瞬时值比较检测方法

专利名称：瞬时值比较检测方法
技术领域：
本发明涉及一种iu^续周期性变化的电信号为介体对被监测对象是否发生 中断、间断、消失等偶然突发事件进行监测、检测的方法，同时适用于对供电系
统中是否发生中断、间断、波形凹陷8 等偶然突发事件或断电逬行险测的方法。
它是一种通过比较被监测对象电信号的瞬时值幅度是否异常来判断被监测对象 是否异常的方法。
在不间断电源(Uninterruptible Power System ,简称UPS )和其它一些 重要场合，都觀隨断电翻电路对供电系统进行实时监测。
背景技术：
下面主要以供电中断、间断、断电检测为例，阐述本发明的相关情况。 在日常^生活用电中，某些场合^S瞬间判断出外来供电发生断电，以 便逬行应急处理。如在不间断电源(Uninterruptible Power System ,简称 UPS )^MJ1在有外，电时逆变器不工作的后备式不间断电源中，或者其他需 要知道供电中断准确时刻的场合，，快速^11出供电中断的信号，以便，相 应的X條，进行及时的體，麟因此给用电设备it^良影响。在不间断电源, ;/t^Ji^备式不间断电源中，断电险测时间J1^响其供电恢复时间(由夕卜， 电到由逆变器输出供电的时间间隔)指标能否达到标准要求的~^关键#^ ,因 而,皿有断电1^测电路，以便快速、准确lt^i测到供电中断的信号，及 发出控制信^逆变器尽快3SAii行而实现后备电力输出，实现在标》隹规定的时 间内将用电设备由夕卜部系统供电向由逆变器输出供电的切换，实现不间断的供 电，以避免因为供电间断时间过长对用电设备、^M是信息处理设备it^F^ 响。鹏一种运用不间断共电原理将逆变器与开关电源结合在"^的不间,关 电源(Uninterruptible Switching Power Supply ,简称USPS ),也需要及时
监测到夕卜部系统供电中,号，以便及,启动逆变器实现向计算机、信息处理 设备^^^允i^电中断的设备不间断ife供电。因此，由夕卜部系统供电中断时 刻到检测电路输出信号时刻之间的断电检测时间，成为直接决定不间断电源 (UPS和USPS)供电恢复时间^的主要因素，成为影响产品能否符合标准要在本发明提出之前，不间断电源(UPS和USPS )中主要采用平均值法和数
字鹏縛断电翻方法。数字鹏去敏数字电路对供电信鄉滩相、繊、
S，(如把供电信号"^IE^鯛期分为4个、8个等份轉)等复杂鹏，产 生一系列随时间变化出现但幅度高度不变的参照基准信号与供电输入取样信号
进行t激，主要m信号之间的时序逻辑关系是否异常的角度，判断共电是否中
断。数字 法的检则电路1:您复杂，^fe、^到限制，等份数的限制就限制了 在"^正弦波周期内进fi^辑判断的次数,因而縮短断电检测时间就穀啦测方 法本身的限制。从已有介绍数字,法的分,料来看，数字,法检测电路的 断电检测时间一般在4 6毫秒左右，虽然比平均值法(断电检测时间一般在 10~20毫秒)快了不少，但是距离实际需要仍有距离，故其优势并不是太大。 因而"^在有ffi^s:要求场合，在/J幼率、傲介格的后备式不间断电源中，基本 没有采用。
fflg备式不间断电源中，基于 、 iSi十人员技术局限和线路简单等原因， 较多采用的是平均值法险测电路.平均衝去险测电路的典型做法是将取自夕卜部系 统供电信号经过整流媳^ ,直接与i^的基准电iBa行tb^ ,其典型线路如附 图1际。
从图l可以看到，取自外来供电的信号经过全〗鹏流滤 鹏，分H^il至吡 较器直接与设定的基准电压进行比较。当tt^器同相端的供电输入信号电压值 Va fK^t爐器反相端的基准电压值Vr时,触发t您器动作状态反转输出断电信 号Vo。由于电容器,能元件，具有平滑滤波作用，因而供电输入信号Va实 际上是sm;t ± ra 100赫兹三角波的，供电中断后，供电输入信号Va的衰 减降低Jl^角波的某一点开始的。平均值銜鹏^g号^^关系如图2所示。
平均衝去检测电路的原SJ1,当供电正常时，取自外部系统供电信号经过全 ;鹏流滤波得到在直流之上動口 100赫兹的三角波的输入信号，如果供电输入 信号Va波形谷点的幅度高于比较器的设定参考基准电压Vr时，比较器不会发 生动作而改，供电正常时的状态；而当供电断电时，供^li入信号电压Va的 幅度随着供电中断i^虑波电容器的放电而斷氐，当输入信号电压Va的幅度下降 到低于比较器的设定参考基准Vr时，弓l致t您器触发而改变其供电正常时的状 态，输出断电信号Vo。这种方法，本质上j^多个正弦波在电容器储存能量的 平均離行险测，魏M测信号输入回路中电織上储存的能衝肖失、下降， 达到判断供电中断的目的。严格来说，平均值法检测电路RiI合用来作为,变 化信号的检测，而不适合用来作为要^高的断电检测，更不适合用来作为偶然突发信号的捕捉和检测。如果对平均值法检测电路提出更高的检测速度或者用平 均值法逬行偶然突发信号的捕捉和裣则,就像把"^要求执行者即时实B^l行的 命令，却延误多时1^^再下达到执^#。
平均值法检测电路的致，点就是因为线路中有储能元件滤波电容lg^E。 由图1电路原理和图2输入信号波形可以看出，若滤波电容器的容量小，100 赫兹三角波的谷点电压值樹氐，三角波的幅度却tb^高，为了保证不会发生误动 作，，把^基准电压值调低；如果滤波电容器的容量大，100赫兹三角波的 幅度低而t您平滑，三角波的幅度H^f氐而三角波的谷点电压值却较高，则需要 把i貌基准电压值调高。0J!由于滤波电容器容動[]:t^ ,滤波电容器储存的 能量增多，#^供电断电后，输入信号的下I^M会较,。皿论上说，为了
得到^M的断电检测时间，希望断电后输入信号的下i^ije要快，希望断电后输
入信執速下降到fK i貌基准电压值,为此驟M/Jv滤波电容器的容量i^j口快
其放电，M^高i^基准电压值Ut缩/J^三角波谷点的^fi ,&ll减少判断检 测时间的目的。f頭滤波电織的容量敏J、后，输入信号J:H角波的幅度又增加 了 ，三角波的峰谷差S劭卩大了 ，谷点电压值P^f氏了 ，又需^GiSm基准电压值调 低以防ih^误动作，最终导致了在峰点附近断电时的检测时间大幅增加。这两 种情况都有导致翻时间变长的趋势，这就形成了矛盾。因此在平均衝去险测电 路中，滤波电#1§的折中,比铰困难，在实际生产中调试也t,烦。平均值 法险测电路的断电检测需要时间最长的情况,Jl^卜部系统供电中断点发生ffiE弦 波峰值附近虑波电容器充电达到峰点电平时刻的情形，因为这个时候滤波电容器 储存的能量最多。在最fflf况下，平均值法检测电路的断电检测时间一般在10 毫秒左右甚至更长.由^变I^制启动和切^II^W—定的时间，从供电中 断发^U监测输出断电信号，再到启动逆变器并切换到由逆变器输出恢复供电， 这中间间断供电的时间(又称为供电恢复时间)，往往就超出了标》tm定的允许 值。设计者就目睹某不间断电，1^企业，因为无法繊断电检测时间，而在参 %#0隹制定时，极力主张把供电恢复时间定在10毫秒以上甚至20毫秒，为此 而争论不休的状况。供电中断20毫秒，这就相当于中断了"^完整的iE^i^ 期，这不已经是间断供电电源了吗？闹出了笑话。
通过上述分析可以看出，平均衝去翻电麟以下跣点1,断电翻时间 长。一般在10 ^^Uth甚至更长。2 ,夕卜部系统供电电压高低对断电检测时间 的长短会产生较大的影响。夕卜部系统供电电鹏时，由于滤波电雜储存电麟 多，断电检测时间会变长，外部系统供电电压低时，由于滤波电容器储存电, 少，断电险测时间则会变菊。3 ,夕卜部系劍共电中断时刻对断电检测时间有重大影响并且与实际^l反。最长断电险测时间出现在供电中断发生ffiE!2波电压 峰值附近区域。因为在供电电压峰值附近区域发生断电时，tt测电路中的滤波电 容器充喊得最高能量，输入信号电压值升到最高，输入信号电压下降離，输 入信号电压Va下降到t您器i^基准电压值Vr所需的时间最长。 4 , ^调试
困难。

发明内容
本发明的目的就题克fl瞎fte^测方法的不足，加快供电中断的险测，離
断电检测时间，改变供电中断点发生在峰值附近区域时需^测时间最长的状
况，um实现自监3^豫信号发生中断、间断、^^凹陷,等偶然突发事件
的捕捉和^D。
本发明的内容是一种通过监测被监控对象信号的瞬时值幅度是否异常来判 断被^(豫是否正常的方法。这个方法的杨1>昆念，翻过5M1S^^的同 步SgJ^ ,iSS幅度随被HS^t^动态变化的参照基准，通iM^^m某一时 刻的瞬时值幅度是否异常的l;爐判断，实现5M^^的飘速险测。这个方
法可u^来检测供电是否中断或者实现又m^^发生中断、间断、波形凹陷
畸变割禺然突发事件的捕捉和险测。在检测夕卜部系统供电是否中断的事例中，这 个方法的基本原理，是在半个或一^周期内对正弦波的瞬时值采样后，^S—时 刻的实际瞬时值幅度与该时刻对舰常情况下应有的瞬时值幅離行t爐判断， 从瞬时值幅度的是否异常来判断共电是否断电。S^监3^5^^^中断、间断、 )S^凹陷BW割禺然^事件的捕捉和检测中,原理与^tll供电是否中断^相 同，就是依据被监J^^某一瞬间瞬时值幅度是否异常来判断被监^0是否发 生中断、间断或消失。
瞬时值t^检测法可以通过单片机査值和模拟波形动态基准比较两种^:
来实现。
单片TO值瞬时值t您险测法的jiaji ,从i^^m信号获取起始标志信
号并采样鹏# —时刻的^!^^信号瞬时幅度数值,与MMM询M^i^的
数值表的方OTf雜该时刻对应的参考ffia行比较,如果被监e^信号某一时 刻幅度数值高于^于査表取得的#%值,根据被mi豫信号与外部系统被监
，象的确定对应关系，就能判定为^^jmiE常，如果被，^信号某一
时刻幅度数衝肝査表取得的辨值，则判定为MS^已经异常。这个实施
方法，已^:现了瞬时值tkS检测法同步S^检测、动态参照基准、瞬时值t傲 魏念o^tt波形瞬时值t爐险测法的MS^ ,模沐XT生""^率及相位^监自 象信号同步、^^ifi被^^f^,、幅度跟随被M^信号趋势同向变化 的动态基准信号，让被监慰豫信号和模拟娜动态基准信号直離行t爐，通 过判断^^^信号 —时刻的幅^1否异常，来判断产生险测信号。如果 被监控5^在某一时刻的幅度高于动态基准信号在该时刻的幅度就判定为被监
m^r^正常,如果^m^输入信号碟一时刻的幅度低预态基准信号的幅 度就判定为被监^l豫异常。这个实施方法，通过模拟，监sx像信号波形变 化趋^-致的波形作为t爐基准的;^ ,实现被m^输入信号幅度与动态基 准幅度的比较，也已经体现了瞬时值t爐检测法同步iiai^测、动态基准比较、 瞬时值t爐的逸念。
由实现方法的差异可以看出，采用单片m^值瞬时值t激法的检测电路，由 于单片机执根驗有固定周期时间因而采样次数和t爐判断次鹏有限制的,被 监控赠信号瞬时值采样驟经过微(a-d )转换因而会有一定时间滞后，因 此，险测速度要比模拟^^瞬时值tfcS^i)ll法稍慢。模拟^m瞬时值t您险测法 的采样,续不间断的，采样次数和比较判断次ifci不受限制的，比较判断和采 样是并行的，既没有因为^信号变换^ha而产生的滞后，也没有执行周期的制 约被检测信号输入回路更没有储能元件电容器不会发生信^#输的人为延时,
因此，模拟^F多动瞬时值t像险测法的险观MJt ,不仅比平均值检则法要大对口
快，比n^移相、^s复杂处理的数字s鹏法要快，理论上比单片机査值瞬时值 ,检测法也要快。实际上，模拟娜瞬时值腿鄉隨只监测异常情况，只对
异常情况进行采样判断，对正常情况根本无離理，Wii待劳，不做无用功，因
此能够用最少的资源实现w^速的检测,因而特别适合用刊禺然突发信号的捕捉
和检测.采用^l^，瞬时值t爐险测法的断电险测i^电路，实测^已经达 到了其ffe^测方法无可比拟的麟断电险测时间典型值小于0.2毫秒，驗约 0.1毫秒，最长小于2毫秒，大大低于平均值法检测电路的10~20毫秒，还大 大低于现有资料上号称最先进的数字跟踪法的4~6毫秒。试验数据已经说明， 前述&、析J1IE确而且符合实际的。
从具体实现电路的角度看，模拟波形瞬时值比较法的检测电路采用模拟元 件，价槲氐廉，如已经^i^斷正的模拟、，瞬时值t爐断电险测i^电路，只需 要价鞭宜的555时基电路和339四t傲器^""块lUS少量电阻器、小容量电 容器、二极管，^也t:激简单，因而g樹氐。单片机査值瞬时值tb^鄉腿 的断电^I!I电路，，用到有模数(a-d )转换功能的单片机，，编写控制程 序，线路t爐复杂，对銜十技术人员的技术素质要求较高，既需，件电路iSi十人才，iE^软件f，人才，因而无论元器件^^还是Si十费用，单片机査值瞬 时值t您检则法都会比模船娜瞬时值t傲险测法高。结合已经i微斷正可行的
模船赚瞬时值t傻检则法断电检测电路的5ma检测结果分析,另夕卜考虑到供
电断电检测只^判断共电是否异常,只需定性而无需精确测量瞬时值的精确量 值，ffiW确测量中有优势的单片机，在供电断电检测的定性检测中并不能发挥优 势，駄材小用。因此，可以认为，用^^娜瞬时值tt^险测法险测供电中断, t瞎片机査值瞬时值t爐险测法更加具有优势。另外，单片隨值瞬时值t:像检 测法的硬件线路并不算太复杂，稍有单片机应用敏出并对单片机具体型号的功
能、接法有所了解的人，都可i^ua行硬件线路的构建，单片机査值瞬时值t像检 测法的査值、t匕较，都是由软件,实现的，所以难点在于单片mi欠件程序的编
写、调试。鉴于此，下面着難合已经i微斷正可行的^tt^^瞬时值t您险测
法断电^i!)电路，介绍瞬时值tb^^测法的Jlffi。
瞬时值比较险测法与其他检则方法相比有着本质的区别。
平均值法主要从能量消减、变化的角度7!TM测5^ia行监测。平均值法检
测电路中有滤波电容器这样的储能元件，在M测对象中断、间断、消^JE,储
能元件能量消减、变化的速度，受到lffi测^信号输入回路中储能元件戶/Hi存 能量的多少以及储能元件放电负载电阻ffl^小等多种因素的影响,这就限制了平 均值法检则離的提高。平均值法本质上J1^监测5^^信号在中断、间断、消
u前在储能元件戶，存能量的平均ima行检测，考量的是能量的有无或多少，
考量的是被监测5^在储能元件所储存能量的变化。所以说，平均值法是一种间
接的险测方法，是隔靴搔痒之法。
数字Sg^法主要从时序逻辑的角JS5J^测XiT^a行监测,考量的是在有限
个数检测点中的某个检测时间点被监测对象信号与参照信号之间时间逻辑上的 有无,考量的是鹏测繊信号在时间上的变化逻辑J^i否正常,与信号的强弱、 信号幅度的大小或者高低没有关系，因而也是一种间接的^u方〗去。虽 字跟 踪法s鹏了被监测又像信号在时间上的变化,跳出了能量险测的亂念應念境界、 格局得到了的提升，检测^得到改驻，比平均值法有了长足进步，但是因为受
到方法本身取样t您次数的限制，制约着检测離的^""^提升，而要增加取样 t爐次数却在工fa5术层面又^障碍。因而数字Sg^^5然无法完全胜ffi^ 监测5^^偶然突发事件的监测、翻。
瞬时值比较检测法从被监测5^信号幅度变化的角度对被监测对象进行监 测、检测，考量的不仅仅是M测5^信号在时间上的变化，Mfi要的是考量被 监测5^信号幅度的变化是否异常,完^^了数字SI^法监测被监测对象信号在时间上的变化ffig辑上是否异常的理念。瞬时值t您1^测法不^5^监测5^信号进行同步跟踪，而且随着信号幅度的变化对被监测对象信号进行逼近贴身
式、s鹏盯梢式的动态监控、t您、裣则，t您的参照基;紐驗照被监测又橡
信号的变化规律、趋顿态变化的，并且在取样比较次lth有了极大的提升。如果说单片机査值瞬时值比较法受到由于检测^指令执行有固定的周期和信号
^t换^一定时间的限制，取样t您〉^仍有所限制的话，作为瞬时值t您
检则法典型代表的模拟^^动态基准瞬时值tb^法,就完全没有取样tb^次数的限制。模拟^^动态基准瞬时值tk^法的采样Jiii续不间断的，比较判断卩采样是并行的，采样次数和比较判断次^S不受任何限制的。严格来说，模拟波形瞬时值赚翻法赚监测赠信号进ffiffifi贴身式、鹏盯梢式的鹏、翻，不是要监测鹏测繊信号是否变化,只是要监测鹏测赠信号幅度的变化是
否异常，，幅度异常情)raa行采辩iJ断，对于被监测5^信号幅SiE常的变化根本,做ff^I处理。因而模拟^^瞬时值t俊检ll法对于被监测5^信号幅度
的异常变化，有着极高的响应速度，能够完全胜任繊监测赠信号发生中断、
间断、波形凹陷RK等偶然^事件进行监测、险测。
瞬时值tk^1tD法与其fty^测方法的本质区别，不仅在于方法的创新，M^
要的是在于3a念上的创新。如果说平均值法、数字iiJg法是一维的检测方法，那
么瞬时值t傲险测法就是二维的检测方法；如果说平均衝去、数字鹏法是用定
量的方法銜则被监测赠的变化,那么瞬时值t傻险测法就是用动态变化的方法
检测被监测X橡变化；如果说平均值法、数字S鹏法是通过又微监测X橡变化引起某种变化的检测而&1収^监测又豫是否异常判断的间接检测方法,那么瞬时值比较检测法则^5M监测对象信号变化本身是否异常进行检测的直接检测方法；如果说平均fK去、数字,法是等^^测5^信号异常情况出现的被动检测方法那么瞬时值tt^^测法则翻占身跟随迎^tt测據信敦储常情况出现的主动检D方法。頭由于亂念上的创新、提升、超越，抓住了问题的本质和根本，才带来了方法上突破，才能克服了局限，实现了，和超越，做到了其他检则方法无〗繊啲事情达到了其他检则方法无法超啲境飛口无可比拟的^^。


图l是平均值检测法典型线路原理示意图2是平均值法1tii电路信号波形关系示意图3是单片机査值瞬时值tt^检测法的査值tb^il理示意图；图4是模船^瞬时值t激检则法的原理电路及信号^F多关系示意图5是采用模拟娜瞬时值,法的断电翻电路原理图6是采用模拟波形瞬时值比较法的断电检测电路在供电中断点发生在正
弦波峰值区间时的^g培，充系示意图7是采用模拟波形瞬时值比较法的断电检测电路在供电中断点发生在正
弦波幅度下降段接近过零点附近时的§^号波形关系示意图。
图8是采用单片机査值瞬时值t激检测法进行供电电力系统正弦波发生瞬
间间断割禺然突发事件进行捕捉、翻的鹏示意图9是采用^a波形瞬时值tb^法进行《共电电力系统正弦波发生瞬间间断
割禺然突发事件进行捕捉、险测的电路原理示意图10是采用模拟波形瞬时值t爐法进行供电电力系统正弦波发生瞬间间断或新皮形凹陷畸变等等偶然^事件进行捕捉、检则电路^i号〗，关系的示意图。
具体实施放
下面结合

瞬时值t激裣则法在单片机査值和模拟)鹏动态基准比较两种实施方式下的具体实施情况。
首先介绍单片机査值实施方式下，单片机査值瞬时值比较检测法的实施方法。
图3是单片机査值瞬时值t激险测法的査值tb^i!S示意图。在图3中,Vin是lffi测5^输入信号。VbJ!AUttlM^输入信号获取的过零同步标志信号,是控制检测电路协调运行的外部控制标志信号，用来确定査值区间的起止。Va是被监测对象输入信号Vin在半个正弦波周期内经过单片机模数转换后所得幅度量值的组合幅度连线所形成的图形。 Vr是储#^单片机系统存储单元中用来判断供电输入信号幅度是否异常的#%量值,Jlil过査表取得的一系列逐步升高而后XM步斷氐的阶梯状数值。阶梯的皿受到单片机系统指令^im行周期的制约，并由指斜iWt行周期和期望的险测^JS或准确度共同决定。Vo是单片抑输出接口输出的数^S息。由图3可以看到，单片机系统在从被监测S豫输入信号中获取标志信号Vb的参与下，又!TMiW豫输入信号Vin进行模麟换后得到某一时刻被监测5^输入信号的幅度量值Va ,单片机系统按照一定的间隔时间，ffiS—时刻的M^测5^输入信号的幅度量值Va与从存储单元中査^^该时刻对应的辨量值Vr进行t激判断如果鹏测又橡输入信号的幅度量值Va小于从存储单元中査得的#%量值Vr就判断为1M测又豫异常，已经^了被监测对象中断、间断等异常现象，从单片机的输出接口输出数^息Vo ;如果被监测繊输入信号的幅度量值Va大于或等于从存储单元中査得的参考量值Vr就判断为被监测对象正常，继续进行下一个间隔时间的査值一t您操作，filij完成"^循环周期(半个被监测5^周期)后，标志信号Vb出现，单片机系统又开始下"-^M^测循环周期的操作。
在单片丰 值瞬时值1:爐法的实际检测电路中，要保证标志信号Vb在-"^
査值周期(通常是半个,测m周期)的唯H4和正确性，因为它是单片机系统能否完成査值-險检测的鹏,没有这个标志信号的参与,腿就无腿行,一切都会乱套。标、志信号Vb ~|§可以由被监测对象信号波形的特征点来获取，产生的方法可以参照图5采用模拟波形瞬时值lt^法的检测电路原理图中的过零同步信号产生电路部分，并结合具体检测电路设计的需要调整适宜的输出极性。
至于单片机系统控制f，的设i"Hi写和硬件设计，^M,再介绍。下面介绍模拟娜动态基准腿实施拭下,模拟娜瞬时值雌翻法的具体实施情况。
图4是^im)鹏瞬时值t傲险测法的原通电路及信号^f多关系示意图。
从图4原理图和信号波形关系可以看出，在被监测5(^信号正常时，施加到检测1;您器同相输，的 ^测5^信号波形Va的幅度，在ffl^I时刻都高于施加到检测比较器反相输入端的动态基准信号Vr,因而检测比较器输出为高，表明被监测X^IE常。当被监测X!T^生中断、间断、消失等异常情况时，被监测对象信号波形Va的幅度迅速下P牵到模拟波形动态基准信号Vb电平(图4b中的A点)之下，触发险测1;爐器动作而改变原来被监测5^信号正常时的状态，输出端Vo输出低电平信号，表明,测5^已经发生中断、间断、消失等异常情况。即M^测5t^生中断、间断、消失的时刻发生在M测5^信号波形幅度下降段接近过零点附近，由于模拟^ff多动态基准信号Vr是变化的，当后一个动态基准信号Vr波形上升段幅度高于垫高电平(图4b中的B点)时，触发检测t傲器动作而改^来M测X^IE常时的状态，输出端Vo输出低电雜号，表明鹏测繊已经发生中断、间断、消失等异常情况。
图4b中的动縫准信号Vr的》娜与被监测5(豫是相同的，这在用^^共电电力正弦波中由于某种原因 部分 缺失、间断割禹然^事件的捕捉和检测J1M^的。但是实际应用中，尤其是在供电的断电检测中，并不一定^产生如此标准、％^监测5^输入信号如1^似的，，作为##基准。把l^测5^信号Va和动态基准信号Vr的波形都表达完整，完全是为了便于全面完整自的驟。
在断电检测实际应用中，isa^^^发现，加大供电输入信号Va输入
幅度，fiU在t傲器输入W"元件的箝位作用下，供^入信号Va的，^就变 成了平台形，就可以加大了动态基准信号Vr的波形幅度，就加大了供 !|入信 号Va上升辦Q下降段幅度的变化速率，就有利于把动态基准信号Vr 梯形， 这样或许对于提高1tii速度，縮短断电检测时间会有帮助。
在介绍了模拟波形瞬时值tb^检测法的原a^ ,接着阐述采用iim波形瞬 时值t激法的断电1tll电路实现方法。
图5是采用模拟波形瞬时值tb^法的断电检测电路原應图。该断电l^测电路
是在iSi传完成mfQ测试后魏出来的。
从图5可以看出，模拟波形瞬时值比较法断电检测电路由供电输入信号产
生、t爐检测输出、供电过零同步信号产生、动态基准模船娜产生等部分鹏。
供糊入信号产生电路包括D2、 R6、 R7、 R8和ZD1等元件。D2、 R6、 R8 把经过桥式整、流器整流的供电信，^^、压，在险测t像器IC1-A ( 339四t您 器中的一个)的同相输入端得到一个叠加在垫高电平之上的供电输入信号Va。 为了加大供电输入信号的上升、下降速率，OM夬险测速度，^断电险测时间， 应加大R6、 R8的比值iaM州共电输入信号Va的幅度。D2的作用是防止垫高 电平对过零同步信号产生电路J^E影响。ZD1的作用是产生垫高电平。垫高电 平值的选取，应考虑C5放电到过零同步脉冲终止时这繊电曲线，要贴近供电 输入信号Va幅度下P牵段的曲线，既^其相交又不能下垂太多，同时^^确保 在过零同步脉冲区域内，垫高电平仍略高于C5上的电平，以防止检测比较器
IC1-A i繊发。mi十者在is^a程中，曾经在1伏到3伏间逬^a/i个方案的试
验。因为没有維的稳压二极管，尝试过用几个二极管串接产生的正向压降或者 "^发t极管的压降，来作为垫高电平使用，iS^I^明，对断电检测时间 测试駄小没有太明显的影响。看来垫高电平可1^M当提高，以改善C5放电曲 线后段的下翻况。蹄面的gJC^升小结段落，有涉鹏高电平的讨论，请参 阅。
过零同步信号产生电路包括R9 R14、 D3、 D4、 C2禾卩IC1-C、 IC1-D等 元件。供电过零信号是参与险测电路工作的重要标志信号。配合调整R9、 R10 和R13、 R14的电阻值，改变各自分压比可以调整过零同步脉冲前沿^的时 刻；配合调整R12的电P且值和C2的电容量，改变R12和C2的时间常数，就 可以调^M零同步信号后S^束的时刻,从而调整过零同步脉冲宽度IU^其前后 沿相对TS零点的隨，供电过零信^iffia C2耦合，是为了过^i志信号获取电路与同步信号输出电路之间实现隔离,并且保证在没有足够幅度的交变信号作
用时，不会输出过零同步信号。IC1-D的作用， 一方面J1^皿零同步信号的后 沿，确^M零同步信号的宽度，同时也是配^]态基准信号模拟^^产生电路对 同步控制信号Vb的极性^ ,对过零同步信号进行反相输出。根据以往iSM的 经辦Q^ , IC1采用LM339等集电极开路输出的高速t您器较好，过零同步 脉冲应鉢对称于过零点。i微l^明，过零同步信号脉冲宽度可取1毫秒左 右甚至^ ,较窄的过零同步信号脉冲宽度，有利于^在过零点之前附ifi^生 断电1t^时出现的驗断电险测时间。
动縫准信号1^^鹏产生电路由R15 R18、 D5~D8、 ZD2、 ZD3、 C3 C5 和IC2 ( 555时基电路)组成。R15、 R16、 C3、 C4和IC2组成多i醜荡器电 路。在没有供电过零信阜乍用时，该电路产生频率约为100赫兹的脉冲方波(脉 冲方波的宽度受到供电输入信号Va波形形状以及动态基准信号Vr的幅度等因 素影响，可按在ftf扮共^l入电压时Vr与Va贴近而又不相交的原则确定X在 受到过零同步信^^乍用时，该电路顿了受过零同步脉冲控制的脉冲展宽电路， 输出与供电频率一致的展宽脉冲方波。展宽脉冲方波的宽度(占空比)，可通过 调整R15、 R16和C3的織来实现。 一般地，方波的宽度约为R15、 R16电阻 歡和与C3电容量麟积的1.1倍。D5、 D6和ZD2的作用是把过零同步信号 施加给555时基电路并能相互隔离，使555时基电路在有供电输入信号时产生 输出的波形与供电输入信号同步，而在没有过零同步信号时则不，响，作为多 i自荡器电路产生脉冲方波输出。加入ZD2的目的，是确保在过零同步信^fF 用时，C3上的电平强制在略f^ 三分之一 Vcc水平，以保证在过零同步信号结 束后，脉冲展宽电路立即由低电平转为高电平输出，保证展宽脉冲方波宽度的一 致性并实现与供电输入信号同步。R17、 R18、 D7、 D8和C5组成动态基准信 号Vr模拟i^形成电路。R17和D8构成C5的充电回路，在方波输出的高电 平区间对C5进行充电，R18和D7则构成C5的放电回路，在方波输出的低电 平区间对C5进行放电。充电回路和放电回路分开^l为了便于调整0lft ,使 C5的充电曲线与IBg波的幅度上升段、放电曲线与IEK波的幅度下降段更加贴 近。ZD3的作用是对C5上产生的波形进行限幅，削去C5 ± =生的波形的尖顶
部分，形成~^近似梯形波。
比较检测输出电路由R1 R5、 Dl、 C1禾卩IC1-A、 IC1-B等元件乡賊，其 中IC1-A承担t您险lK務，IC1-B承m滞输出fiE^ Dl的作用是保证断电
险测信号(vo由高变低)不经过延时就;at输出，而供电恢fiig给出的供电正
常信号(Vo由fR^高)，,经过R2和Cl的时间常数以及IC2-B反相输入端
13##电压共同决定的延时时间(一般3~5秒)确iAIE常之后，才能输出。
模拟波形瞬时值比较断电检测电路可以形象地称为模拟波形动态基准比较 断电^11电路。它的工作廣况简淑口下。
从供电输入信号产生电路得到的供电输入信号Va ,直接加到检测比较器 IC1-A的同相输入端,动态基准信号^l^鹏产生电路产生的模拟、鹏动态基准 信号Vr ,fflg加到险测t:爐器IC1-A的反相输A^ ,供,入信号Va tUiE^波 半，,态与变化趋辦[H共^入信号同向的模船，动态基准信号Vr直giS行 t激。在供电正常时，供电输入信号Va^^的电平在倒可时刻都高^I态基准 信号Vr的电平，因而检测比较器IC1-A的输出为高，经过IC1-B延时约3~5 秒后在其输出端输出高电平信号Vo ,表明供电供电正常。
从双踪示波器将供电输入信号^^ Va和动态基准信号^^ Vr重叠起来就 可以清HiW出，在供电正常情况下，供,入信号波形Va与动态基准信号波 形Vr是同步的，供电输入信号波形Va包容动态基准信号波形Vr又相互贴近， 并且在1M时刻，供电输入信号波形Va的幅度都高于动态基准信号波形Vr的
幅度o
下面樹共电中断点不同的情形,分别介绍模拟波形瞬时值比较断电检测电路 的工作情况。
供电中断发生ffiB2波瞬时值峰值区间时，检则电l^g号^^关系如图6 戶际。
当供电中断点发生ffiB玄波瞬时值较高区间时，供电输入信号波形Va的幅 度迅速下降到^T动态基准信号Vr电平之下时，触发l;您器IC1-A动作而改变 原，电正常时的状态，由高电平变为低电平，并且无需延时即在IC1-B的输出 端Vo输出低电平信号，表明供电已经中断。
由图6 M号^^关系并结合图5险测电路皿图可以看出，当供电SIE 弦波瞬时值峰值区间发生中断时，供电输入信号Va幅度迅速下降，在过零同步 信号出现之前，已经触发了险测t激器IC1-A的状态反转，输出了断电信号Vo。 当供电信号幅度继续下降到过零同步信号产生电路的门限值时，过零同步信号
Vb的前沿出现，脉冲展宽电M过零同步信号强制复位，C5由充电状态改变为 放电状态，C5上的电压开始下降。不受供电输入影响的过零同步信号Vb的后 沿出现后，IC2输出端lfiffi位，输出端变为高，脉冲展宽电路^了多谐振荡器， C5由放电状态改变为充电状态，C5上的电压开始上升，mu经过一^脉冲宽度 的时间之后，C5才由充电状态改变为放电状态，C5上的电压才开始下降， 遵循多谐振荡器的输出规律变化。当然，断电信号输出^发生的情况，与断电险测本身没有fflt关系，ffitk做简要说明，RJ1为了便于，险测电路的实际工
作廣况。
供电中断点发生mB2波幅度上升i^幅度下降段的情形,与供电中断点发 生在峰值区间时的情形是 相似的，在此不再讨论。
供电中断发生siE^波幅度下降段接ffia零点附近时,险测电ss^号〗， 关系如图7所示。
从图7 ^J^^可以看出,当夕卜部系统供电中断时刻发生SE^波幅度下降 段接近过零点附近时，由于这段区间动态基准信号Vr曲线有下垂现象，所以， 虽然供糊入信号Va幅度腿下降到垫高电平，鄉^1f形下，动态基准信号 Vr当时的电平仍然有可能ffi^垫高电平，因而有可能不出现供电输入信号由高 变低而触发险测比较器IC1-A改变状态的情况。但是，供电信号消失后，过零 同步信号Vb就比供电正常的情况,前出现了 ，,过零同步信号宽度的时间 后，过零同步信号Vb结束，脉冲展宽电路变成了多谐振荡器，输出端变为高, C5比供电正常的情况Bitli前aA充电状态,C5上的电压上升,动态基准信号Vr 比供电正常的情况BiHf前升高了。当C5上的电压上升到高于垫高电平时，就出 M]态基准信号Vr由低升高而形^li入信号Va ffi^基准信号Vr的情况，从而 触^^)则t爐器IC1-A改变状态输出断电低电平信号Vo。
至于供电中断时刻发生ffiE^波幅度上升段liiffia零点附近时,由于这时过 零同步信号已经结束或即将结束，新的动态基准信号正ffi^生或即将产生，由于 动态基准信号掛刀始阶段上 Hi率很高,动态基准信号由《研高而形鹏入信号 ( 基准信号的情况很快就会出现，从而li^^测t爐器输出断电信号。因此， ffig个断电状况下,断电检测信号不会出现被延时"^零同步信号宽度的时间 后输出的情况。
综合前述，采用模拟波形瞬时值t您法的断电险测电路，对供电中断有极高 的检测相应速度。除了在断电时刻^ffiE弦波幅度下降段^iffia零点附近情形 时，会因为H^下"^t:,期舰，因臓时"^ia零同步脉冲離的时间
之外，在其他区段，a^现了高速检测，断电检测时间可以达到o.i毫秒的7X平。
下面扼要介绍采用模拟^Jf多瞬时值比较法的断电Ai测电路的实测结果。 配合自制测试辅助工装(要求能够产生提前,示波器扫描的触发信号、 能够产生可以指定关断时刻的电^关关,号)和电^f关，iia存储示波器 可以清楚,到，发生各种情形供电中 形时，i^测^^果，述分1^论 是一致的。JAS论分析到实际电路，险测结miP表明，模拟波形瞬时值t激法 till电路的最长^ii时间，是比过零同步脉冲宽度稍大，出现在断电中断时刻发生mE^波幅度下降段^ffit零点附近的情形下。
通过用记忆示波器观测,采用模拟波形瞬时值t您法检测电路的断电检测时
间典型值为小于0.2毫秒(曾经观测到的最短断电检测时间约0.1毫秒)，
断电检测时间tfe/J、于2毫秒，^fe在过零点之前附近区域，也就是与过零同步脉
冲宽度基本gifi。据笔#^析，断电1tll时间约0.1毫秒，已经gifi了受到信号
传输延,元器件晌^je等综合因素制约的极限。
^SiSlt检测结果发现，供电峰值附近区域发生断电时检测时间最短，SIE 弦波半^S段即将过零附近区域发生断电时断电险测II^时间最长。这样的实测 结^iEl^品iSi十实际驟和可以接受的。后备式不间断电源是作为防止由刊共 电中ifii^^lg丟失的计算机周边设备^的,它的负载就是计算机,准确来说,
就是为计算机中麟电能的开关电源。在最m^计算机用开关电鹏制线路普
及功率因IME ( PFC )技术之前，计算机用开关电源是容性负载，功率因数为 0.65左右。由于开关电源中#^对供电整流后进行滤波的大电容器，决定了只 有在每个半波较高的峰值区段供电电源才能对开关电源的大电容器充电提供能 量。因此，若在供电电压峰值附近区域发生断电，检测电路不能用尽可能短的时 间检测出来的话，那么中断供电的最长时间就m能^IE^波半周期(即10毫 秒)的,倍。采用模船,动态基准t您法的险测电路，能够对峰值附近区域 断电高速检出，即使^F提《共能量的过零点附近断电，也能在2毫秒之内快速检 测出来，就为把后备式不间断电源的供电恢复时间控制在5毫秒甚至3毫秒之 内衝共了可能。
下面结合模拟^^瞬时值t您险测法(模拟^动态基准t臓险测法 电路的险测数据，就瞬时值t爐检测;、鏹"^小结。
1,以模拟^^动态基准t爐检测法为代表的瞬时值t激检测法，Jlii用创
if m念、^i 的方法而取《尋的创新成果。
模拟;娜动态基准t爐检测法及险测电路，是在创新思想、理念指导下，在
全面深入细致地分析现有^i!l方法的敏出上,根据实际^提出来的一种^的
创新险测方法和险测电路。^a实施方案u^,通过实测，数据对比，证明这 种创新的检测方法和^ii电路理论上是可行，实际应用简便，达到了设计目标， 解决实际问题。^m、，动态基准t您检测法的创新之处，不仅在于模拟s,和 ^^动态基准比较，mm要的是，它把全局动态监测变为特^，个周期内的 动态检测,把监测累积能衝肖失的间接险测方法和数字,法的有卩^个点时序 逻辑的sgjgtb^ ,^为监测输入信号在半个周期内任意时刻瞬时值幅度的直接 险测方法。正是因为理念、方法的创新，带来了突破，取得了理想的效果。2 ,体现瞬时值t您险测法迅念的模拟^^动态基准t爐断电险测电路，具 有其他断电险测方法无可比拟的优点1,断电检测时间,。TO断电检测时 间能达到0.1毫秒7K平。2 ,夕卜部系统供电电压高ffi^断电^D时间的^不会 产生明显影响。检则电路的信号输入回路没有电容器，不会产生人为延时。3 , 夕卜部系统供电中断时刻对断电检测时间没有大的影响并且与实际^l同。魏 断电检测时间出现在供电中断发生在电压峰值附近区域,g断电检测时间出现 在供电中断发生在电压过零前附近。但即使最长断电检测时间tfe/J、于2毫秒，大 大优于其他1tli方法。4 ,生产中无需调试。检测电路中没有E^现场调试的元 件，iSi十确定各元《^l^后，只要装配无误，就能正常实现断电检测功能，^ 中无需调试，只需测试检査功能正常就可以了。
3 ,模拟》鹏动态基准t您断电险测电路職改鹏升的思考与辦。 ^!^娜动态基准l;您断电裣ll电路，磁零点前的小区间之外的区域，最
快断电检测时间约为0.1毫秒，已经接近了受到信号传输延时和元器《牛响应速度 等综合因素制约的极限，对:？~^用场合，基于工fi^术层面考虑，已经没有 提升必要和意义。H^M^I"之处，主要JUi升断电时刻发生ffiE弦i皮幅度下 降段^ffii零点附近情形时的险测iUt。根据试验中的情况和观测l^ ,这部分 的舰和提升，可IUJA几个方面入手一，敏J、过零同步脉冲的宽度，如将过零 同步脉冲的宽度减小到0.2毫秒左右。二 ，改難拟波形动态基准信号下P牵段的 下垂状况，使其尽可能^fi直线，形成梯形。为此， 一种方法是使用放电曲线前 段驢的那一段，另一种方法是改善放电離，把放电电阻器改为具有随放电电 压下降而等效电阻值增大^tt的元件。这两种情形的ff"改变，都可能会使波形 产生电容器^电时间结束时的电平变高，因而^提高垫高电平来配合。三， 加大供电输入信号的幅度和动态基准信号的幅度。如供电输入信号的幅度加大到 高于检测电路工作电压,使供电输入信号因比较器输入保护元件动作而箝位削 顶，波形^-^平顶台形。这样就为提高动态基准信号的幅度提供了可能，模 拟^^动^准信号就可以動n接近梯形，另外，提高险测电路工作电压也有利 于提高动态基准信号的幅度。这样改变^ ,供*$1入信号的上升辦口下降15# 变得更陡，模拟波形动态基准信号的上升边和下降边的斜率就能力呔，使供电输 入信号曲辦口樹以娜动态基准信号鹏Mifi。按前述几点进行改动，繊形式 应该不需要改变，只需要根据实际需要，分别改变R6、 R8 R10、 R12 18以 及ZD1 ZD3、 C2、 C3、 C5等相关元件的，。
如果在某些确实要求更高的应用，要想再提升高瞬时值幅度区间的检测速 度，那么可能^5f^用更快响应iije的元器件、^iai^电路板的布线i迅十以劇、布线电容对信報输影响等措施。
M^g出的是，如果外部供电电源是由自备发电机而非由市电电网衝共，由
于自备发电机供顿率变(t^ ,要l^^才能鹏在单片机査敏施方法 中，控制程序中要有标志信号周期长度的测量，每个査值周期根据上一周期的周 期时间长度调整本周期内各个査值t^间隔时间的长度。在模拟波形瞬时值ltK 实施方法中，模拟^^的下降段:^F^供^i入信号的幅度下降段鹏尋太近，也 就是展宽脉冲的宽度^太宽，以保证ffi^电机供电频率最大(周期时间S^) 的情形下裣厕电路能够正常工作。
下面介绍应用瞬时值比较法实现对供电电力系统正弦波发生瞬间间断割禺 然突发事件进行捕捉、翻的情况。
采用单片机査值瞬时值比较检测法对电力系统正弦波发生瞬间间断等偶然 突发事〗牛进行捕捉、险测，可以采鹏卩下S條.
采用单片机査值瞬时值tb^检测法对电力系统正弦波发生瞬间间断等偶然
突发事件进行捕捉、检测的方法是lt^简单的，只^^险测fi^加入一个间断 终止子,就可以了。这个间,止子fSi M^要超腿样的要求当在某一时 刻检测到供电输入信号的幅度量值小于从存储单元中査得的参考量值,判断为供 瞎常情况之后，立即启动间麟止子禾歸，査表取值tk^作仍然按原来的步 骤进行，"fUilt^判,辑是相反的，即，如果供电输入信号的幅度量fi^于从 存储单元中査得的参考量值时，才判断为间断已经结束，从单片f，出接口输出
数雖息，结束间麟止子辦调用；如果l;您判断共电输入信号的幅度量值仍 然小于或等于从存储单元中査得的参考量值,就继,行下一个间隔时间的査值 —tb^操作，直到完成一个循环周期(半个正弦波周期)后，单片机系统又 开^N(i环周期(半个正弦波周期)的操作，直到供电输入信号的幅度量fi^ 于从存储单元中査纟尋的#%量值时，才判断为间断已经结束，从单片机的输出接 口输出^i息，结束间,止子fi^调用。
图8是采用单片机査值瞬时值tb^检测法进行供电电力系统正弦波发生瞬 间间断割禺然突发事件进行捕捉、检测的SS示意图。由图8可以看出，由于输 入信号Vin发生了间断，输入信号Vin经过单片mii数转换后所得幅度量值的 组合幅度连线^^成的图形Va形成了间断。在间断开始点，输入信号Vin经过 单片t膽数转换后所得幅度量fi^fi为零或—很低的量值,而对应于该时刻的 査表所f驗考量值Vr较高,判断为供电电力系纟^iE^波发生了间断或凹陷异常，
在单片，/y喻出接口输出间,m^vo1。此时，单片^L系统启动调用间,止
子程序，间,止子fi^开始运行，按原定间隔时间执^M值——比较，如果本循环周期结束仍未出现输入信号vin经过单片mii数转换后所得幅度量fi^
于参考量值Vr的情况，则进入下一^循环周期，直到输入信号Vin出现。在间 ,束点，输入信号Vin经过单片m^数转换后所得幅度量值Va为4正常较 高的量值，高于对应于该时刻的査表所^#考量值Vr,判断为供电电力系统正 弦波^的间断已经结束，在单片miHi出接口输出间,止imVo2 ,停止调用 间,止子^ ,返回执行主^。
采用^tt^^瞬时值tm法捕捉、险测正弦波发生瞬间间断的，如下。 采用模拟波形动态基准tb^检测法,对电力系统IE^波发生瞬间间断割禺然 ^事j牛进行捕捉、检则相对要复杂L flJl由于没有单片机査值瞬时值t:爐 检测法中^0执行周期的限制，没有1il^换所需时间的延误，模拟)^动态基 准tb^检测法的险测^Jg可能^""^ ,精确度可能会高一些。为了实TO电力 系统IB^^生瞬间间断^^禺然^事件进行MIE、检测，HK模拟波形动态 基准比较断电检测电路的敏出上,要增加~^与断电^)则电路基本相似的间, 止检测单元。并且间断终止检测单元要在断电检测电路的基础上进行必要的改 动。1,间,止检测输出电路要求实现这样的功能要受控于断电检测单元的 断糊出信号，即難断电输出信号姓之后才进行间麟止险测的t傲判断，
并且tb^辑要与断电tb^检测逻辑相反，即要在断电输出信号有效期间，并且
供电输入信号幅度高于垫高电平而由低升高出现高于模拟波形动态基准信号电 平幅度情形时，才判断为间,止，输出间,止信号。2 ,翻腺因为被监测 3豫信号间断而出现的虚假同步信号，保证同步信号的唯H4。为此H^对同步 信号产生电路加入一^门控电路，可lUffi过零同步脉冲产生"^展宽脉冲，用这
个脉冲来封锁被监测5^信号间断而出现的虚假同步信号。这^#懒脉冲的宽度 为^测5^信号周期时间减去同步脉冲宽度时间以及预留缓冲时间。如果同步 脉冲宽度为1毫秒,为防止电路#^不一致和频率变化而誠的偏差预留缓冲时 间0.3毫秒，则对于电力系纟3^E弦波发生瞬间间断险测来说，这个圭微脉冲的宽 度可取为8.7毫秒。有了圭微脉冲^ ,磁零同步脉冲^的8.7毫秒，电力 系统正弦波发生瞬间间断造成的瞬时值降低就不会在同步脉冲产生电路出现虚 假的同步信号。这样就大大提升了可靠性和准确性。通鹏面的讨论分析，再加 上为控制，配置的电路,整理得到采用模拟波形瞬时值tt^法进行供电电力系 ^!B^^生瞬间间断割禹然突发事《牛进行捕捉、till的电路Jia示意图，如图 9戶际。
在图9所示的供电系统波形间断检测电路包括间断起始检测单元和间, 止检测输出单元两部分。间,始险测单元与图5所示的断电检则电路几^1一样的，各元件的编^M^与图5电路一致，只是增加了输入信号的负载电阻器 RO ,使在没输入信号时Va的电平斷肝垫高电平约0.2伏，以配合确认输入 信号Va是在间断后的幅度增加过程中对,行间 止险测的^ ,同时也是 防止由于垫高电平的^而造成在过零点附近出现误判。与断电检测电路相比， 供电系统波形间断检测电路增加了上电初始化电路、封锁脉冲产生电路、初次同 步脉冲启动电路和间,止检测输出等部分电路。
上电初始化电路包括R23、 R32、 R33、 D24、 D25、 C21和IC4-A等元件，
作用是在检测电路上电时，封锁过零同步信号产生电路在上电时出现的上电脉 冲，并禁lhlM^冲产生电路和模拟、娜产生电路工作。
初次脉冲启动电路包括R21、 R22、 D21 D23、 D26 D28、 D31禾QIC4-C (339集电极开路四t爐器)等元件，作用是在上电初始化延时时间结束后，在
有电力系统输入信号Vin输入时产生的第"^a零同步脉冲前沿到来时,解除对
模拟;鹏产生电路和妾攔脉冲产生电路的S懒，到过零同步脉冲结束后，模拟波 形产生电路和^^E冲产生电路才同时开始工作。上电初始化电路和初次脉冲启 动电SS^同作用，使间断险测电路建iZ!E确的初始状态。
i^脉冲产生电路包括R24 R26、 ZD4、 D29、 D30、 C22、 C23禾口IC2-B (556双时基电路)、IC4-B等元件，作用是产生"^h在同步脉冲之S^锁住过 零同步信号产生电路,避免因为电力系统IE^^生瞬间间,成的瞬时值降低 而产^假的同步信号，同时保证被监测对象的正常周期过零信号能够通过。
间,止检测输出电路包括R27~R31、 D32、 C24和IC3 ( 339集电极开 路输出四t像器)等元件。其中，IC3-D是间断开始信号Vol的控制门，其作 用是在间断开始信号Vol输出(低电平)后，解除对间,止输出l;爐器IC3-B 输A^的封锁，允许其接受来自检测l;俊器IC3-A的检测输出信号。IC3-C是对 象巾驢0^iJ门，其作用^E被监测m输入信号Va与垫高电平进行t激，只 有当输入信号Va电平高于垫高电平时，IC3-C关断，解除其对间,止输出比 较器IC3-B输入端的i^ ,允许難受来自险测l:您器IC3-A的检测输出信号。 也就是说，间,止输出t您器IC3-B驗同时满足前述两个条件^ ,,接 受来自险测t爐器IC3-A的检测输出信号，才能开始进行间 止检测输出。
险测t您器IC3-A的作用是把输入信号Va ^f拟、，进行t您.间,止 输出比较器IC3-B被接成自锁电路，输入端的电容器C24是为了提升抗干扰能 力而配置的。由于间,止输出比较器IC3-B的输入端受到间断开始信号Vol 的控制门和5^幅度的控制门共同作用，因此，在间断开始信号Vol输出有效 (低电平)，同时输入信号Va电平高于垫高电平，才能进行间断终止检测，否则禁ih^ffia行间,止的i;爐检测。在同时满足间断开始信号voi输出^
(低电平)同,入信号Va电平高于垫高电平两^件的情形下，间,止输 出t傲器IC3-B —旦接到IC3-A送来的高电平信号，就会触发翻转输出高电平 间,止信号Vo2 ,并进入自锁定状态，麟间麟止信号Vo2输出。
i!MlUJb分析，图9所示采用模拟波形瞬时值t爐法原理的检测电路，实现 了对供电电力系纟55IEK波发生瞬间间断割禺然^事件进行捕捉、险测。
图10是采用图9所示1i^，瞬时值lt^法进行供电电力系^iEK波发生 瞬间间断或新^凹陷Hf^割禹然^事件进行捕捉、检测的主要信号 关系 示意图。当鹏测5^g生间断或薪娜凹陷麟，输入信号Va^^间断或 者^^凹陷畸变，输入信号Va的幅度急剧下降到间,始险测单元的模拟^B 动态基准Vrl之下，触发间断开始检测比较器IC1-A改变原来的高电平状态， 输出变为低电平，间,始输出比较器ICl-B输出端Vol输出了低电平间, ^i号。IC1-B输出端Vol输出了低电平信号之后，使控制门IC3-D关断而解 ^i5T锁，相当于Vo门电平为高，但由于间,止输出tm器IC3-B的输A1端同 时受到间断开始信号控制门IC3-D和g幅度控制门IC3-C的控制，IC3-D关 断解除妾懒之后是Sff始进行间,止险测，还需要由IC3-C :如果Va
謝R^垫高电平，表明被监测对象消失或间断没有终止，IC3-C输出导JTOS^ 锁，相当于Vi门电平为低，维持对间,止输出t像器IC3-B输入端的l^控 制；如果Va是高于垫高电平，则表明被监测X豫已经存在，被监测g幅度已 经在增长之中，间断可能即将终止，IC3-C输出关断解P^懒，相当于Vi门电 平为高，解除了对间麟止输出t傲器IC3-B输Aiffi的S懒控制。随着鹏测对 象幅度的增长，当IM测5^输入信号Va的幅]^±升到高于模拟^^动态基准 Vr当时的幅度时，触发间i^止检则t爐器IC3-A翻转而改变原来的低电平状 态，输出变为高电平，继而触发间麟止输出t您器IC3-B翻转而改变原来的低 电平状态，输出变为高电平并自锁，其输出端Vo2锁定输出高电平信号，表明 被监测赠的间断已经终it^新娜凹陷喊已经回filE常。控制^S^系统接到 Vol和Vo2两个间if^ih信号，就可lUiSffiB录、，了。
这样,实现了供电电力系^E弦波发生瞬间间断或^^皮形凹陷畸变^i禺然突 发事件进行捕捉、险测，系统把检测信号记^i^ ,就可l^a行相应的ftbS了。
图10中雜号;娜先系清晰明了 ，读者一看就明白，不鹏详细的,了。
采用前述^a波形动态基准比较断电检测电路和参照断电检测电路修改后 形成的间麟止检测电路组維来,对电力系纟3SIE^波发生瞬间间断割禺然突发 事件进行捕捉、险测，虽然能够^1U目的，fUl必须说明，JW—定不S2:处的,
21^足之^^于前述断电险测电路Jl^iEK波半^a行观测的,过零点附近 的检测M比高瞬时值幅度区间要低。因此，根据前JW^i寸似迅十完成的正弦 波瞬间间断tili电路，在"^要求不是太高的应用场合是可行的，^也是较低 的。fl^于它的不足，对于更高要求的应用场合，^重lffiSi"H全测电路，并采
取必要的，。如，^B^im波周期检测改为^^^正弦波周期检测，？m
作为动^S准t爐的^a波形改为^^^一致的波形(！E^波X这样就 ,m^实行同步,i^ , ,iE^现了,监,象的无缝险测。如此 改变，虽繊鹏子线路复杂了不少，腿现在电邻术发达，不少都有,现 成的模块，iSi愤样的电子险测线路，自并不大。比如，iE^、KP生可a^用 具有同步锁相功能的政波发生1§^ ,同步、锁相、〗鹏产生轉鄉誠在 —块誠电路内，并践似功能的誠电路不少，用起来是f肪便的。虽然设计 雜用不同的器件会带来具体电路有所差异，腿不管具微测电路怎么变化， 都一定要遵循同步、S鹏、模船娜、动态基准、瞬时值t,些亂念， 监^m身贴身地进行监控检测，这样才能得到最快的检测iiJt ,M的检测时 间，ft^f的检测^。脱离了这些亂念，是M能达到目的的，是不可能达到最 好险测麟的。险测电路!S^个iE^鹏期，模船娜改为与鹏^l豫一致 的IE^波，虽然使ft测线路复杂了 ， f頭都属于成熟的电^术，并不是什么高 不可攀、深不可测的难度，具§~^电子线路敏出的人，在明白了瞬时值t您检 测法的S^念和原^后，iiffi这些a^翁[]原理，进行探索，，就能iSi十出更加 完备的t您则电路。因此，具体的^)则电路线路，在此tW作讨论。
权利要求
1，一种以连续周期性变化的电信号为介体对被监测对象是否发生中断、间断等偶然突发事件进行监测、检测的方法，其特征是通过把监测得到的被监测对象信号在某一时刻的幅度值与随被监测对象信号变化趋势变化的该时刻对应的参照值进行比较，就比较结果是否异常而做出被监测对象是否异常的判断。
2 ,,又利要求1臓的翻方法，鹏碟在模拟娜实施方式下，把从被 监测繊取得的信号输送到t爐器的"^输入端,把随被监测祿信号变化趋势 同向变化的模拟^^作为参照基准输送到t激器的另"^输A^ ,iSaffi被监测 繊信号碟一时刻的幅度与模拟波緣照基准在该时刻的幅度进行t您,就比 離果是否异常而做出鹏测繊是否异常的判断。
3,根据权利要求i f腿的方法，^^^在单片丰 { 施:^:下，iia把监 测变换得到的被监测5^m信号在某一时刻的幅度量值与通过査表方式得到的随被监测55像信号变化趋势变化的该时刻对应的参照量離行t您,就t像结果是 否异常而做出 测7!^是否异常的判断。
4 , tSIS权利要求1戶^的^II方法，其^^EJi^i!l电路是在从1tt测5^取得的标志信号参与下工作的。
5 ,根据权利要求2戶腿的^H方法，M!^fil是^)ll电路是由1M测5^标志信号产生电路、^a、娜产生电路、tb^险测输出电瞎部分鹏的。
全文摘要
一种通过比较被监测对象电信号的瞬时值幅度是否异常判断被监测对象是否发生中断、间断等异常情况的检测方法，同时适用于对供电系统中是否发生中断、间断、波形异常凹陷等偶然突发事件进行捕捉、检测或进行断电检测的方法。体现本发明理念、原理的模拟波形动态基准比铰断电检测电路，对供电中断有极高的检测速度，断电检测时间实测值为典型值小于0.2毫秒，最短约0.1毫秒，最长小于2毫秒，并且断电点发生在正弦波峰值附近时所需检测时间最短，即使断电点发生在过零点前附近断电检测时间也大大优于其他检测方法，达到了其他检测方法无可比拟的效果。在不间断电源和其它重要场合应用本发明原理设计检测、监测电路，将能大大提升产品性能质量。
文档编号G01R31/02GK101650402SQ200910190019
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者梁汉基 申请人:梁汉基