CN203930406U - 用于评估电输入信号的设备和具有这种设备的配电设施 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于评估电输入信号的设备和具有这种设备的配电设施涉及一种用于评估电输入信号的设备，该设备具有多个通道，其中每个通道包括：-用于接收电输入信号的输入端，和-信号处理装置，其构造为从输入信号或从由输入信号导出的信号中产生具有至少一个脉冲的脉动的电信号，其中至少一个脉冲的宽度取决于输入信号的电压幅值，所述装置还具有共同的微处理器，其构造为，接收通道的脉动的信号或通道的由脉动的信号导出的信号，并且通过评估接收的信号的各自的脉冲宽度来产生数字的值，该数字的值相应于各自的通道的输入信号的电压幅值。该用于评估电输入信号的设备特别是评估在用于中压或高压技术的配电设施中的电输入信号。本实用新型还涉及一种具有这种设备的配电设施。

Description

用于评估电输入信号的设备和具有这种设备的配电设施

技术领域

本实用新型涉及一种用于评估电输入信号的设备，该设备特别是评估在用于中压或高压技术的配电设施中的电输入信号，和一种具有这种设备的配电设施。

背景技术

用于中压或高压技术的配电设施(Schaltanlage)用于对供电网中的电能进行分配和/或变换电压。配电设施典型地包括一个或多个配电板(Schaltfeld)，例如一个或多个输出馈电板和/或变压器板，它们分别将一条传输或分配线路与另一条传输或分配线路可切换地和/或变换电压地相连。配电板为此包括一个或多个初级技术的装置，这理解为诸如断路器、隔离开关或接地开关的开关装置以及电流互感器或电压互感器。

为了控制和监视配电板，可以设置控制系统，其包括一个或多个分别与一个配电板对应的现场设备，所述现场设备提供与各个配电板的初级技术装置有关的控制、报告和监视功能并且所述现场设备例如通过总线系统与上级设置的控制器通信。现场设备可以接收(特别是模拟的)消息信号或其他模拟的或数字的信号，所述信号由开关板为了支持控制和监视功能而产生并且所述信号可以包括例如关于开关装置的开关状态的信息。这些信号由配电板的相应的信号发生器在使用供电电压的情况下产生，所述供电电压是不取决于中压或高压的辅助电压，所述辅助电压由配电板切换或者说变换电压并且可以是低压。在不同的配电板中使用的辅助电压就其种类，即作为直流或交流电压的特征来说，以及就其绝对值来说，取决于模型或应用地互相明显不同。相应地，在使用辅助电压的情况下产生的消息信号(所述消息信号应当由现场设备评估)就其种类和其最大信号幅值来说也不同。

现场设备典型地具有这样的设备，该设备构造为，对包含于由配电板产生的消息信号中的并且可以通过信号的电压幅值来代表的信息进行评估和将其转 换为数字的值，所述数字的值在监视和控制功能的范围内被使用。这样的设备具有多个通道，用于接收多个输入信号，所述输入信号由该设备评估。

公知的评估设备的缺点是，其典型地仅对于直流电压信号并且仅对于输入信号的一个窄的预先给出的电压幅值范围可以使用，从而仅可采用具有特定的配电板的评估装置。公知的设备例如不可对于直流和交流电压信号同等地被使用或不可对于其最大的电压幅值在20和300伏特之间变化的输入信号同等地被使用。也不可能以合理的开销例如利用常规的模拟-数字-转换方法重新构造公知的装置，使得其可以处理输入信号的这样的范围。在此，除了别的之外难以将为了接收和处理输入信号而设置的通道互相电分离并且与进行数字化的微处理器电分离。

实用新型内容

由此本实用新型的任务是，实现一种用于评估电输入信号的设备，该设备具有多个通道，该设备可以评估宽范围的输入信号并且同时简单构造和成本低地制造。此外该设备应当实现在通道和进行数字的评估的微处理器之间的电分离。该用于评估电输入信号的设备特别是评估在用于中压或高压技术的配电设施中的电输入信号。

上述任务通过具有按照本实用新型的特征的设备解决。

设备构造为用于评估特别是在用于中压或高压技术的配电设施中的电输入信号，并且具有多个通道，其中每个通道包括：

-用于接收电输入信号的输入端，和

-信号处理装置，其构造为从输入信号或从由输入信号导出的信号中产生具有至少一个脉冲的脉动的电信号，其中至少一个脉冲的宽度取决于输入信号的电压幅值。

设备还包括共同的微处理器，其构造为，接收通道的脉动的信号或通道的由脉动的信号导出的信号并且通过评估接收的信号的各自的脉冲宽度来产生数字的值，该数字的值相应于各自的通道的输入信号的电压幅值。

按照本实用新型认识到，独立于电输入信号的种类和最大的电压幅值，以非常简单的装置可以将输入信号转换为脉动的信号，其脉冲宽度相应于输入信号的电压幅值。根据这样的脉动的信号可以通过微处理器产生与输入信号的电压幅值相应的数字的值，而无需麻烦的常规的A/D转换，因为微处理器为此仅 需数字地确定脉动的信号的脉冲宽度。共同的微处理器例如可以是可编程的并且可以容易地并行评估多个脉动的信号，使得设备可以成本极其低地并且在小的安装空间上实现。脉动的信号适合于至共同的微处理器的非电的信号传输，从而可以实现在通道和微处理器之间的可靠的电分离。

本实用新型的优选实施方式在说明书、从属权利要求和附图中描述。

按照一个优选实施方式，至少一个通道并且特别是每个通道包括整流器电路，用于从通道的输入信号中或从通道的由输入信号导出的信号中产生整流过的信号。通过整流将双极的输入信号，特别是交流电压信号，转换为单极的信号，特别是直流电压信号。整流过的单极的信号的电压幅值与双极的信号的电压幅值具有可以按照固定地，例如按比例的关系。由此极大简化了随后的信号处理，因为从单极的信号中以特别简单的方式可以产生脉动的信号，其脉冲宽度取决于单极的信号的电压幅值。设备可以包括电容器、特别是平滑电容器，其与整流器电路相连，以便平滑整流过的信号，由此进一步简化随后的信号处理。

该设备可以具有保护线路，用于针对过电压和/或过电流来保护该设备。保护线路可以例如包括过电压保护元件，诸如可调电阻器(Varistor)，其与形成用于输入信号的输入端的两个端子相连，并且其在电压值高于允许的阈值的情况下使得电流从一个端子引导到另一个端子。保护线路可以具有过电流保护元件，诸如PTC电阻，其被馈入到通道中的电流通流并且其电阻在电流值高于阈值的情况下这样提高，使得电流被限制。保护线路可以直接在设备的输入端上设置。保护线路也可以完全或部分地布置在整流器电路和相应的通道的信号处理装置之间。

按照一种实施方式，至少一个通道和特别是每个通道包括缩放电路，用于从通道的输入信号中或从由通道的输入信号导出的信号中产生缩放过的信号。信号可以这样被缩放，使得缩放过的信号在可以尤其包括微处理器的信号处理装置中可以被评估。缩放电路例如可以包括分压器。

优选地，将信号利用缩放系数缩放，所述缩放系数小于1，优选最高为1/20，更优选为最高1/30，特别优选为最高1/50并且最优选为最高1/100。该设备可以原则上构造为用于评估输入信号，其最大的电压幅值在直流电压的情况下在20和300伏特之间和/或在交流电压的情况下为20和230伏特之间。通过前面提到的缩放系数可以将这些电压幅值降低到例如对于微处理器是允许的值。在使用 分压器的情况下这样的缩放系数可以通过相应选择形成分压器的电阻的比例来实现。在两个端子(在所述端子之间提供缩放过的电压)之间可以连接用于平滑的电容器，以产生缩放和平滑过的电压。

按照优选实施方式，至少一个通道和特别是每个通道具有电流供应电路，其构造为，从通道的输入信号中或从通道的、由输入信号导出的信号中产生具有优选至少近似恒定的电压的至少一个直流电压信号，以对通道的部件进行电流供应。该设备可以构造为，各自的通道从各自的输入信号中完全自身地供应电功率。该自供应使得可以，弃用用于通道的单独的电流供应，由此简化了通道的电隔离。一个通道的并且特别是总的通道的电流供应电路相应地可以作为无源的电的或电子的电路构造。

电流供应电路可以包括用于电压稳定的一个或多个电路，例如一个或多个电压调节器。这样的电路例如可以包括齐纳二极管，其击穿电压作为对于电压稳定的电压参考使用。齐纳二极管的阴极可以与特别是双极型晶体管的基极并且通过串联电阻(Vorwiderstand)与晶体管的集电极相连，其发射极提供稳定后的电压。在晶体管的发射极上可以布置用于平滑的电容器。可以先后连接多个这样的电路，其分别产生不同的直流电压中的一个。在此，一个电压可以用作供电电压并且另一个电压(如后面还要解释的)用作控制电压或者说检查电压。供电电压例如可以为在3和7伏特之间并且特别是至少近似5伏特。

信号处理装置从通道的输入信号中或从由其导出的信号中产生具有至少一个和优选多个脉冲的脉动的信号。优选地，脉动的信号是单极的和/或二进制值的电压信号，特别是具有垂直的、分别限制一个脉冲的上升和下降边沿。除优选至少近似“垂直的”、即，仅占据一个非常短的时间段的边沿之外，二进制值的信号具有至少近似恒定的信号电平，其或者取高值(“high”)或者取低值(“low”)。这样的信号通过共同的微处理器可以特别可靠和鲁棒地评估。

按照一种实施方式，至少一个通道的和并且每个通道的信号处理装置构造为，从通道的输入信号中或从通道的、由输入信号导出的信号中产生脉宽调制的信号，其中脉宽调制的信号的脉冲宽度取决于输入信号的电压幅值。这样的脉宽调制表示一种能够以简单和低成本可用的装置来实现的措施，以便将输入信号转换到具有与输入信号的电压幅值相应的脉冲宽度的脉动的信号。脉宽调制的信号在此可以具有至少近似恒定的键控周期(Tastperiode)，其中在一个键控周期中优选恰好存在一个具有预先给出的宽度的脉冲并且其中脉冲宽度和周 期长度的比例定义了脉宽调制的信号的占空比。

脉动的或脉宽调制的信号的脉冲宽度在一种特别简单的实施方式中可以至少近似与通道的输入信号的或从输入信号导出的信号的电压幅值成比例。

优选地，至少一个通道的并且特别是每个通道的信号处理装置包括另一个与该通道对应的微处理器。输入信号或从其导出的信号在此可以施加在微处理器的模拟输入端上。微处理器特别可以是可编程的微处理器。微处理器特别地适合于，产生按照本说明书的脉动的信号。微处理器可以具有电流供应输入端，其与前面描述的电流供应电路相连，以便从输入信号中对微处理器提供电功率。

信号处理装置可以使用时间基础，例如微处理器的时钟发生器的时钟，以便产生脉动的信号。在使用时间基础的情况下可以按照有规律的时间间隔逐级地提高或降低参考电压并且在每个步骤中检查，输入信号的或从中导出的信号的电压是否高于或低于参考电压。信号处理装置可以一直发送脉冲或在其输出端上提供相应的信号值或信号电平，直到输入电压首次高于或低于参考值，由此可以结束该脉冲。按照有规律的时间间隔，例如在每个键控周期的末尾，然后可以将参考电压复位，以便产生下一个脉冲。脉动的信号的产生对信号处理装置仅提出非常小的要求并且可以以高的精度和可靠性进行。

按照一种优选实施方式，至少一个通道和特别是每个通道构造为，将通道的输入信号的电压或通道的、从输入信号导出的信号的电压与预先给出的阈值比较。在此，优选地当电压低于阈值时禁止产生通道的脉动的信号。阈值优选是可调节的，特别是单独对于每个通道可调节。为了进行阈值比较可以设置阈值电路。

通过阈值比较，可以将具有特别是位于允许的低幅值和允许的高幅值之间的低幅值的输入信号转换到具有例如稳定0伏特的允许幅值的信号，由此提高了评估的鲁棒性。阈值的可调节性使得可以，将阈值检查匹配到由各个通道所预计的允许幅值。阈值比较例如可以通过如下进行，即，将各个电压，必要时在缩放之后，与代表了阈值的电压参考进行比较。

阈值比较可以用于避免通道的未定义的状态和产生的信号的未定义的状态。这一点当通道或其部件如前所述完全或部分地从设备的输入信号中被供以电流时是特别重要的。输入电压的太小的值然后可以导致太小的、从输入电压中导出的供电电压，使得部件的定义的行为不再在所有情况下得到保证。

为了避免这一点，电流供应电路如前所述可以从输入信号中产生控制电压， 其特别地可以比通过电流供应电路产生的供电电压稍微高一些。控制电压可以通过阈值电路与阈值比较，该阈值匹配为，如果高于阈值，则保证足够高的供电电压，用于通道的所有利用该供电电压供电的部件。阈值电路可以构造为，在控制电压低于阈值的情况下，在信号处理装置的输入端上发送输出信号，其向信号处理装置显示，发生了或即将发生低于允许的供电电压的情况。由此信号处理装置可以具有定义的停止状态，在该停止状态中例如脉动的信号的产生被禁止并且相应的信号输出端例如被断开。

阈值电路可以具有电路，特别是集成的电路，具有用于控制电压的或用于由其导出的电压的输入端。电路可以连接有一个或多个校准电阻(用于与控制电压进行比较的阈值取决于该校准电阻的值)，从而阈值可以通过相应选择电阻来调节，特别是在设备的启动之前。

电流供应电路可以构造为，在输入信号的允许的电压幅值(其特别地可以位于20和30伏特之间)的情况下，产生例如大约12伏特的控制电压。控制电压可以与例如大约为10伏特的阈值进行比较。

按照一种优选实施方式，在至少一个通道和共同的微处理器之间设置用于将通道的脉动的信号或通道的从脉动的信号导出的信号非电地传输到共同的微处理器的装置。由此可以实现在通道和共同的微处理器以及后面连接的部件之间的电分离。用于非电地传输信号的装置可以包括用于光学地、电感地和/或电容地传输信号的装置和特别是至少一个光耦合器。

通过信号处理装置产生的脉动的信号可以以非常简单的方式非电地传输，从而电的退耦可以特别简单地实现并且同时保证可靠的信号传输和信号评估。优选地，至少一个通道和特别是每个通道与包括共同的微处理器的电路完全电分离。此外至少两个和特别是所有通道可以互相或者说与所有其他通道是电分离的，由此进一步提高了安全性。原则上在设备中不同的通道以其各自的输入信号的不同的电压或最大电压幅值同时运行并且在此可靠地评估输入信号。如前所述的非电的信号传输或电分离提高了特别是在这样以不同的电压运行时设备的安全性和可靠性。

非电的信号传输可以这样进行，使得基本上保持脉动的信号的形状和特别是时间曲线。非电地传输的信号可以是具有优选至少近似垂直上升和下降的边沿的二进制值的和/或单极的信号，特别是脉宽调制的信号。传输的信号的电压幅值在此可以这样匹配，使得其相应于允许的电压值，该电压值是在共同的微 处理器的、接收信号的输入端上所预计的。

共同的微处理器可以构造为，将优选非电地传输的、从通道的输入信号中导出的信号在共同的微处理器的不同的输入端上接收并且并行地处理。由此以小的资源和小的开销可以实现多个通道的同时评估。

按照一种实施方式，共同的微处理器构造为，将至少一个通道的和特别是每个通道的脉动的信号或从脉动的信号导出的信号这样评估，使得所评估的信号的脉冲的上升沿和/或下降沿导致微处理器中的中断。由此可以保证，上升沿或下降沿的出现的事件在预先给出的时间段内被识别并且导致微处理器的合适的动作。中断例如可以导致，为了确定脉冲宽度而使用的计数器被开始或停止并且必要时复位以及必要时读出。因此可以保证通过微处理器精确和实时进行所有接收的信号的脉冲宽度的并行评估。

微处理器可以至少对于一个和特别是对于每个通道具有中断-信号输入端，用于接收通道的脉动的信号或通道的由脉动的信号导出的信号，其构造为，在中断-输入端上的上升的或下降的信号边沿导致中断。

按照一种有利的实施方式，共同的微处理器构造为，确认通道的输入信号的电压幅值是否超过预先给出的阈值。因为输入信号的电压幅值如前所述通过在共同的微处理器上接收的信号的脉冲宽度代表，所以共同的微处理器为此优选将接收的信号的脉冲宽度或代表了脉冲宽度的数字的值与例如20μs的相应的阈值进行比较。该配置适合于评估二进制的输入信号，其中高于阈值的电压幅值代表了一个逻辑状态并且低于阈值的电压幅值代表了另一个逻辑状态。输入信号例如可以代表配电板的开关装置的开关状态并显示，开关装置是闭合的还是断开的。

优选地，共同的微处理器将其与电压幅值进行比较的阈值是可调节的。由此可以实现，评估灵活地与作为各自的输入信号的基础的最大的电压幅值或作为输入信号的基础的配电板的辅助电压的绝对值相匹配。阈值是数字地可调节的或可编程的，特别是可以通过例如经由总线系统与微处理器通信的上级设置的控制器来数字地调节或编程的。阈值优选这样选择或这样调节，使得可靠地识别，输入信号是具有可以代表逻辑“1”并且通过可以通过辅助电压的绝对值给出的高的电压幅值，还是可以代表逻辑“0”的低的电压幅值。

共同的微处理器可以构造为，例如通过总线系统，与上级设置的控制器通信。优选地，共同的微处理器构造为，将通过对输入信号的评估而获得的信息 向上级设置的控制器报告和/或从上级设置的控制器接收控制信号。上级设置的控制器可以与设备分离地构造和/或构造为用于监视多个配电板并且可以例如包括一个或多个计算机系统。

按照一种有利的实施方式，设置至少一个输出端，其可以由共同的微处理器控制。也就是微处理器既可以满足以监视和评估输入信号的形式的监视功能，也同时能满足控制功能，特别是用于控制配电板。输出端可以包括可由微处理器控制的控制元件，例如继电器。可控的元件优选具有控制电流路径，特别是继电器的控制电流路径(Steuerstromstrecke)，其与共同的微处理器的信号输出端控制作用地耦合，其中该耦合合适地可以通过至少一个晶体管或特别是达林顿晶体管对来进行。

优选地，至少一个输出端能够由共同的微处理器根据至少一个输入信号的电压幅值来控制。微处理器然后可以直接使用通过电压幅值代表的信息，以便据此作出控制决定并且进行控制过程。替换地或附加地，微处理器的至少一个输出端也是根据由一个或多个上级设置的控制器、特别是通过总线系统接收的控制信号可以控制的。控制决定然后可以由上级设置的控制器作出，例如根据共同的微处理器所报告的信息。

在配电设施中采用该设备的情况下，该设备的输出端优选与开关装置耦合，从而开关装置可以经由该输出端被共同的微处理器控制，特别是用于通过共同的微处理器的控制信号触发开关装置的开关过程，即，例如断开或闭合开关装置。为此继电器可以与导致开关过程的驱动器并且特别是电机耦合并且对其进行控制。也可以设置多个可由共同的微处理器控制的输出端，其按照前面的描述构造并且优选分别与配电板的开关装置对应。

该设备可以是用于配电板的现场设备的部分。该设备可以至少部分地通过离散的电子器件来实现。例如前面描述的元件，即，微处理器、桥式整流器、电阻器、电容器、晶体管、运算放大器、可调电阻器、PTC电阻、集成电路、齐纳二极管和光耦合器，其可以分别通过离散的电子器件来实现。器件在此可以布置在共同的印刷电路板上。该设备可以以常规的和相应低成本可用的装置提供并且在小的安装空间上实现。此外在印刷电路板上的布置允许简单连接到配电设施的其余部件，特别是配电板的初级技术装置的相应的信号发生器和/或上级布置的控制器系统。

印刷电路板可以特别地与其他印刷电路板一起布置在组件支承体中，即所 谓的“Rack(架)”中，由此保证了节省空间的和电安全的保管。

本实用新型的另一主题是用于中压或高压技术的配电设施，具有至少一个按照该说明书的按照本实用新型的设备。前面关于设备以及其在配电设施中的应用描述的优点和优选实施方式表示了在相应的应用中配电设施的优点和优选实施方式。设备可以与配电设施的配电板对应并且例如是与配电板对应的、用于监视和必要时控制配电板的现场设备的部分。

优选地，装置的至少一个输入端与信号发生器相连，其与配电装置的配电板的初级技术装置对应，以便接收由信号发生器产生的报告信号，该报告信号特别地基于配电板的供电电压或辅助电压。报告信号的电压幅值在此可以代表逻辑状态，特别是配电板的开关装置的开关状态。例如报告信号可以是二进制的，其中特别地，可以与配电板的辅助电压的幅值相应的高电压幅值代表了一个状态并且例如0伏特的低电压幅值代表了另一个状态。

在此可以使用设备的输出端来控制配电板的开关装置并且根据在共同的微处理器中进行的逻辑评估来触发开关装置的开关过程，即，特别地断开或闭合开关装置。

微处理器可以例如通过总线系统与上级设置的控制器通信并且将通过评估输入信号而获得的信息向上级设置的控制器报告和/或从上级设置的控制器接收控制信号。上级设置的控制器在此可以用于控制和监视多个配电板。

中压在此理解为至少1kV和最高52kV的电压并且高压理解为至少52kV的电压，其中高压的概念优选也包括最高电压，即，高于110kV和例如直到380kV的电压。

附图说明

以下举例借助优选实施方式在参考附图的情况下描述本实用新型。其中：

图1以示意图示出按照本实用新型的一个实施方式的装置，

图2至4关于在图1中所示的设备举例示出信号曲线，

图5以示意图示出按照本实用新型的另一个实施方式的设备的部分，和

图6至9示出按照本实用新型的实施方式的设备的输出端。

具体实施方式

在图1中示出的设备包括两个相同构造的、在图1中上下地示出的各用于 一个输入信号的通道，其中图1中上面的通道的部件用不带撇的附图标记(例如10)并且下面的通道的组件利用带撇的附图标记(例如10')表示。以下代表性地对于两个相同的通道描述上面的通道。

通道包括输入端10，所述输入端具有两个端子E₁,E₂，在它们之间施加了输入信号的电压U_E。图2示出了通过电压U_E形成的输入信号的示例性时间曲线，其在本情况下作为具有电网频率的正弦形的交流电压信号构造，其中信息包含在通过正弦振荡的波峰(Scheitel)定义的电压幅值中，所述电压幅值在二进制输入信号的情况下可以例如在图2所示的值和更小的值、特别是近似0伏特之间交替。原则上，电压幅值理解为在观察的时间段内部电压信号的最大振幅，即，例如交流电压信号的峰值或直流电流信号的基本上恒定的电压值。

输入信号被传输到桥式整流器14，其从输入信号中产生整流过的信号，该信号通过在桥式整流器14的正的或者说"+"端子和负的或者说"-"端子之间施加的电压U₁形成。在此负的信号分量，即，在图2所示的正弦信号的负的半波，符号相反，即，在正的电压区域中在时间轴t上镜像。附图标记12定义了通道的共同的地端子并且与桥式整流器的"-"端子相连。具有相同的附图标记的端子在该说明书的范围内始终看作是位于相同的电势。

整流过的电压U₁施加在分压器16上，其具有第一电阻器R₁和与之串联连接的第二电阻器R₂。第二电阻器R₂的值与第一电阻器R₁的值的比例定义了分压器的分配比并且在第二电阻器R₂上降落的电压U₂形成缩放过的信号，其相对于输入信号U_E具有减小的电压幅值。

与第二电阻并联了电容器C₁，其产生缩放的信号的平滑。在第二电阻器R₂上降落的电压U_E与在电容器C₁上降落的电压U₃相同并且定义了缩放的和平滑过的信号。在假定完美平滑的情况下，电压U₂/U₃形成如在图3所示的直流电压信号，其具有相对于输入信号的幅值A₁降低的幅值A₂。幅值A₂在此优选至少近似与幅值A₁成比例，其中比例系数可以根据输入信号是交流电压信号还是直流电压信号来变化。

电压U₂/U₃施加在微处理器18的模拟信号输入端上，其构造为，从通过电压U₂/U₃定义的信号中产生脉动的信号，该信号通过在微处理器18的输出端上提供的电压U₄形成。示例性的脉动的信号在图4中示出。微处理器18现在构造为，产生具有键控周期t₁和脉冲宽度t₂的脉宽调制的信号，其中脉冲宽度t₂至少近似与通过电压U₂/U₃定义的信号的幅值A₂成比例。键控周期t₁例如可以 具有小于1ms并且特别是小于500μs的长度。脉宽调制的信号是二进制值的并且在低的电压值U_低和高的电压值U_高之间交替。

光耦合器20用于将脉动的信号非电地传输到共同的微处理器30。电压U₄为此施加在光耦合器的接收器24上，其通过发光二极管形成。光耦合器20的接收器26通过光敏的晶体管路径形成，其在发光的发送器24的情况下导通至发射极的供电电压，所述供电电压在与晶体管路径26的集电极输入端相连的端子Vdd₂和地端子36之间被提供。发射极与微处理器30的信号输入端32相连，在其上由此接收基于端子Vdd₂的供电电压的电压信号，其关于其时间曲线与通过电压U₄定义的脉动的信号基本上相同。

在图1中的下面的通道对应一个光耦合器22，其发送器24'与下面的通道的微处理器18'相连并且其接收器28与端子Vdd₂和微处理器30的另一个信号输入端34相连。

光耦合器20将上面的通道与包括了微处理器30的电路电分离。上面的通道在此优选，至少在未连接的(unbeschalteter)设备的情况下，与包括了微处理器30的电路并且与下面的通道完全地电分离。上面的通道为此可以具有在图1中没有示出的电流供应电路，其构造为，从输入电压U_E中导出基本上恒定的供电直流电压，其例如通过供电电压端子Vdd₁提供给微处理器18。该电压用于微处理器18的电流供应。而包括了微处理器30的电路包括单独的电压供应，其具有在该电路的端子Vdd₂和地端子36之间提供的供电电压。

微处理器30在信号输入端32,34上接收从光耦合器20,22非电地传输的信号，其关于其形状相应于由微处理器18、18'产生的脉动的信号。输入端32,34作为中断-信号输入端构造并且微处理器30构造为，接收的信号的上升和下降边沿导致微处理器30中的中断。中断用于测量接收的信号的脉冲宽度，例如通过计数器的相应的复位或读出来进行测量，并且由此作为数字的值确定各个输入信号的信号幅值A₁。

图5示出按照本实用新型的另一个实施方式的设备的通道和用于将通道非电地连接到共同的微处理器的装置。通道基本上相应于前面参考图1描述的通道，其中在以下主要描述在图5中附加示出的特征。在图1和5中互相相应的元件具有相同的附图标记。

通道包括保护线路，其保护桥式整流器14和后面的部件。其包括在端子E₁和桥式整流器14的所属的输入端之间串联连接的PTC电阻RT₁，其保护整流 器14和后面的部件以防过电流。此外在端子E₁和E₂之间连接了可调电阻器VR₁，其保护整流器14以防过电压。此外在输入端10的区域中布置电容器C₂，C₃和C₄，其将端子E₁和E₂互相或与一个与在图5中未示出的共同的微处理器的电路对应的地端子36电容地耦合。

在图5中示出的通道包括电流供应电路40，其与分压器16并联连接并且在其上施加了在桥式整流器的正的和负的端子之间存在的电压U₁。电流供应电路40包括齐纳二极管Z₁，其关于桥式整流器14的正的端子和负的端子截止地连接，其中齐纳二极管Z₁的击穿或者说齐纳电压用作电流供应电路40的参考电压并且优选选择为比在高的信号电平情况下输入信号的预计的电压幅值小。

齐纳二极管Z₁的阴极与双极型晶体管T₁的基极并且通过电阻器R₃与整流器14的正的端子连接，晶体管T₁的集电极也与其连接。在晶体管T₁的发射极上施加了相对于地端子12的电压，其相应于在齐纳二极管Z₁上的电压并且比其稍微小。晶体管T₁和电阻器R₃保证，电压U₁通过电路40仅被小地加负荷。晶体管T₁的发射极与另一个双极型晶体管T₂的基极相连，其集电极与整流器14的正的端子相连。晶体管T₂导致电压U₁通过电路40的更小的负荷并且在其发射极上提供比晶体管T₁的发射极电压稍微小的电压。

在晶体管的发射极上连接了在导通方向上布置极性的齐纳二极管Z₂，其阴极通过电解电容器C₅与地端子12相连。晶体管C₅这样导致电压的平滑，使得在电容器C₅上降落基本上恒定的电压，其用作控制电压并且在端子V_K上被提供。前面描述的部件例如这样来确定大小，使得控制电压为大约10伏特，只要通过电压U₁形成的电压信号具有12V或更高的电压幅值的话。控制电压被传输到通过集成电路形成的电压稳定器42，其从中产生直流电压，该直流电压的值低于控制电压并且在本实施例中可以为大约5V，只要输入电压U_E具有足够的电压幅值的话。在稳定器42的输出端设置了用于平滑所产生的电压的电容器C₆和用于将所产生的直流电压提供到通道的要以之供电的部件的端子Vdd₁。除了电容器C₆之外在端子Vdd₁和通道的地端子12之间还连接了电容器C₇和C₈。

缩放和平滑后的电压U₂/U₃施加在电压跟随器44的输入端上，该电压跟随器用于阻抗变换并且在其输出端上产生输出电压，该输出电压相应于在其输入端上施加的电压U₂/U₃。电压跟随器44的输出端经过电阻器R₄与产生脉动的信号的微处理器18的信号输入端相连。

此外设置阈值电路46，其构造为用于将在端子V_K上施加的控制电压与预 先给出的阈值进行比较。电路46包括集成电路48，所述集成电路用于执行阈值比较。如图5所示，集成电路48的输入端与端子V_K相连。端子V_K附加地经过电阻器R₅、R₆和R₇与集成电路48的其他输入端相连。电阻器R₅、R₆、R₇用于调节与控制电压进行有效比较的阈值，其中阈值在本实施例中可以调节到大约10伏特。电容器C₁₀将V_K与地端子12相连。

集成电路48的输出端经过电阻器R₈、R₉、R₁₀与双极型晶体管T₃相连，该双极型晶体管在其集电极上产生取决于阈值比较的结果的输出信号。该信号经过电阻器R₁₁被传输到微处理器18的信号输入端并且当控制电压低于阈值时，向微处理器进行报告，这意味着，在供电端子Vdd₁上同样面临过小的供电电压。优选地，微处理器构造为，当这样的阈值低出被报告时，抑制脉动的输出信号的产生，从而在该情况下输出电压U₄取例如0V的持续恒定的值。

通过电压U₄代表的脉动的信号通过光耦合器20非电地传输到在图5中未示出的微处理器。为此，光耦合器的发光二极管24的阴极与微处理器18的信号输出端相连并且发光二极管24的阳极经过电阻器R₁₂与端子Vdd₁相连。光耦合器20的接收器26通过光敏的反相器形成，其输入端经过电阻器R₁₃与供电电压端子Vdd₂相连并且其反相的输出端与共同的微处理器的信号输入端并且此外经过电阻器R₁₄与端子Vdd₂相连。电容器C₁₀将端子Vdd₂与地端子36相连。

图6至9示出了可以由设备的共同的微处理器控制的输出端。

在图6中示出的输出端包括两个继电器A,B，其激励电流路径a₀,b₀连接在提供例如24V直流电压的供电电压端子Vdd₃和未示出的共同的微处理器的控制输出端之间，从而继电器A,B可以根据微处理器的控制信号来激励。继电器A,B包括动合触点a₁,b₁,a₂,b₂,，其分别将电流供应端子V₊,V_-与输出端端子X₁,X₂,X₃和X₄相连。端子X₁,X₂,X₃和X₄分别可以引至电机，该电机例如表示用于转换配电板的开关装置的驱动器，从而电机经过继电器触点a₁,b₁,a₂,b₂,以端子V₊或V_-上的供电电压供电。并联于继电器触点a₁,b₁,a₂,b₂,，分别连接了作为过电压保护的可调电阻器VR₂,VR₃,VR₄,VR₅和电容器C₁₁,C₁₂,C₁₃,C₁₄。

图7示出了具有由微处理器按照前面参考图6描述的方式可控制的继电器C的输出端。继电器C包括转换触点c₁，利用该转换触点，共同的端子X₆可以选择性地与另外两个端子X₇及X₈中的一个端子连接。可调电阻器VR₆,VR₇保护输出端以防在共同的端子X₆和端子X₇、X₈之间的过电压。

图8示出了具有由共同的微处理器可以控制的继电器D的输出端。微处理 器的输出端经过电阻器R₁₅与双极型晶体管T₄的基极相连，其发射极与地端子36相连。在晶体管T₄的集电极和供电电压端子Vdd₃之间布置了继电器D的激励电流路径d₀并且与之并联地连接了在截止方向上布置极性的齐纳二极管Z₃。继电器D的动合触点d₁和d₂按照在前面参考图6描述的方式在供电电压端子V₊及V_-和例如引导至用于开关装置的电机或引导至线圈的输出端端子X₈,X₉之间连接。与动合触点d₁,d₂并联地分别连接了作为过电压保护的可调电阻器VR₈,VR₉和电容器C₁₅,C₁₆。

图9示出了基本上与在图8中示出的输出端相应的输出端，但是其中采用转换触点继电器E(Wechselkontaktrelais)，具有两个经过激励电流路径e₀可操作的转换触点e₁,e₂，所述转换触点在继电器E的非激励的状态中将在供电电压端子V₊,V_-和所属的端子X₁₀,X₁₁之间的电路闭合，从而实现反相的输出端。在图9中示出的输出端在其他方面相应于在图8中示出的输出端并且包括在端子V₊及V_-和端子X₁₀及X₁₁之间连接的可调电阻器VR₁₀,VR₁₁和电容器C₁₇,C₁₈。

附图标记列表

10,10' 输入端

12,12' 地端子

14,14' 桥式整流器

16,16' 分压器

18,18' 微处理器

20,22 光耦合器

24,24' 发送器

26 接收器

28 接收器

30 微处理器

32 中断-信号输入端

34 中断-信号输入端

36 地端子

40 电流供应电路

42 电压稳定器

44 电压跟随器

46 阈值电路

48 集成电路

A₁,A₂ 幅值

A,B,C,D,E 继电器

a₀,b₀,c₀,d₀,e₀ 激励电流路径

a₁,a₂,b₁,b₂,d₁,d₂ 动合触点

C₁-C₁₈,C₁' 电容器

c₁,e₁,e₂ 转换触点

E₁,E₂,E₁',E₂' 输入端端子

R₁-R₁₆,R₁',R₂', 电阻器

RT₁PTC 电阻

t 时间

t₁ 周期长度

t₂ 脉冲宽度

T₁-T₄ 双极型晶体管

U_E,U_E', 输入端电压

U₁-U₄,U₁'-U₄' 电压

U_低 低电压幅值

U_高 高电压幅值

Vdd₁,Vdd₂,Vdd₃ 供电电压端子V₊,V_- 供电电压端子

V_K 控制电压端子

VR₁-VR₁₁ 可调电阻器

X₁-X₁₁ 输出端端子

Z₁,Z₂,Z₃ 齐纳二极管。

Claims (23)

1.一种用于评估电输入信号的设备，该设备具有多个通道，其中每个通道包括：

-用于接收电输入信号的输入端(E₁,E₂,E₁',E₂')，和

-信号处理装置(18,18')，其构造为从输入信号或从由输入信号导出的信号中产生具有至少一个脉冲的脉动的电信号，其中所述至少一个脉冲的宽度(t₂)取决于输入信号的电压幅值(A₁)，

所述设备还具有共同的微处理器(30)，其构造为，接收通道的脉动的信号或通道的由脉动的信号导出的信号，并且通过评估接收的信号的各自的脉冲宽度来产生数字的值，该数字的值相应于各自的通道的输入信号的电压幅值(A₁)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备评估在用于中压或高压技术的配电设施中的电输入信号。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个通道包括整流器电路，用于从通道的输入信号中或从通道的由输入信号导出的信号中产生整流过的信号。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述整流器电路带有桥式整流器(14,14')。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个通道包括缩放电路，用于从通道的输入信号中或从由通道的输入信号导出的信号中产生缩放过的信号。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述缩放电路包括分压器(16,16')。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个通道具有电流供应电路(40)，其构造为，从通道的输入信号中或从通道的由输入信号导出的信号中产生具有恒定的电压的至少一个直流电压信号，以对通道的部件进行电流供应。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述电流供应电路是无源的。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个通道的信号处理装置(18,18')构造为，从通道的输入信号中或从通道的由输入信号导出的信号 中产生脉宽调制的信号，其中，脉宽调制的信号的脉冲宽度(t₂)取决于输入信号的电压幅值(A₁)。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个通道的信号处理装置包括另一个与该通道对应的微处理器(18,18')。

11.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，至少一个通道构造为，将通道的输入信号的电压(U_E)或通道的从输入信号导出的信号的电压与预先给出的阈值比较，其中，当电压低于阈值时禁止产生通道的脉动的信号。

12.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在至少一个通道和所述共同的微处理器(30)之间设置用于将通道的脉动的信号或通道的从脉动的信号导出的信号非电地传输到所述共同的微处理器(30)的装置。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，该用于将通道的脉动的信号或通道的从脉动的信号导出的信号非电地传输到所述共同的微处理器(30)的装置包括光耦合器(20,22)。

14.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述共同的微处理器(30)构造为，将至少一个通道的脉动的信号或从各个脉动的信号中导出的信号这样进行评估，使得脉动的信号的脉冲的上升沿和/或下降沿导致所述共同的微处理器(30)中的中断。

15.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述共同的微处理器(30)构造为，确认通道的输入信号的电压幅值(A₁)是否超过确定的阈值。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述阈值是可调的。

17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述共同的微处理器(30)构造为与上级设置的控制器通信。

18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述共同的微处理器(30)是通过总线系统与上级设置的控制器通信的。

19.根据权利要求17或18所述的设备，其中所述共同的微处理器(30)构造为，将通过对输入信号的评估而获得的信息向上级设置的控制器报告和/或从上级设置的控制器接收控制信号。

20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设置至少一个输出端，其能够由所述共同的微处理器(30)控制。

21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，所述至少一个输出端包括至少一个能够由所述共同的微处理器(30)控制的继电器(A,B,C,D,E)。

22.根据权利要求20或21所述的设备，其特征在于，所述至少一个输出 端能够由所述共同的微处理器(30)根据至少一个输入信号的电压幅值来控制。

23.一种用于中压或高压技术的配电设施，具有至少一个按照上述权利要求中任一项所述的设备。