低壓開關、控制方法和裝置與流程
2023-05-15 22:36:46 2
本發明涉及低壓開關領域，具體而言，涉及一種低壓開關、控制方法和裝置。
背景技術：
隨著技術的發展，對低壓開關裝置的要求越來越高。目前常規的低壓開關裝置僅具有一些簡單的保護功能，不具有計量功能，難以滿足設備的需求，且保護精度不高，如果需要低壓開關同時具備計量和保護功能，為保證精度，只能使用計量和保護兩套互感器，但由於互感器體積較大，如此設置會導致低壓開關體積較大，難以在現場實際使用。如果計量和保護使用同一套互感器，則計量處理器和保護處理器同時從同一個互感器上採集信號，最終的計量精度和保護精度會比較差，尤其是0.1Ie以下(Ie為額定電流)和6Ie以上的保護精度，不能滿足實際的保護精度需求。
針對現有技術中，低壓開關僅能用於保護設備的技術問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種低壓開關、控制方法和裝置，以至少解決現有技術中，低壓開關僅能用於保護設備的技術問題。
根據本發明實施例的一個方面，提供了一種低壓開關，包括：互感器，用於輸出差分信號；至少兩個跟隨器，與互感器相連，用於增大差分信號的驅動能力；第一處理器，與互感器相連，用於計量目標對象的預設參數；第二處理器，與至少兩個跟隨器相連，用於根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象。
根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種低壓開關的控制方法，包括：低壓開關包括：互感器，與互感器相連的至少兩個跟隨器，與互感器相連的第一處理器和與至少兩個互感器相連的第二處理器，其中，控制方法包括：至少兩個跟隨器接收互感器輸出的差分信號，並增大所述差分信號的驅動能力；第一處理器根據互感器輸出的差分信號計量目標對象的預設參數；第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象。
根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種低壓開關的控制裝置，低壓開關包括：互感器，與互感器相連的至少兩個電壓跟隨器，與互感器相連的第一處理器和與至少兩個互感器相連的第二處理器，其中，控制裝置包括：增強模塊，用於至少兩個跟隨器接收互感器輸出的差分信號，並增大所述差分信號的驅動能力；計量模塊，用於第一處理器根據互感器輸出的差分信號計量目標對象的預設參數；保護模塊，用於第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象。
在本發明實施例中，上述低壓開關通過在第二處理器與互感器之間加入跟隨器，來實現提高低壓開關的保護精度和計量精度的目的，由於跟隨器的輸入阻抗很大，輸出阻抗很小，因此能夠將互感器輸出的差分信號在第一處理器和第二處理器之間進行隔離，從而使得在互感器信號很小或者很大時，都能夠保證計量和保護的精度，從而解決了現有技術中，低壓開關僅能用於保護設備的技術問題。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是根據本發明實施例的低壓開關的控制方法的流程圖；
圖2是根據本發明實施例的一種可選的濾波電路的示意圖；
圖3是根據本發明實施例的一種可選的跟隨電路的示意圖；
圖4是根據本發明實施例的一種可選的低壓開關進行信號處理的示意圖；
圖5是根據本發明實施例的一種低壓開關的控制方法的流程圖；
圖6是根據本發明實施例的一種可選的低壓開關的控制方法的流程圖；以及
圖7是根據本發明實施例的一種低壓開關的控制裝置的示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
實施例1
根據本發明實施例，提供了一種低壓開關的實施例，圖1是根據本發明實施例的一種低壓開關的示意圖，如圖1所示，該低壓開關包括：
互感器10，用於輸出差分信號。
至少兩個跟隨器12，與互感器相連，用於增大差分信號的驅動能力。
第一處理器14，與互感器相連，用於計量目標對象的預設參數。
第二處理器16，與至少兩個跟隨器相連，用於根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象。
具體的，上述增大差分信號的驅動能力用於表示在差分信號較弱，僅能傳輸較短距離的情況下，通過至少兩個跟隨器的作用，使差分信號能夠傳輸較長的距離，從而避免由於差分信號的衰減導致保護的精度降低。
目前主流的低壓開關裝置是不具備計量功能的，處理器只需要採集保護互感器信號即可，如果低壓開關需要具有計量功能，並要有較高的保護精度，解決辦法就是安裝兩組互感器，即計量用的互感器和保護用的互感器。計量用互感器進入計量晶片，實現計量計算功能，保護用互感器進入保護CPU，實現保護功能。但由於互感器體積較大，而低壓開關裝置的空間比較小，不可能放下兩組互感器，所以上述方案只能使用一組互感器來實現，在具有保護功能的基礎上增加了計量功能，不僅使低壓開關同時具有計量和保護的功能，還能夠保證計量和保護的精度。
由於跟隨器的輸入阻抗很大，輸出阻抗很小，因此能夠將互感器輸出的差分信號在第一處理器和第二處理器之間進行隔離，也就是說，從同一個互感器輸出的同一個差分信號既傳輸至第一處理器，也通過兩路跟隨器後傳輸至第二處理器，從而使得兩路處理器採集的信號雖然來自於同一個互感器，但互相併不影響，從而得以保證計量和保護精度。上述低壓開關通過在第二處理器與互感器之間加入跟隨器，來實現提高低壓開關的保護精度和計量精度的目的，從而解決了現有技術中，低壓開關僅能用於保護設備的技術問題。
可選的，根據本申請上述實施例，低壓開關還包括：
第一濾波電路，連接於互感器與第一處理器之間，用於對差分信號進行濾波。
上述方案在用於計量功能的第一處理器與互感器之間加入濾波電路，由於第一處理器根據互感器輸出的差分信號來實現計量功能，因此在差分信號中包含噪聲的情況下，第一處理器的測量精度會受到噪聲的影響，因此在第一處理器之前加入濾波電路，從而提高第一處理器的計量精度。
可選的，根據本申請上述實施例，第一濾波電路包括：
第一電阻，與互感器相連，用於接收差分信號的第一信號。
第一電容，第一電容的第一端與第一電阻相連，第一電容的第二端接地，用於與第一電阻為差分信號的第一信號進行濾波。
上述第一電阻和第一電容構成的濾波電路用於為差分信號中的第一信號進行濾波。
第二電阻，與互感器相連，用於接收差分信號的第二信號。
第二電容，第二電容的第一端與第二電阻相連，第二電容的第二端接地，用於與第二電阻為差分信號的第二信號進行濾波。
上述第二電阻和第二電容構成的濾波電路用於為差分信號中的第二信號進行濾波。
圖2是根據本發明實施例的一種可選的濾波電路的示意圖，在一種可選的實施例中結合圖2所示的示例，EIN1P(差分信號的第一信號)和EIN1N(差分信號的第二信號)為互感器副邊輸出的差分信號，互感器輸出的差分信號直接進入分別由R69(第一電阻)和C54(第一電容)，R68(第二電阻)和C55(第二電容)組成的濾波電路，R68和R69均為1k的電阻，C54和C55均為33nF的陶瓷電容，AD1P_J和AD1N_J為經過濾波電路濾波之後的進入第一處理器之前的差分信號，其中，圖中1％用於表示器件精度。
可選的，根據本申請上述實施例，低壓開關還包括：
第三電阻，與第一跟隨器的輸出端相連。
第四電阻，與第三電阻相連，用於與第三電阻對第一跟隨器輸出的電壓和電源提供的電壓進行分壓，以向第二處理器輸出正電壓。
第五電阻，與第二跟隨器的輸出端相連。
第六電阻，與第五電阻相連，用於與第五電阻對第二跟隨器輸出的電壓和電源提供的電壓進行分壓，以向第二處理器輸出正電壓。
電源，與第四電阻和第六電阻相連，用於為第四電阻和第六電阻分壓提供正電壓。
其中，至少兩個跟隨器包括第一跟隨器和第二跟隨器。
需要說明的是，由於電壓跟隨器的輸出端的電壓為以0V為中心的正弦波形，有正有負，而在第二處理器只能採集正電壓的情況下，需要將輸出的差分信號整體上移，使得信號中的最小電壓值仍為正，因此通過上述第五電阻、第六電阻以及電源對電壓跟隨器輸出的信號進行補償，從而使得電壓跟隨器輸出的進入第二處理器前的信號均為正值，以使第二處理器能夠採集。
圖3是根據本發明實施例的一種可選的跟隨電路的示意圖，在一種可選的實施例中，如圖3所示，互感器輸出差分信號通過運算放大器構成的電壓跟隨器U5A(第一跟隨器，由型號為TLC2272的運算放大器構成)進行電壓跟隨，通過運放跟隨以後，再通過2K的R13(第三電阻)和10K的R31(第四電阻)進行分壓，其中，電源AD_REF可以提供預設電壓值的正電壓(例如：3V或2.5V)，分壓的目的是將輸出的差分信號整體上移，以滿足第二處理器的內部的AD對輸入信號必須為正的要求。對於第二跟隨器U5B(由型號為TLC2272的運算放大器構成)，同樣通過2K的R14(第五電阻)和10K的R32(第六電阻)來對差分信號的第二信號進行分壓，電源AD_REF與R32相連，用於為第六電阻分壓提供正電壓，EIN1P(差分信號的第一信號)和EIN1N(差分信號的第二信號)為互感器副邊輸出的差分信號，AD1P和AD1N為進入第二處理器之前的差分信號，其中，圖中1％用於表示器件精度，圖中所示出的兩路跟隨器具有八個引腳，其中，引腳3、5分別為第一路跟隨器和第二路跟隨器的輸入端，分別用於接收差分信號的第一信號和差分信號的第二信號，引腳1和引腳7分別為兩路跟隨器的輸出端，引腳4和引腳8分別用於接入電源-VDDA3.3V和VDDA3.3V，需要注意的是，在引腳4和引腳8之間連接有0.1μ的電容，用於起到濾波的作用。
可選的，根據本申請上述實施例，低壓開關還包括：
第七電阻，連接於所述第一跟隨器的輸入端，用於調節所述差分信號的第一信號的輸入失調電流。
第八電阻，連接於所述第二跟隨器的輸入端，用於調節所述差分信號的第二信號的輸入失調電流。
圖3是根據本發明實施例的一種可選的跟隨電路的示意圖，在一種可選的實施例中，如圖3所示，上述第七電阻可以是該示例中所示的電阻R47，第八電阻可以是該示例中的電阻R48，均用於調節失調電流。
可選的，根據本申請上述實施例，低壓開關還包括：
第三電容，第三電容的第一端與第三電阻相連，第三電容的第二端接地，用於與第三電阻構成第三濾波電路，對差分信號中的第一信號進行濾波。
在一種可選的實施例中，仍以圖3所示的電路圖作為示例，第三電容可以是圖3中的C64，其中C64為0.01μ，C64的一端與第三電阻R13相連，另一端接地AGND，從而與第三電阻R13構成濾波電路，以對第一電壓跟隨器輸出的差分信號進行濾波。
由上可知，上述第三電容通過與第三電阻構成濾波電路，以對第一電壓跟隨器輸出的差分信號進行濾波，從而能夠有效的提高第二處理器的輸入信號的精度，進而達到提高低壓開關保護功能的精度的目的。
可選的，根據本申請上述實施例，低壓開關還包括：
第四電容，第四電容的第一端與第五電阻相連，第四電容的第二端接地，用於與第五電阻構成第三濾波電路，對差分信號中的第二信號進行濾波。
在一種可選的實施例中，仍以圖3所示的電路圖作為示例，第四電容可以是圖3中的C65，其中C65為0.01μ，C65的一端與第三電阻R14(第五電阻)相連，另一端接地AGND，從而與第五電阻R14構成濾波電路，以對第二電壓跟隨器輸出的差分信號進行濾波。
由上可知，上述第四電容通過與第五電阻構成濾波電路，以對第二電壓跟隨器輸出的差分信號進行濾波，從而能過有效的提高第二處理器的輸入信號的精度，進而達到提高低壓開關的保護功能的精度。
圖4是根據本發明實施例的一種可選的低壓開關進行信號處理的示意圖，結合圖4所示的示例，RC濾波器和電壓跟隨器從同一個互感器獲取差分信號，RC濾波器對差分信號進行濾波後，供第一處理器，即計量CPU內部的AD模塊採集信號，並進行數據處理，得到計量結果，電壓跟隨器對差分信號進行電壓跟隨後，增強了信號的驅動能力，第二處理器，即保護CPU的內部AD模塊採集從電壓跟隨器輸出並分壓濾波後的信號，並進行數據處理，從而對目標對象進行保護。
下面，對一種可選的低壓開關的實施例進行描述，在一種可選的實施例中，低壓開關包括六個感器，其中，三個為電壓互感器，三個為電流互感器，對於每一個互感器都分別與如圖2所示的RC濾波電路和如圖3所示的兩路跟隨器相連，並分別在兩路跟隨器後連接分壓電路，然後通過計量CPU與RC濾波電路相連進行參數測量，通過保護CPU與兩路跟隨器後的分壓電路相連進行設備保護。
實施例2
根據本發明實施例，提供了一種低壓開關的控制方法的實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。
圖6是根據本發明實施例的一種可選的低壓開關的控制方法的流程圖，低壓開關包括：互感器，與互感器相連的至少兩個跟隨器，與互感器相連的第一處理器和與至少兩個跟隨器相連的第二處理器，如圖6所示，該方法包括如下步驟：
步驟S502，至少兩個跟隨器接收互感器輸出的差分信號，並增大所述差分信號的驅動能力。
步驟S504，第一處理器根據互感器輸出的差分信號計量目標對象的預設參數。
步驟S506，第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象。
可選的，根據本申請上述實施例，在第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象之前，方法還包括：通過第一濾波電路對差分信號進行濾波。
可選的，根據本申請上述實施例，第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象，包括：
步驟S5061，第二處理器根據濾波後的差分信號檢測保護參數。
步驟S5063，在保護參數達到預設的保護範圍的情況下，控制目標對象停止運行。
可選的，根據本申請上述實施例，在第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護目標對象之前，方法還包括：通過第二濾波電路對差分信號進行濾波。
實施例3
根據本發明實施例，提供了一種低壓開關的實施例，圖7是根據本發明實施例的一種低壓開關的控制裝置的示意圖，所述低壓開關包括：互感器，與所述互感器相連的至少兩個跟隨器，與所述互感器相連的第一處理器和與所述至少兩個跟隨器相連的第二處理器，如圖7所示，該控制裝置包括：
增強模塊70，用於所述至少兩個跟隨器接收所述互感器輸出的差分信號，並增大所述差分信號的驅動能力。
計量模塊72，用於所述第一處理器根據所述互感器輸出的所述差分信號計量目標對象的預設參數。
保護模塊74，用於所述第二處理器根據至少兩個跟隨器輸出的差分信號保護所述目標對象。
上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。
在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、伺服器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、移動硬碟、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。