阅读说明：本技术 一种基于ad芯片工作状态的保护装置控制方法及电路 (Protection device control method and circuit based on working state of AD chip ) 是由 陈庆旭 岳峰 周兆庆 张尧 余华武 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了工业控制技术领域的一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法及电路,旨在解决现有技术中利用比较器监视AD芯片工作电压时,通过参考源设置比较器门槛值导致成本过高,增加锁存器电路导致电路设计复杂,比较器输出信号接入保护CPU中断引脚可能导致其锁死和监视功能失效的技术问题。所述方法包括如下步骤：看门狗芯片获取AD芯片的工作电压,所述看门狗芯片的监视电压门槛值与所述AD芯片的电压范围相适配；将所述工作电压与所述监视电压门槛值进行比较,获取电压比较结果；保护装置根据电压比较结果,作出与其相适配的响应。(The invention discloses a protection device control method and a circuit based on the working state of an AD chip in the technical field of industrial control, and aims to solve the technical problems that in the prior art, when a comparator is used for monitoring the working voltage of the AD chip, the cost is overhigh due to the fact that a threshold value of the comparator is set through a reference source, a circuit design is complex due to the fact that a latch circuit is added, and locking and monitoring function failure of the comparator can be caused due to the fact that an output signal of the comparator is connected to an interrupt pin of a protection CPU. The method comprises the following steps: the method comprises the steps that a watchdog chip obtains working voltage of an AD chip, and a monitoring voltage threshold value of the watchdog chip is matched with a voltage range of the AD chip; comparing the working voltage with the monitoring voltage threshold value to obtain a voltage comparison result; the protection device makes a response adapted to the voltage comparison result.)

一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法及电路

技术领域

本发明涉及一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法及电路，属于工业控制技术领域。

背景技术

继电保护装置是用来实时监视电力系统运行状态的装置，该装置在系统出现故障的情况下可以及时发出跳闸命令和告警信号。

电力系统异常情况下，会出现电流、电压等参数的变化，因而保护CPU需要实时采集上述参数的模拟量信息。AD芯片能够将模拟量转换为数字量，CPU通过AD芯片采集电压、电流等参数。如果AD采样回路出现异常，势必造成CPU采样值错误，导致继电保护装置出现误动或据动。为提高保护装置的可靠性，需对AD采样回路进行监视，及时发现异常状况。

AD芯片工作电压是AD采样回路监视的重要值，工作电压异常一般会导致采样值错误，进而导致保护装置工作异常。AD芯片工作电压一般为5V，其正常工作范围是－4.75～5.25V，当电压跌落至4.75V以下时，会导致AD芯片工作异常。因而实时监视AD芯片的工作电压，以利于及时发现AD芯片工作电源异常情况。监视AD芯片工作电压一般通过比较器实现，如图1所示，是现有技术中的比较器应用电路图，比较器的一端接入比较门槛值电压Vref，另一端接入被比较电压Vin，当输入的被比较电压Vin大于门槛值电压Vref时，比较器的输出信号Vo为高电平，否则输出低电平。

以上电路存在以下几个方面的问题：

1. 比较器门槛值的设置：为保证比较器门槛值的精度，需要通过参考源来实现，但是这种方式会导致成本很高。

2. AD电压波形毛刺的检测：当电压波形上出现微小毛刺时，由于时间非常短，CPU很难捕捉到这一脉冲，导致无法及时发现电压跌落。为能够捕捉电压波形上的窄脉冲，目前通常采取两种方法：

1）比较器的输出信号经增脉冲展宽电路进入CPU。但一般比较器没有这种功能，需要增加锁存器电路，电路设计复杂；

2）比较器的输出信号接入CPU的中断引脚。通常情况下，保护装置不建议采用外部中断的工作方式，这种方式在外部有干扰的情况下，可能会造成CPU频繁进入中断，甚至会导致CPU锁死，影响保护功能；另外，这种方式需要经过CPU的程序处理，当CPU程序出现异常的情况下，监视功能可能失效，保护装置可能会出现误动。

现有AD芯片监视一般仅仅监视了AD芯片的工作电源，对于AD芯片的内部状态没有监视。AD芯片在干扰的情况下，也会出现内部逻辑紊乱的情况，导致采样异常。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法及系统，以解决现有技术中利用比较器监视AD芯片工作电压时，通过参考源设置比较器门槛值导致成本过高，增加锁存器电路导致电路设计复杂，比较器输出信号接入保护CPU中断引脚可能导致其锁死和监视功能失效的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法，包括如下步骤：

看门狗芯片获取AD芯片的工作电压，所述看门狗芯片的监视电压门槛值与所述AD芯片的电压范围相适配；

将所述工作电压与所述监视电压门槛值进行比较，获取电压比较结果；

保护装置根据电压比较结果，作出与其相适配的响应。

优选地，还包括：

获取AD芯片输出的FRSTDATA信号；

将FRSTDATA信号变化速率与预设阈值进行比较，获取信号变化速率比较结果；

保护装置根据信号变化速率比较结果，作出与其相适配的响应。

优选地，保护装置作出响应的方法，包括：保护装置根据电压比较结果或／和信号变化速率比较结果，作出闭锁或不闭锁保护CPU启动信号的响应。

优选地，保护装置根据电压比较结果或／和信号变化速率比较结果，作出闭锁或不闭锁保护CPU启动信号的响应，包括：

看门狗芯片根据电压比较结果或／和信号变化速率比较结果，向保护装置输出对应的复位输出信号；

保护装置根据复位输出信号，对应作出闭锁或不闭锁保护CPU启动信号的响应。

优选地，所述复位输出信号包括低电平信号，保护装置对低电平信号作出闭锁保护CPU启动信号的响应。

优选地，所述低电平信号的输出条件包括：工作电压小于监视电压门槛值或／和FRSTDATA信号变化速率小于预设阈值。

优选地，所述FRSTDATA信号通过看门狗芯片的WDI引脚进行获取。

优选地，所述保护装置包括继电保护装置。

为达到上述目的，本发明还提供了一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制电路，包括：

供电端与AD芯片供电端并联的看门狗芯片，用于获取AD芯片的工作电压并与门狗芯片的监视电压门槛值进行比较，以获取电压比较结果；

所述看门狗芯片的输出端通过与门与保护装置电性连接，所述与门的输入端还与保护CPU的启动信号输出端电性连接；

保护装置根据电压比较结果，对应作出闭锁或不闭锁保护CPU启动信号的响应。

优选地，所述看门狗芯片的WDI引脚与AD芯片电性连接，用于采集AD芯片输出的FRSTDATA信号并将FRSTDATA信号变化速率与预设阈值进行比较，以获取信号变化速率比较结果；

保护装置根据电压比较结果或／和信号变化速率比较结果，对应作出闭锁或不闭锁保护CPU启动信号的响应。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：利用自带监视电压门槛值和具备电压跌落脉冲展宽功能的看门狗芯片对AD芯片的工作电压进行监视，有利于降低实现成本、简化电路结构、及时发现工作电压的微小跌落，严密监控AD芯片工作电压可能出现的异常；同时对AD芯片的FRSTDATA信号进行监视，以利于及时发现AD芯片的数字逻辑异常；看门狗芯片的输出端与保护CPU的启动信号输出端通过与门与保护装置的控制端连接，从而实现在上述任一异常情形出现时，对继电器保护装置启动信号的闭锁和屏蔽，从而防止继电器保护装置发生误动，从而解决了现有技术中比较器输出信号接入保护CPU中断引脚可能导致其锁死和监视功能失效的技术问题。

附图说明

图1是现有技术中的比较器应用电路图；

图2是本发明实施例中看门狗芯片应用电路图。

具体实施方式

看门狗芯片一般具有电源监视功能，当电源电压小于看门狗芯片的监视电压门槛值的情况下，芯片会拉低复位输出信号以输出低电平信号。复位输出信号的宽度一般为200ms，为监视AD芯片工作电压，选用监视电压门槛值为5V左右的看门狗芯片型号即可。通过分析可以看出，采用看门狗芯片监视AD芯片的工作电压，具有电压跌落脉冲展宽功能，能够发现工作电压的任何微小跌落，电路简单，成本低廉。

经测试，AD芯片在受干扰条件下，会出现内部逻辑紊乱的情况。AD芯片内部是模拟和数字混合芯片，模拟量部分可以用BUSY信号进行监视，一般保护CPU仅仅监视了AD芯片输出的BUSY信号，但对AD芯片内部的数字逻辑是否正常未能进行监视。对于数字逻辑是否正常，可以通过AD芯片输出的FRSTDATA信号来监视，该信号用来表示此时AD芯片输出数据时第一个采样通道的数据，当AD芯片连续工作的情况下，该信号会在每次读取第一个采样通道时发生一定程度的跳变。因此，可以通过监视AD芯片的FRSTDATA信号的变化速率，来判断AD芯片的数字逻辑是否正常，如果该信号长时间未发生明显变化，则表明AD芯片的数字逻辑异常。

根据上述原理，本发明具体实施方式提供了一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制方法，所述方法包括如下步骤：

（1）选用监视电压门槛值低于4.75V的看门狗芯片，该看门狗芯片与AD芯片共用一组5V电源，从而能够实施获取AD芯片的工作电压，本实施例中，所采用的的看门狗芯片的监视电压门槛值为4.63V；

（2）将看门狗芯片的WDI引脚与AD芯片连接，以获取AD芯片输出的FRSTDATA信号；

（3）将看门狗芯片的输出端、保护CPU的启动信号输出端分别接入与电路（与门）的输入端，与门的输出端与继电器保护装置连接，用以接收由保护CPU发出的启动信号；

（4）该看门狗芯片将其获取的工作电压与监视电压门槛值比较，如果工作电压低于监视电压门槛值，AD芯片在此工作电压下可能会出现工作异常，此时，看门狗芯片输出的/RESET信号会被拉低，即输出低电平信号，由于与门的逻辑运算，即时此时保护CPU输出了高电平的启动信号，继电器保护装置也不会启动，相当于闭锁了该启动信号，从而防止继电器保护装置出现误动；

（5）同理，看门狗芯片通过其WDI引脚采集的FRSTDATA信号，如果长时间未发生明显变化，则表明AD芯片的数字逻辑异常，则/RESET信号也会被拉低，从而避免了由于数字逻辑异常引发的继电器保护装置出现误动。

该监视过程由于无需保护CPU的参与，从而避免了CPU程序出现异常导致监视功能失效的可能，因而具有较高的可靠性。

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施方式还提供了一种基于AD芯片工作状态的保护装置控制电路，如图2所示，是是本发明实施例中看门狗芯片应用电路图，所述电路包括看门狗芯片，该看门狗芯片的供电端与与AD芯片供电端并联，其WDI引脚与AD芯片，分别用于采集获取AD芯片的工作电压和FRSTDATA信号；看门狗芯片的输出端和保护CPU的启动信号输出端接入与门的输入端，与门的输出端与继电器保护装置的控制端连接，通过该电路能够实时监测出AD芯片工作电压异常和数字逻辑异常，并在任一种异常情形下，实现对继电器保护装置启动信号的闭锁和屏蔽，从而防止继电器保护装置发生误动。

本发明控制电路采用了具有电压跌落脉冲展宽功能的看门狗芯片，能够发现工作电压的任何微小跌落，可以实现本发明控制方法的所有步骤，电路简单，成本低廉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。