[发明专利]用于电气设备的电子系统和相关的方法

说明书

本发明涉及电子系统和用于验证施加至这样的系统的电信号的方法。

电子系统被设置在电气设备中，例如在用于低压或中压应用的设备中以执行若干任务，例如供电或控制任务。

出于当前描述的目的，术语“中压”指的是在1kV与几十kV(例如50kV)之间的电压范围内的电气应用，而术语“低压”指的是具有低于1kV的电压的电气应用。

电子系统通常包括一个或更多个二进制输入(binary input)，每个二进制输入适用于在输入中接收并检测至少电信号或命令。电子系统还包括控制装置，该控制装置关联于二进制输入并适用于根据对被每个二进制输入接收的信号的检测来执行各种任务。

例如，具有一个或更多个二进制输入的电子系统被广泛用在开关器件中，诸如用在用于低压或高压电路的开关器件(例如断路器、切断器以及接触器)中，或者用在安装了这样的开关器件的开关柜或电气箱中。特别地，这样的电子系统的二进制输入适用于接收针对关联的开关器件的状态信息和/或命令。

例如，二进制输入能够在输入中接收并检测在开关器件内生成或通过远程方式接收的跳闸(trip)命令。根据这样的应用，可以将电子系统安装至开关器件的跳闸电路中，这样的跳闸电路至少包括：保护器件或继电器，其适用于由于检测到故障状况而生成跳闸命令；以及断开致动器，诸如线圈致动器。电子系统适用于在检测到施加至二进制输入的跳闸命令时驱动断开致动器，使得通过该断开致动器的干预来断开开关器件。

根据另一个示例性应用，该二进制输入可以接收并检测表示开关器件的操作状况的电信号，诸如表示开关器件本身的触头的耦接或分离位置的信号。

通常，具有二进制输入的电子系统必须承受大量干扰，其中一些干扰具有不可忽视的能量级。

因此，噪声或干扰信号还会被施加至二元输入并被该二元输入检测为针对电子系统生成以特别地用于引起电子系统执行一个或更多个任务的信号。

为此，验证装置关联于二进制输入，以便验证施加至该二进制输入的候选信号(其可以为噪声信号或针对电子系统生成的信号)。

电子系统的抗扰度，即将噪声信号与所生成的待被检测并验证的命令或信号区分开的能力，强烈依赖于通过电子系统特别地通过二进制输入对施加至二进制输入的候选信号所执行的能量吸收。特别地，如通过实验室中电磁测量和试验所证明的，低抗扰度与通过二进制输入对施加至该二进制输入的候选信号执行的低能量吸收关联。

在现有技术中，二进制输入为具有关联的高输入阻抗的电子电路，所以二进制输入能够从施加至该二进制输入的候选信号中吸收仅非常少量的能量。因此，关联于二进制输入的验证装置会将干扰或噪声信号验证为所生成的待被检测的命令或信号，从而折衷了关联的电气设备的正确工作。

例如，干扰信号可能施加至安装在开关器件的跳闸电路中的电子系统的二进制输入；由于该二进制输入从施加的干扰中吸收仅少量的能量，所以关联的验证装置会将这样的干扰验证为例如从保护继电器生成的有效跳闸命令。

根据这样的验证，电子系统驱动断开致动器来断开开关器件，即使从未真正请求过该断开操作。

在现有技术中，关联于二进制输入的验证装置适用于例如通过使用数字滤波技术来执行滤波操作以进行信号验证；特别地，滤波时间被设定得较长以便于提高电子系统的抗扰度。

图1示出了所生成的待被检测并验证的例如干扰信号500和数字信号501，这二者可能都为施加至本领域内已知的电子系统的二进制输入的候选输入信号。如图2所示，当在检测时间T_detect处检测到这样的输入候选信号的施加时，验证装置开始在长滤波时间T_F内对所检测的候选信号进行滤波，并且在这样的滤波结束时，该验证装置验证该信号。

设定长滤波时间意味着危及整个系统的时间响应，而在一些应用(诸如控制开关器件的断开)中，电子系统必须在接收到命令或其他的相关电信息之后尽快执行其任务。

根据另一个已知的解决方案，一个或更多个无源器件(诸如电阻器)连接至二进制输入以便于提高抗扰度。特别地，无源器件连接至二进制输入以便实现适合于从所施加的候选信号中耗散一定量能量的无源负载，该一定量能量依赖于这样的无源负载的固定阻抗。

无源器件在候选信号被施加至二进制输入时连续耗散功率，从而对其本身和置于相同电子板上的其他电子器件进行加热；当候选信号保持长时间施加至二进制输入时，诸如在信号被连续提供至二进制输入的应用中，这样的加热变得特别关键。

因此，在现有技术中，尽管已知的解决方案表现得相当令人满意，然而仍存在进一步进行改进的原因和期望。