Способ формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций и устройство для его осуществления Российский патент 2019 года по МПК H02J13/00 G05B19/418 

Заявляемые способ и устройство относятся к области электротехники и могут быть использованы для поверки и калибровки средств измерений, используемых для цифровых электрических подстанций.

Известно, что необходимость проведения метрологических работ возникает при разработке, испытаниях и выпуске средств измерения для цифровых подстанций, при пусконаладочных работах, настройке а также периодически или по требованию или в случае возникновения нестандартных ситуаций.

Известен патент Российской Федерации № 2480807, МПК G05B23/00, приоритет от 8 июля 2011 года, на изобретение: “Способ построения вычислительного процесса испытаний аппаратуры”, заключающийся в том . что

при тестировании электронных устройств формируют диагностические тесты; исполняя тесты, реализуют вычислительный процесс испытаний и формируют пакеты данных в устройство ввода/вывода. Устройство ввода/вывода формирует сигналы на выходах; аппаратура контроля осуществляет индикацию и управление вычислительным процессом. Вычислительный процесс выполняет аппаратура контроля, а именно формирует диагностические тесты, производит вычислительный процесс испытаний и отправляет пакеты данных на устройство ввода/вывода транзитом через вычислительный модуль, который содержит программное обеспечение, реализующее обмен между аппаратурой контроля и устройством ввода/вывода. Запись информации от аппаратуры контроля в устройство ввода/вывода реализуется путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком записи информации, из которого формируется F-пакетов в формате протокола магистрального интерфейса, которые передаются в вычислительный модуль, который по получению F-пакетов формирует пакет в формате протокола приборного интерфейса и передает его в устройство ввода/вывода, осуществляя запись информации. Чтение информации аппаратурой контроля от устройства ввода/вывода реализуется путем формирования аппаратурой контроля пакета в формате протокола приборного интерфейса с признаком чтения информации, из которой формируется 1 пакет в формате протокола магистрального интерфейса, который передается в вычислительный модуль, который по получению пакета формирует пакет в формате протокола приборного интерфейса и передает его в устройство ввода/вывода, осуществляя чтение информации, которая считывается аппаратурой контроля от вычислительного модуля, через время, определяемое как максимальное время обмена между вычислительным модулем и устройством ввода/вывода.

Наиболее близким аналогом заявляемых в качестве изобретения способа и устройства является техническое решение, описанное в патенте Российской Федерации № 2482588, МПК H02J13/00 приоритет от 6 апреля 2012 года, на изобретение: “Устройство формирования синхронизированных данных о состоянии энергообъекта”.

Известное техническое решение содержит блок 4 задания и преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения и блок 8 формирования данных для передачи в локальную сеть.

В известном техническом решении описан способ формирования синхронизированных данных о состоянии энергообъекта. Способ основан на формировании цифровых сигналов и передаче их в локальную сеть путем адресной упаковки и отправки информации

Известные способ и устройство не обеспечивают высокой точности

передачи параметров цифровых сигналов при малых значениях уровня сигналов при проведении метрологических работ из-за погрешностей, вносимых аппаратурой при передаче параметров цифровых сигналов при малых значениях уровня сигналов.

Задачей изобретения является создание способа и устройства формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, обеспечивающих высокую точность передачи параметров цифровых сигналов при малых значениях уровня сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в способе формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, основанном на формировании цифровых сигналов и передаче их в локальную сеть путем адресной упаковки и отправки информации, согласно изобретению, цифровые сигналы формируют путем задания контрольных точек в виде набора параметров тока и напряжения, соответствующих контрольным точкам тестируемых приборов, затем выполняют дискретизацию заданных цифровых сигналов по уровню с одновременной коррекцией возникающих погрешностей путем постоянного округления отсчетов цифровых сигналов в пределах такта с учетом погрешности округления на предыдущем такте и передают их в локальную сеть.

.Поставленная задача решается тем, что устройство формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, содержащее блок задания значений параметров сигналов тока и напряжения, блок преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения и блок формирования данных для передачи в локальную сеть согласно изобретению дополнительно содержит блок коррекции заданных параметров сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора и квантователя, выход которого соединен с первым входом блока вычисления погрешности квантования и является выходом блока коррекции, соединенным с входом блока формирования данных для передачи в локальную сеть, другой вход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом квантователя, а выход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства, реализующего заявленный способ.

В соответствии с представленным чертежом устройство формирования

параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, содержит последовательно соединенные блок задания значений параметров сигналов тока и напряжения 1, блок преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения 2 и блок коррекции заданных параметров сигналов 3, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора 4 и квантователя 5, выход которого соединен с первым входом блока вычисления погрешности квантования 7 и является выходом блока коррекции 3, соединенным с входом блока формирования данных для передачи в локальную сеть 8, другой вход блока вычисления погрешности квантования 7 соединен с входом квантователя 5, а выход блока вычисления погрешности квантования 5 соединен с входом элемента задержки 6, выход которого соединен с вторым входом сумматора 4, первый вход которого соединен с выходом блока преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения 2

Способ осуществляют следующим образом.

Вводят в блок 1 целевые значения параметров электрических сигналов путем задания контрольных точек в виде набора параметров тока и напряжения, соответствующих контрольным точкам тестируемых приборов. К задаваемым параметрам относятся частота сигнала, действующие значения напряжения и силы тока основной и высших гармонических составляющих сигнала, углы сдвига фазы основной и высших гармонических составляющих. На основе заданных параметров, поступающих из блока 1, в блоке 2 происходит преобразование этих параметров в сигналы тока и напряжения в виде набора дискретных значений сигналов по времени, но с высоким разрешением по уровню с соответствующими параметрами за счет формирования цифровой копии путем создания массива значений, описывающих сигналы с заданными параметрами, поступающими из блока 1.

Цифровые сигналы из блока 2 поступают на вход блока 3, в котором выполняется дискретизация заданных цифровых сигналов по уровню с одновременной коррекцией возникающих погрешностей, вызванных дискретизацией сигнала по уровню путем постоянного округления в пределах такта с учетом погрешности округления на предыдущем такте. Блок 3 работает следующим образом. Сигнал с выхода блока 2 поступает на один из входов сумматора 4, на другой вход которого поступает информация о погрешности округления на предыдущих тактах работы. Суммарный сигнал с выхода сумматора 4 квантуется в блоке 5 (округляется в соответствии с разрядностью, принятой в протоколе МЭК 61850-9-2), затем округленный сигнал поступает в блок 8.Одновременно на каждом такте производится определение погрешности округления в блоке 7 путем вычитания входного и выходного сигнала блока 5. Информация о погрешности округления поступает на второй вход блока 4, пройдя перед этим блок 6. В системах коррекции первого порядка блок 6 представляет собой элемент задержки на один такт. В системах более высокого порядка блок 6 представляет собой цифровой фильтр. Затем цифровые копии сигналов с низким разрешением по уровню, но с проведенной коррекцией поступают с выхода блока 3 на вход блока 4, в котором формируют полученные данные для передачи их в локальную сеть в заданные моменты времени (синхронно) путем адресной упаковки и отправки информации, полученной из блока 3 дискретизации сигналов Передачу в локальную сеть цифровой копии сигнала транслируют в виде пакетов данных, оформленных согласно протоколу передачи данных на цифровых электрических подстанциях.

Преимущество заявляемых технических решений заключается в том, что они обеспечивают более высокую точность при передаче параметров цифровых сигналов, в особенности при малых значениях уровня сигналов за счет того, что коррекция возникающих погрешностей, вызванных дискретизацией сигнала по уровню, выполняется путем постоянного округления в пределах такта с учетом погрешности округления на предыдущих тактах, то есть округление учитывается при формировании последующих отсчетов.

Заявляемые в качестве изобретения технические решения могут быть реализованы при помощи серийно производимых технических средств.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение высокой точности передачи параметров цифровых сигналов при малых значениях уровня сигналов. Способ основан на формировании цифровых сигналов и передаче их в локальную сеть путем адресной упаковки и отправки информации, при этом цифровые сигналы формируют путем задания контрольных точек в виде набора параметров тока и напряжения, соответствующих контрольным точкам тестируемых приборов, затем выполняют дискретизацию заданных цифровых сигналов по уровню с одновременной коррекцией возникающих погрешностей путем постоянного округления отсчетов цифровых сигналов в пределах такта с учетом погрешности округления на предыдущем такте и передают их в локальную сеть. Устройство формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций содержит блок задания значений параметров сигналов тока и напряжения, блок преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения, блок формирования данных для передачи в локальную сеть и блок коррекции заданных параметров сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора и квантователя, выход которого соединен с первым входом блока вычисления погрешности квантования и является выходом блока коррекции, соединенным с входом блока формирования данных для передачи в локальную сеть, другой вход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом квантователя, а выход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, основанный на формировании цифровых сигналов, а также передаче их в локальную сеть путем адресной упаковки и отправки информации, отличающийся тем, что цифровые сигналы формируют путем задания контрольных точек в виде набора параметров тока и напряжения, соответствующих контрольным точкам тестируемых приборов, затем выполняют дискретизацию заданных цифровых сигналов по уровню с одновременной коррекцией возникающих погрешностей путем постоянного округления отсчетов цифровых сигналов в пределах такта с учетом погрешности округления на предыдущем такте и передают их в локальную сеть.

2. Устройство формирования параметров электрических сигналов для цифровых электрических подстанций, содержащее блок задания значений параметров сигналов тока и напряжения, блок преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения, и блок формирования данных для передачи в локальную сеть, отличающееся тем, что содержит блок коррекции заданных параметров сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора и квантователя, выход которого соединен с первым входом блока вычисления погрешности квантования и является выходом блока коррекции, соединенным с входом блока формирования данных для передачи в локальную сеть, другой вход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом квантователя, а выход блока вычисления погрешности квантования соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока преобразования заданных параметров в сигналы тока и напряжения.