[发明专利]基于脉冲注入法的开关量输入回路自检电路

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及基于脉冲注入法的开关量输入回路自检电路及使用该方法的装置，尤其适用于在电力系统变电站自动化和工业控制自动化领域中需要开关量输入采集和输入回路自检的保护控制及自动化装置。

背景技术

在电力系统变电站自动化和工业控制自动化装置中，通常设置开关量输入采集回路来获取某些重要数字信号量的状态，为后续保护控制操作提供必要依据。对于开入回路的实现，通常是利用开入信号的电能驱动输入回路光耦的原边，在光耦副边通过上拉电阻将开入信号的状态变化转换为电压信号，再由CPU的相关接口进行电压信号的判别，从而辨别出外部数字量信号状态。对开入信号状态的准确辨识是实现保护系统控制功能的一个重要前提，同时，对开入状态的错误判别也是发生保护误动作的重要原因之一，要想保证能够正确判别开入信号状态，开入回路本身正常与否是个首要前提，也就有必要对其不断进行自检判断。

常规的开入采集回路的自检方法如附图1所示，由D1和R2形成自检输入回路对R1、R3、R4、C1、D2和O1组成的开关量输入回路进行自检，常规方法都是在输入回路中直接以电气连接形式并联一个自检输入回路，由CPU的IO口来控制提供一个自检方波脉冲信号，然后再经由开入回路的CPU数据采集端口对该自检信号进行识别。

采用上述开入采集回路自检方法的装置存在两个典型问题：

●自检输入回路与开入采集回路没有有效的电气隔离，由开入回路引入的干扰信号很容易导致自检回路损坏，进而导致无法正常实现自检功能。

●由CPUIO口输出的自检信号是一种方波信号，容易与正常的开入信号混淆导致自检误判或者开入误动作。

发明内容

本发明的目的是：在不影响开关量输入信号正常的采集和判断的前提下，对开入回路进行在线实时自检，并且还要保证自检回路的高隔离和高可靠性。

本发明采用的技术方案是：

一种基于脉冲注入法的开关量输入回路自检电路，包括自检信号注入回路和开关量输入回路；其特征在于：

CPU的IO管脚输出一个尖峰自检脉冲信号，并通过所述自检信号注入回路将所述尖峰自检脉冲信号引入开关量输入回路的输入端，该尖峰自检脉冲信号经过开关量输入回路的光耦输出端后，由产生尖峰自检脉冲信号的同一个CPU的ADC模数转换管脚采集并对该尖峰自检脉冲信号进行识别从而判断开关量输入回路是否正常。

其中，所述自检信号注入回路包括第一光耦O1、光MOS管T1、安规电容C1；CPU的IO管脚连接第一光耦O1的输入端，第一光耦O1的输出端连接光MOS管T1的输入端，光MOS管T1的源极连接电源的公共正极开入电源，光MOS管的漏极连接高压安规电容C1的一端，安规电容C1的另一端接入开关量输入回路。

自检信号注入电路还包括电阻R1、R2、R3，其中，电阻R1连接在第一光耦O1输入正端和电源3.3V之间，所述CPU的IO管脚产生的尖峰自检脉冲信号接入所述第一光耦O1输入负端；电阻R2连接在光MOS管T1的输入负端和-24V之间，第一个光耦的O1的输出端和光MOS管T1的输入正端连接；电阻R3连接在光MOS管的输出负端和开入电源地之间，光MOS管T1的输出正端和开入电源连接。

开关量输入回路包括第二光耦O2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7；开入信号经串联连接的电阻R4、R5与第二光耦O2的输入正端相连，来自自检信号注入回路的尖峰自检脉冲信号接入电阻R4和电阻R5之间，电阻R6和电阻R7的串联后一端连接开入电源地，另一端连接第二光耦O2的输入负端；第二光耦O2的输出正端连接电源3.3V，第二光耦O2的输出负端连接CPU的ADC模数转换管脚。

所述开关量输入回路还包括电阻R8、电容C2、电容C4、二极管D1；电容C2、二极管D1并联接在第二光耦O2的输入正负端之间；第二光耦O2的输出端和采集系统电源地之间并联电阻R8和电容C4。

通过高压安规电容实现自检脉冲信号的注入，对于正常的开关量采集回路，只相当于一个脉冲毛刺，很容易与正常的开关量信号区分开；即使自检电路出现故障，也可以最大限度的减少CPU对正常开关量信号采集和判断的影响。

对每次采集到的开关量输入回路光耦副边输出的自检波形进行存储和对比判断，从而判断开关量输入回路的完好性。