[实用新型]二进制量输入电路

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及输入电路，尤其涉及一种用于向微控制单元提供二进制量输入的输入电路。

背景技术

工业自动化控制过程中，常常先利用探测设备检测并采集现场数据，再由高级的微处理器或微控制器对所采集的数据进行分析，最后根据分析结果控制相关设备执行相应的动作。这一过程可以应用在各种自动化控制系统中。以下将以电力系统中的数字继电保护装置为例描述这一过程。

图1示例性地示出了数字继电保护装置的结构框图。如图1所示，继电保护装置通常包括A/D采样电路110、二进制输入(BI：Binary Input)电路120、微处理器130、二进制输出(BO：Binary Output)电路140、通信单元150、人机接口(HMI：Human Machine Interface)160以及电源模块170。在实际应用中，为了能够检测电力系统中各个区段每相(phase)电的电压和电流，A/D采样电路110通常包括大量的电流互感器(CT：Current Transformer)、电压互感器(PT：Potential Transformer)、以及模数转换器(ADC：Analogue to Digital Converter)，以采集所需的电压和电流数据。基于A/D采样电路110收集的数据，微处理器130计算出电力系统的各个参数，例如电流、电压、相序、功率等等，并且利用相关的保护算法来判断电力系统中是否出现了故障。一旦发现故障，微处理器130就会通过BO电路140或者其它操作单元向电力系统中的相关断路器发出脱扣信号。响应于该脱扣信号，相关断路器执行相应的脱扣操作，并利用其操作机制断开电源连接。这样，就可以迅速切断故障电路，而保持电力系统的其他部分正常运行。

在上述过程中，继电保护装置除了利用A/D采用电路110监测、采集模拟量之外，还要利用BI电路120监控电力系统中各个外部继电器的状态，例如，断路器的状态(断开、闭合或脱扣)以及隔离开关(Switch disconnector)的状态(连接或分断)。每个BI通道都需要连接到一个外部继电器的触点，例如断路器的辅助触点。这样，通过检测BI通道的输入电压就可以识别出与之连接的触点的逻辑状态。例如，如果BI通道的输入电压高于一个预定阈值，则表明触点的逻辑状态例如为“1”，表示连接。反之，该触点的逻辑状态例如为“0”，表示分断。

然而，在实际的电力系统中，这些外部继电器可能以不同的额定电压供电，例如直流电压24V、48V、60V、110V、125V、220V或250V，或者例如交流电压115V或230V。这就要求BI电路的各个BI通道能够接收不同额定电压下的电压输入，并且相应地配置不同的阈值电压。例如，如果某外部继电器以110V直流供电，则对于逻辑“1”的输入电压而言，其阈值电压应为直流88V。如果另一个外部继电器以220V直流供电，则其逻辑“1”的阈值电压应为直流176V。因此，BI电路需要一个能够灵活地与现场实际需求匹配的BI通道。

在2005年1月5日公开的、中国专利申请No.200410014252.6中公开了一种直流电压开关量输入状态判断模块。这一开关量输入状态判断模块利用齐纳二极管对输入电压进行阈值判断，并利用三极管为充当电隔离元件的光耦提供恒定的工作电流。具体地，当输入电压低于阈值时，三极管截至，与三极管的集电极串联的光耦不工作，模块输出为高电平。反之，当输入电压高于阈值时，三极管导通，光耦工作，模块输出为低电平。该判断模块因采用三极管做开关元件，模块中需要为三极管布置相应的偏置电阻、限流电阻等多个元件。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种新型的二进制输入电路，其结构简单且具有良好的稳定性和一致性。本实用新型的另一个目的在于提出一种新型的二进制输入电路，其能够灵活地与不同额定电压供电的二进制输入量相匹配。