号通过两个相邻峰值的时间间隔而且逆计数是在上述信号每次超过上述锁定峰值时重复开始。

为保证保护功能而经过处理的取样信号，不再是所考虑交流半周内这一信号的最大值，而是在两个或几个紧接着的交流半周内的最大值或最后峰值。这个锁定峰值随着被考虑的交流半周数目增大而越来越靠近模拟信号的最大值，已经用两个交流半周得到了相当好的近似。显然，锁定的时间间隔应该加以限制以便它决定跳闸时间与非跳闸时间之间的间隔，而人们希望的是减少它们之间的差值。此锁定的时间间隔是折衷的结果而根据本发明来说它由20至40毫秒之间的逆计数来确定。这延续2到4个交流半周。根据本发明的最后峰值限定方法，应用在相位故障的短延迟及长延迟保护上以及用在接地故障的保护上具有优点。

根据本发明加以发展，存储起来的锁定峰值没有在逆计数末了回 到零，而是由一个与低于锁定峰值相对应的最后信号峰值所代替。这样就保证了对于好的工作性能所必不可少的连续性。

另外的一些优点和特性可从下面紧跟着的对采用本发明的模式的描述而更清楚地看出来，这一模式是以非限定性的例子给出的并表示在一些附图上，在这些附图中：

图1是按照本发明所实现的断路装置整体示意图：

图2给出了带有调节装置和信号装置的断路装置正面图：

图3和图4表示出按本发明实施的两种断路装置变换形式的跳闸曲线：

图5是改变校准功能的程序方框图：

图6指出了用微处理机进行逆时间函数处理的信号变化：

图7是最后峰值锁定功能的程序方框图：

图8是逆时间长延迟功能的程序方框图：

图9是逆时间短延迟功能的程序方框图：

图10是跳闸的一般功能程序方框图：

图11是模拟处理链路的详细示意图。

一般结构

在图1上，一个负载（荷）（未表示出来）电源的四导线配电网络RSTN带有一个可切断处于开启状态电路的电气开关10。电气开关10的机械装置12由极化继电器14驱使，在过载（超负荷）、短路或接地故障的情况下控制电气开关的跳闸。在每一个相位导线RST上都有一个电流变流器16，它按双交流半周输出一个与流经组装导线的电流成正比的信号，信号又输入到整流电桥18。三个整流电桥18的输出端都串联在一个电路中，并以串联形式接有一个电 阻20、一个齐纳（Zener）二极管22和一个二极管24以便在电阻20的两端能出现一个与流经导线RST的电流的最大值成正比的电压信号而在二极管22、24的端则产生电子线路的一个供电电压信号。电压信号施加到两个具有不同增益值的放大器26、28的输入端而放大器26、28的每一个的输出端则一方面通接到多路转换器29的输入端1、3而另一方面又依赖于分压（配分器）电桥30、32电桥的中间点接到多路转换器29的输入端2、4。放大器26、28及分压电桥30、32系统属于电压信号的校准电路34，下面将作详细描述并在图1上以继续线标出。

校准电路34包括一个第三个放大器36，它接收由告警互感器38产生的信号，此互感器的初级线卷是由穿过椭圆形的导线NRST构成的，它还带有在接地故障情况下输出信号的次级线圈40。放大器36的输出端连接到多路转换器29的输入端5并接到分压器电桥41，电桥的中间点又与多路转换器29的输入端6相连。输入端1到6通过几个二极管44与晶体三极管42的发射极并联，晶体三极管的集电极接地而它的基极用预定电压例如5伏进行极化，这一电压对应于施加到多路转换器29的最大值。显而易见：多路转换器29接收表示四个输入端1到4的相电流的信号以及表示两个输入端5、6上的接地电流信号。这些信号，尤其是那些接地故障信号，当然都以不同的方式生成，比如来自变流器16所输出的信号。

多路转换器29，例如由国家半导体公司（La    Socrete    National    Semiconquctor）生产的ADC0808多路转换器，是由连结微处理机48输出端1的地址和控制线46来驱动。随着微处理机48所提供的地址的变化，多路转换器29的输入端1-6中之一的信号经多路转换器29输出端S传输到8比特（bit）模拟 数字转换器50。总线（信息转移通路）52把模拟数字变换器50的输出端连到一个输入端即微处理机48的输入端2。含8个多路转换开关72-86的功能块（组件）54与微处理机48连接，方式是一方面连接总线52而另一方面由地址偶合线56连到3。72-86的每个转换开关都有8个不同的跳闸参数调节位置，它们将在后面加以描述。

输出寄存器58用6比特（bit）偶合连线60和1比特偶合线62与微处理机48连接以便在7个输出通路S1到S7上传输控制指令和信号装置的指令。输出端S1与继电器14连接从而控制电气开关10的跳闸，然而输出S2到S6则接到控制面板64的数据显示装置，此面板安在电气开关的前面，特别是在断路装置部分的前面，此断路装置包括有电路及控制故障跳闸元件系统。输出S7连接到下面所要描述的模拟跳闸控制上。

非易失性存储器ROM66连接到微处理机48的偶合线4上以便给，它提供执行程序以及一些按图表排列的常数。记录的程序对应于断路装置所执行的功能。同一个断路装置能设计成几种功能范围而且当然每一个范围都对应一种专门的程序。被选择的程序能按加工方法或根据优选的执行方式记录在存储器ROM中，不同的程序被记录在不同的存储器中，断路装置在安装时通过选择相适宜的存储器而具有不同的特性。集中在与微处理机48输入端5相连接的功能块68中的那些伺服部分包括：微处理机正常工作所必须的电路，特别是用于展示指令顺程序的时钟、还有一些预置与模拟电路。

微处理机比如是Motorola公司商品化生产的MC146805型，它包括一些标准功能组件，诸如处理单元、接口部件、非易失性存储器RAM^＊、计算单元。常规瞬时跳闸功能块70与上面描述的跳闸 数字控制组装在一起，此功能块接收整流电桥18输出端的相位模拟信号。功能块70把这一信号与预定值相比较，以便超过阀值时发生继电器14传输的跳闸指令並以下面详述的方式发出达到阀值的指令。功能块70保证了优于数字断路装置的跳闸快速性。

指出下面的情况是较恰当的：图1和相应的描述（说明）包含了断路装置正常工作的一些基本部（元）件、模拟和数字部分的一些附属元件，比如像电源、电阻及极化电容、瞬时信号的寄存器与存储器等，这里不一一类举。

跳闸特性

控制面板64带有8个转换开关72-86，它们是图1上所描述的功能块组件54的8个转换开关。每个具有8个位置的转换开关都与一个电阻网络相配合以便在功能块54访问时从传输到微处理机48的8个不同的值中选择一个。面板64另外还有5个电（致发）光或信号指示器90-98以及一个测试块的联接器88。

按本发明所实现的断路装置可用在两种不同类型的功能方面，一种是相位和接地故障保护功能，一种是暂停供电的功能。

（1）接地保护

图3以对数坐标比例描绘出了相位及接地保护的跳闸曲线。

长延迟阈值ILR，也就是说超过它，长延迟跳闸循环被激励开始运行的那一电流强度，可由转换开关80来调节。电气开关跳闸时所需的那段时间是电流强度的函数，关系式是电流强度与时间成反比的关系，I²t＝T1＝常数，它可在对数坐标下以倾斜线段100来表达。长延迟的延迟可用能改常数T1的转换开关78来调节。如果电流强度达到第二个阀值，在此种场合下，即短延迟阀值ICR，电 气开关就开启短延迟跳闸循环而运行，它超前于长延迟跳闸。表示短延迟跳闸的曲线包括两个相邻线段，一个是与时间成倒数关系的线段102，用关系式I²t＝T2所表示的线段，一个是固定时间T3的线段104。转换开关84进行短延迟阈值ICR的调节而转换开关82则进行短延迟固定延时T3的调节。固定时间特性转到反时间特性要固定在一个不变的电流值上。第三个阈值，IIN，大于ICR阈值并由转换开关86来调节，这个阈值引起瞬时跳闸循环运行，其延时T4对应于不可调节断路装置的响应时间。

在第四个阈值IR以上，瞬时模拟断路装置70在正常工作状态下起作用使电气开关10能超高速开启。在图3上另外还表示出一种过载阀值IS，其横坐标稍低于长延迟阈值ILR的横坐标，达到这个值就标示着接近长延迟阈值并有可能跳闸。转换开关76调节过载阈值IS。这个达到阈值IS的信号可用于简易化的暂停供电控制，在这种场合下就是切断非优先线路（非优先线路的暂时断电）。但电流-变得小于阀值IS，输出端就暂时失去了激励而暂停供电的线路重又接通。

表示接地保护的曲线包括一个接地保护阈值IP和一个定时延时I5。阈值IP用转换开关74调节而延时T5则用转换开关72调节。

断路装置在某一指定时刻的状态可用电（致）（发）光二极管或信号指示器90-98在控制面板64上显示，这些都在图3的曲线上有所表示。信号指示器90在接地保护阈值IP上是用实心圆表示，它在电气开关10对接地故障而跳闸时发光亮，它一直保持发亮光到外部进行干涉的时候，例如重新调整一下装备的时候，信号指示器92，用四个白、黑交替的圆形扇段来表示，它在达到过载阈值I S时发亮而在当电流变得低于这一阈值时就自动熄灭。当达到长延迟阈值ILR时，信号指示器94将给予信号指示，如果电流值在延时末了之前减少到这一阈值以下，指示器94就自己熄灭了。长延迟电路控制的过载跳闸由信号指示器96发出信号来指示，然而短延迟启跳闸和瞬时跳闸则引起信号指示器98发亮。信号指示器96、98的息灭必需一种外来的作用。这些调节技术以及显示技术是专业人员都很了解的，所以再进一步作详细描述就没有什么用处了。调节的精度能够通过使用具有较多位置的转换开关72-86来加以提高或者根据更为喜欢的方式通过两种调节方法的结合，特别是转换开关76与其它调节转换开关相结合来提高。这种结合方式可给出64个调节刻痕标记，这是因为转换开关76起双重作用，这是用阈值IS与ILR之间有足够差距而成为可能。可以想象得到：增添一些单独的转换开关可实现这种类型的结合。

（2）暂停供电

同一种装置可用于图4曲线所描述的另一种形式的保护。在这种变换形式中相位保护跳闸曲线与图3所描绘的曲线是一样的，但是接地保护没有保证。在这种功能下，可自由使用转换开关72、74以及信号指示器90、92而软（件）设备则为了保证由曲线106、108所描述的暂停供电及重新供电功能而作了修改。暂停供电阈值IDE低于长延迟阈值ILR，可用转换开关72来调节，这时信号指示器90指示暂停供电的操作。重新供电阈值IRE不同于并低于暂停供电阀值IDE，可由转换开关74来调节而且由指示器92指示。暂停供电曲线106也是与时间成倒数关系的曲线且平行于长延迟保护曲线100，而重新供电曲线108则是固定时间变化曲线。 这些调节应该经常保证在长延迟跳闸之前暂停供电。

校正电路

断路装置的各种功能和保护需要在很大的动态范围内测量电路。总而言之，对于最低长延迟阀值动态范围可达0.4In（In为额定电流值），对于最高瞬时跳闸阀值，动态范围可达12In，即存在一个30倍的比值关系。要获得足够的精度，尤其是在要达到1%的分辨力时，表示0.4In电流值的数字至少应为100，也就是说，相当于12In最大电流强度值3000，数字3000需要用12位编码。但一个12位的模拟数字转换器工作速度慢，而且造价昂贵。

按照本发明，校正电路34使模拟回路的动态范围适合于8位的模拟数字转换器50的动态范围，同时完全能达到精度为1%的要求。为此目的，放大器26的增益被选用来把一个施加在它的输入端的、相当于14In的最大电流的模拟信号转变成为一个最大信号（例如5V），这个信号出现在多路转换器29的输入通路2上，这个信号在模拟数字转换器50的输出端被数字化为值256。比例为2的分压电桥30在通路1施加一个双信号，只要放大器26的输入端的模拟信号低于7In，5V的最大数值就不会被超过。放大器28以类似的方式在多路转换器29的输入端4上施加一个电流值为1.7In的最大信号，在输入端3上施加一个电流值为0.85In的最大信号。不难看出，放大器26和放大器28的增益比为8。微处理机48按照电流值选择使用1至4通路中的任何一条，也就是电流在7和14In之间时使用通路2，电流在1.7和7In之间时使用通路1，电流在0.85和1.7In之间时使用通路4，电 流低于0.85In时使用通路3。微处理机48将这个数字化值乘以一个系数，这个系数取决于选定的通路，以便由此来恢复信号的最初数值。

图5中的程序与框图反映出本校准电路的工作情况。

微处理机48激活通路2（14In），并把相应的信号数字化。如其结果高于128，这个数与16相乘并被排列到一个RAM（随机存取存储器）内存储：如果其结果低于128，那么数字化要在通路1上（7In）进行，当其结果高于64时，其数字要与8相乘并把结果记录在存储器内：如果其结果低于64，要在通路4上进行数字化（1.7In），而且如果数字化后结果大于128，则把数字乘以2，然后将之排列到存储器内。当结果小于128时，数字化要在通路3上（0.85In）进行，并且数据将被直接编入存储器。8位的模拟数字转换器50的动态范围就是这样与电流的变化范围（0.4In-12In）相匹配的，并且确保了足够的精度。相应指出，对于一个较大精度或一个较大的变化幅度，通路的数目以及由此产生的校准数目可以增加;反之，在相反的情况下，通路数目可以减少。

参看图1，可以得知接地故障信号仅可以作用在通路5和通路6这两条通路上。信号的动态范围小于相应故障信号的动态范围。这样有这两个校准量就可以解决问题了。通路5和通路6的选用由微处理机48按上述已说明的方式进行，这里就不必赘谈。

按照本发明，使用多路转换器29和校准电路34是一种促成模拟线路和数字线路动态范围相匹配的简便办法。

最后峰值的锁定和取样

从模拟线路过渡到数字线路是通过被处理信号的取样。在采样过程中数字信号的值保持不变为一常数，而取样时间取决于由微处理机48确定的采样周期。这一时间长度若为1.84毫秒，应与交流信号的一交流半周期10毫秒相比较，因此，很明显：采样所造成的误差是不可忽视的。附图6a时间图一方面表示按照时间经全波整流后的模拟信号的变化曲线110，另一方面表示与模拟数字转换器50的输出端上相应的采样曲线112。这些曲线110、112进一步说明了上述的误差值，尤其是在信号峰值上的误差值，该误差可达10%。这一决定跳闸和跳闸延迟的峰值大小已在前文中加以述叙。测量峰值时的误差反应在跳闸的延迟方面，而这种误差颇能妨碍跳闸的选择性。人们知道在一个配电网路中串联着很多的断路器。这些断路器的跳闸特性均已标刻在设备上，从而使跳闸选择性得到保证。只有故障前段与其直接紧靠的断电器能够自己断开，以便消除故障，其他的断路器保持闭合状态以便向网路中的无故障的支路供电。当前段断路器非跳闸时间长于跳闸时间时，也就是说长于后段断路器的断电总时间时，时间测定的选择就完成了。附图3和附图4中所标明的串联在一起的断路器的跳闸和非跳闸曲线之间应有足够的偏离，以避免这些曲线产生任何相交现象。专家对这些选择问题颇为了解，同时它们深知在跳闸和非跳闸时间之间的间隔越短越好，这样就可尽快地中断故障电流同时持续向设备中的无故障部分继续供电。

根据本发明，通过锁定和存储最后峰值，以及通过对这一锁定值在最后峰值上加以处理而实现保护功能的办法可以提高取样峰值的精确度。

在一存储器RAM（随机存取存储器）中存储了5个数值，它们由图6a、b、c、d、e中的曲线所表示。它们是：

MESURI：对在时间t内处理采样的电流强度所测定的数值。

MESURI-1：对在时间t-1内处理采样的电流强度所测定的数值。

INTPHA：被锁闭于最后峰值上的相位电流强度的采样值。

DERCRE：低于INTPHA值的最后峰值的数值。

TEMPEC：用逆计数法计数出的经过时间。

图7表示处理过程的方框图：

在时间t₁内微处理机48调用并处理测量电流强度的MESURI采样信号。该信号由模拟数字转换器50（图6a）发出。这一信号（MESURT）与已被存储和锁定在最后峰值上的相位电流强度信号（图6d）中的INTPHA相比较。

如MESURI值大于INTPHA值，峰值增大，而表示低于INTPHA信号值的最后峰值DERCRE值（图6d）就应归零。

MESURI值记录在MESURI-1（图6c）存储器中以及INTPHA存储器（图6d）中。负责逆计数的TEMPEC值（图6e）被置为最大，而微处理机48用上述所提到的方法对INTDHA值进行处理，以便保证保护功能的实施。

若MESURI测量值低于INTPHA强度，例如在对应于模拟信号下降相位的时间t₂内，我们就把MESURI和MESURI-1测量加以比较。在时间t₂内，MESURI测量值不高于MESURI-1数值时，就把MESURI数值输入存储器MESURI-1中。然后检查TEMPEC是否等于零;在t₂时间内不是等于零，我们就减缩TEMPEC数值。处理IMTRHA强度以保证保护功能。

在对应于下半周期的上升相位时间t₃中，MESURI测量值总是低于INTPHA的强度，但是高于MESURI-1测量值（递增相位）。 比较MESURI测量值和DERCRE峰值，由于MESURI高于DERCRE，应把MESURI值输入存储器中，然后再执行上述的把MESURI值输入存储器MESURI-1中的程序和其他操作。根据图6中的范例可得知第二个半周期的取样峰值低于第一个半周期的取样峰值，而且保留来用于处理的INTPHA存储值为最高的峰值数。事实上，模拟信号的两个半周期是完全一致的，取样峰值的差别是由采样过程所形成的。根据本发明，通过锁定最后峰值，即通过在第二个峰值的位置上保留第一个最高峰值的办法就可大大减少误差。第二个峰值数被临时存放在存储器DERCRE之中。

在第三个半周期的时间t₄中，MESURI再次超过INTPHA值，而且此时DERCRE是以第一个半周期时所描叙的方式归零，因为MESURI在存储器中取代了MESRUI-1值和INTPHA值。TEMPEC又被置为最大值，而新的取样峰值INTPHA被锁定。

第4和第5个半周期的幅度小于第3个半周期的幅度，而且在一般情况下逆计数数到过零时间t₅为止。参照方框图，可以得知：如果TEMPEC等于零，而DERCRE不等于零时（这正是时间t₅中的情况）;DERCRE在存储器中取代INTPHA值，而DERCRE归零。

不难理解在逆计数过程中，假如TEMPEC为22毫秒，那么被处理过并存储于INTPHA中的数值相当于该锁定在最后峰值上的采样值，这时逆计数在每次峰值再被超过时重新开始。这一锁定值至少包括50HZ交流电且其每个半周期时间为10毫秒的两个峰值。如果在22毫秒中这两个峰值一直低于被锁定峰值INTPHA，该锁定最后峰值INTPHA将被DERCRE值取代。DERCRE值是低于INTPHA值的被锁定的最后峰值。当峰值增大时被处理的信号立即对这种增大作出反应，而在峰值减少时就出现22毫秒的延迟。锁定最后峰值对瞬 时跳闸无任何影响，但可减少短延迟和长延迟跳闸的采样误差。延迟22毫秒可能引起不当的跳闸，但其影响太小，因为这类跳闸的延迟是秒一级的。要想使峰值有相当高的精确度，又要使跳闸时间与非跳闸时间的时间差尽可能地缩小，就应采用22毫秒延迟的折衷办法。显然可以增加延迟时间以便包括更多数量的半周期，从而增加精确度，尤其在峰值的测量或显示不受断路器的控制时，更是如此，在相位故障时锁定最后峰值的过程已在上面介绍过了，但在接地保护方面，它也有同样的良好作用。

长延迟跳闸的热成象

长延迟跳闸的反函数I²t＝常数，由图3中的直线100表示，它与常规断路器的热控开关的反函数类似，这种开关在电流高于第一阈值时就预热，当电流低于这一阈值时就冷却。根据本发明，这个反函数是通过计算-热控开关的热成象得知的。这一热控开关的热成象是由被存储的数字值所表示。在一加热阶段，这一存储值增加一事先规定的因数用以表示加热过程，而在冷却阶段这一存储值要递减。存储值超过阈值时开始跳闸。这一热成象可反映先前状况并忠实地反映出热控开关或受断路器保护的仪器的温度。

长延迟反函数如图8所示由处理机48的程序完成，下面予以说明。INTPHA电流强度是锁定在最后峰值上的相位强度值，上面已介绍过该值。微处理机48比较INTPHA值的转换开关80所显示的阈值ILR。如果INTPHA强度值不高于阈值ILR，去点燃指示器94的超载位被置为零，这样指示器94就息灭。检查存储在RAM存储器中的乘法系数MULRR（MU，乘数;L，长，R延迟;R，冷却）是否等于零。如果不是零，MULRR乘数加以缩减并使程序循 环执行。如果乘数MULRR等于零，这个乘数被长延迟转换开关78的延后位置以一确定的数字赋予初值，而且一个记录在RAM存储器中的TETALR数值（给长延迟功能LR所模拟的热控开关温度TETA）乘以一个表示等效热控开关冷却的缩减系数，新的TETALR数值在存储器内替换旧的数值。这一顺序适应于热控开关的冷却过程。

当INTPHA强度变得高于阈值ILR时，加热阶段开始启动。用与冷却过程中类似的方式校验乘法系数MULRE（MU，乘法器，L，长，R，延迟：E，采样）是否等于零，如果不等于零，MULRE乘数加以缩减并使程序循环执行。如果MULRE乘数等于零，超载位就过渡到数值1以便点燃指示器94，乘法系数MULRE被转换开关78以一个确定数字赋予初值。微处理机48的一个算术和逻辑单元执行求电流平方值的计算，并且计算表示加热的数值DTETAE（DELTA    TETA    Ecnauffemen+-加热）。这个加热值要加到先前已经存储的TETALR数值上，用以确定新的温度成象。如果此新的温度成象高于最高值TETAMAX，跳闸位过渡到1并导致断路器跳闸。否则，程序循环运行。

乘法系数MULRR和MULRE的作用是调整数字化热成象增量或减量的速度。可以看出，如把个乘数调整到数字3，就一次调整三个，该调整就自己用3倍长的延迟时间得出。这些乘数可以对长延迟跳闸曲线来进行选择。

短延迟逆时功能以类似的方式由图9中的方框图来完成。当INTPHA强度小于阈值ICR时，用于短延迟跳闸功能的模拟热控开关的温度TETACR要乘以一个表示冷却的缩减系数，且新的数值要输入到RAM存储器内。如果INTPHA强度超过阈值ICR，检查一下锁定在最后峰值上的采样电流平方值（代表加热）是否大于给定的最 大值BUTCR（代表短延迟功能从逆时跳闸过渡到定时跳闸的数值）。如果该电流平方值不大于上述给定的最大值，存储器内的TETACR值被TETACR+DTETACR增值替换，然后检查这个新的TETACR值是否超过跳闸阈值TETACRMAX。在超过的情况下，向保证逆时短延迟保护的继电器14发出跳闸命令。当加热DTETACR值高于BUTCR限定值时，这个限定值就替换DTETACR值，并以上述的方式再加上TETACR值，从而导致跳闸或不跳闸。跳闸或不跳闸取决于表示热控开关模拟温度的新TETACR值是否高于TETACRMAX阈值。

软件的组成

图10表示发明中断路器的主要程序。在初始化之前，微处理机48采集信息块54的转换开关77-86输送的调整参数。然后微处理机48读出多路转换器29发出的相位电流值和地线电流值，所有这些数据都存储于RAM存储器内。此时微处理机48以上面已描述过的方法对于相位电流和接地电流的最高峰开始锁定采样。然后微处理机48又进行瞬时功能，检查锁定在最高峰值的相位电流是否超过了瞬时跳闸阈值IIN。程序因此被划分为交替使用的两个分支。第一个分支用于计算确定逆时间功能所需的电流方波。第二个分支用于连续处理长延迟、短延迟和接地保护功能。这样划分处理工作可以缩短程序的工作周期至1.84毫秒。信号指令和跳闸指令发出后，一个新的周期遵照1.84毫秒的周期时间经过同步等待之后又开始执行。

模拟瞬时跳闸

在有严重短路和启动时间内上述数字处理断路器的工作并不理想。数字处理虽快，但并不是瞬时的，这种延迟在某种情况下引起保护装置被破坏和/或断路装置被破坏。根据本发明，为保证附加的瞬时保护，数字处理线路被一条模拟处理线路分路。与导线RST电流成比例的整流信号出现在整流电桥18的输出端上，当预定的阀值被超过时，这个信号在模拟组件70中受到处理，从而发出一道瞬时跳闸命令传给继电器14。仔细查看图11，可以得知作用到组件70输入端的信号在运算放大器114中放大，运算放大器114的输出端与比较器116的一个输入端相连，而比较器116的输出端与继电器14相连。比较器116的另一个输入端与由两个电阻120、122串联形成的分压电桥上的点118相连。一个分流电路与电阻112并联，该电路内晶体管126和电阻124串联组成。寄存器58的输出端S7发出的指令控制晶体管126而中断或关闭分流电路。不难看出分压电桥120、122和分流电路124、126根据晶体管126的导电或锁定情况决定两个不同的阈值IR、IR1，这是因为比较器116把信号和这两个阈值进行比较，一旦出现达到这两个阈值的情况就发出跳闸指令。根据图3，可以看出阈值IIN大于数字瞬时跳闸阀值IIN，因为阀值IR1稍低或等于阈值IIN。激活输出端S7时，也就是说当处理数字链路工作时阈值IR被选用。如果数字链路未被激活，模拟线路的干预阈值被简併为IR1值。

瞬时模拟断路器按下列方式工作：

正常工作情况下，模拟断路器不工作，超载和短路问题都由数字断路器处理。模拟断路器的工作阈值被调到IR值，而且只有一个高于阈值IR的例外值的短路才由两条回路处理，模拟回路位于数字回路之前并控制跳闸。这一快速跳闸确保保护断路装置。

启动期间，尤其在闭合断路装置时，数字回路在启动的短时间是无效的，而且因为输出端S7上无信号，模拟断路器70的阈值自动降到较低的IS1值上。在短路的情况下，尤其是在出现故障关闭时，一旦超过IR1阀值，模拟断路装置启动工作，同时保护电气开关和设备。此外模拟回路弥补了数字线路的不足并且在不大增加复杂性的情况下增加断路装置的可靠性。应当指出，模拟断路装置阈值的改变可由不同的方式实现。

根据本发明的断路装置经过不复杂的改动就可兼有模拟断路装置和数字断路装置的长处。

Claims (7)

1、电气开关的数字静态断路装置，包括：

A.产生模拟信号的多个电流传感器(16)，这些模拟信号与流经由电气开关保护的导电体(RST)电流成正比；

B.对上述产生的模拟信号整流的多个整流电路(18)，它们输出一种表示上述电流最大值的模拟直流信号；

C.一个模拟数字转换器(50)，它有一个接收上述模拟直流信号的输入端和一个输出相应取样的数字化信号的输出端；

D.一个微处理机的数字处理系统(48)，把数字化信号施加到该系统中以保证长延迟(LR)跳闸功能及短延迟(CR)跳闸功能并且在超过预定阈值时产生电气开关的跳闸指令，上述指令随着信号值的变化而改变延时；

E.以及一种由上述跳闸指令激励的电气开关跳闸装置(12、14)；

其特征在于：F.它包括对上述诸取样数字化信号最后峰值进行锁定的锁定装置；G.被锁定信号的峰值(INTPHA)存储并施加到数字处理系统以保证跳闸功能；H.设置逆行计数器(TEMPEC)并在逆行计数完成时消去先前存贮的锁定的峰值(INTPHA)；I.逆计数的时间长度至少等于上述取样的数字化信号通过两个相邻峰的时间间隔并且逆计数是在上述取样的数字化信号每次超过上述锁定峰值时重新开始。

2、根据权利要求1所述的静态断路装置，其特征还在于它包括一个存储装置，用于存储比所述存贮的锁定的峰值低的取样数字化信号的最后峰值（DERCRE），当先前存贮的锁定的峰值（INTPHA）被消去时，所述存储的最后峰值（DERCRE）则代替所述存贮的锁定的峰值。

3、根据权利要求1或2所述的静态断路装置，其特征在于：信号取样的时间长度为1.84毫秒。

4、根据权利要求3所述的静态断路装置，其特征在于逆行计数（TEMPEC）的时间长度在20至100毫秒之间。

5、根据权利要求1所述的静态断路装置，其特征在于：上述锁定装置和上述的逆计数器都插入微处理机（48）中，此微处理机控制被处理信号的取样。

6、根据权利要求1所述的静态断路装置，其特征在于：它包括一个相位故障电流取样信号的最高峰值锁定装置和一个接地故障电流取样信号最高峰值锁定装置。

7、根据权利要求3所述的断路装置，其特征在于：它包括一个保护用且时间在20与60毫秒之间的逆计数器和另一个用于显示通过电气开关电流时间在40毫秒与1秒之间的逆计数器。

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