Цифровой измеритель симметричных составляющих трехфазной сети Советский патент 1983 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электро измерительной технике. Известно устройство для измерения симметричных составляющих трех фазной сети, состоящее из коммутат ра фаз, преобразователя напряжения в код, выход которого подведен к д каналам, образованным последрвател но соединенными множительным устро ством и реверсивным счетчиксАл. Обработка инфЬрмации в каналах производится при помседи устройства уп равления ,содержащего фазосравниваю щее устройство, блок задания кодов синуса, блок определения знака, со ственно блок управления и нуль-инд катор ClJ Однако в ряде случаев достичь при помощи такого устройства высокого быстродействия в сочетании с высокой точностью измерений не уда ется, поскольку используется у итарный цифровой кОд. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее последовате но включенные.фильтр нижних частот преобразователь напряжения в код, накапливающий сзмматор, блок определения отношения кодов и тригонометрическ11й преобразователь. Управ ление работой устройства осуществляется отметчиком времени, состоящим из последовательно соединенных реверсивного счетчика и счетчика переполнений, подключенных к логической матрице отметчика времени, имеющей три выхода, причем два выхода логической матрицы связаны с управляющими входами накапливакадег сумматора и через блок ИЛИ с управляющим входом преобразователя напряжения в код, третий - только накапливающим сумматором, а реверсивный счетчик соединен--с выходом подстраиваемого генератора, вход которого подключен к-выходу накаплив нвдего сумматора Г2. Недостатком этого устройства является ограниченная область применения. Так при установке трех подобных устройств с общей синхронизацией для измерения ортогональных составляющих сигналов от трех фаз получение ортогональных компо.нентов симметричных составляющих прямой (обратной) .последовательнос ти связано с необходимость выполнения дополнительных расчетов в ма штабе реального времени, что снижает быстродействие.. . Цель изобретения.- расширение функциональных возможностей измерителя. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сим метричных, составляющих трехфазной сети, содержащий первый, второй и третий преобразователи напряжение-код, первые входы которых соединены .со входами устрюйства, а выходы с первым входом накапливающего сумматора, выход которого подключен ко входу блока вычисления тригонометрической функции через блок определения отношения кодов, и непосредственно ко входам квадратора и генератора, выход которого через реверсивный счетчик подключен к первым входам первой, второй и третьей логических матриц, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего счетчиков переполнений, а. первый и второй выходы каждой из логических матриц соединены через соответствующий двухвходовой элемент ИЛИ со вторым входом соответствующего преобразователя напряжение-код, а также первый и второй трехвходовые элементы ИЛИ, входы которых подключены соответственно к первым и вторым выходам логических матриц, а выходы - соответственно к второму и третьему входам накапливающего сумматора, введены дополнительный элемент ИЛИ, кольцевой сдвигаюций регистр и первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего двухвходового элемента ИЛИ, второй вход - к третьему выходу соответствующей логической матрицы, а выходы - к четвертому входу накапливающего сумматора, вход кольцевого сдвигающего регистра соединен через дополнительный элемент ИЛИ со вторьм выходом реверсивного счетчика и с четвертым выходом первой логической матрицы, а каждый из его выходов - со входом соответствующего счетчика переполнений. На чертеже представлена схема цифрового измерителя симметричных составляющих трехфазной сети. Цифровой измеритель симметричных составлякидих трехфазной сети содержит фильтры 1-3 нижних частот, первый 4, второй 5 и третий б преобразователи напряжение - код, накапливающий сумматор 7, блок 8 определения отношения кодов, блок 9 вычисления тригонометрической функции, квадратор 10, генератор 11, отметчик 12 времени, включающий реверсивный счетчик 13 дополнительный элемент ИЛИ 14, кольцевой сдвигающий регистр 15, первый 16, второй 17 и третий 18 счетчики переполнений, первую 19, вторую.20 и третью 21 логические матрицы, первый 22, второй 23 и третий 24 двухвходовые элементй ИЛИ, первый 25 и второй 26 трехвходовые элементы ИЛИ, первый 27,

второй 28 и третий 29 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. . Устройство работает следующим образом.

Напряжение трех фаз входного процесса через фильтры J-3 подаются на Преобразователи 4-6. Стробирование осуществляется по сигналам от отметчика 12 в моменты совпадения кода н выходе счетчика 13, получающего сченые импульсы от генератора 11 - одному из закодированных, состояний матриц 1-9-21. Код выборки поступает в сумматор 7, в один из его регистров.- Регистр выбирается по состоянию выходов элементов ИЛИ 25 и .26, которое в свою очередь зависит от состояний первого и второго выходов матриц 19-21. Команда Сложить или Вычесть код выборки с содержимым сумматора 7 задается элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27-29 через третий управляющий вход сумматора 7. Состояние выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27-29 определяется состоянием .выходов элементов ИЛИ 22-24. Так на выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 27 (или 28 29) логический О или , если на выходе элемента ИЛИ 22 (иди 23, 24) лорическая , а на третьем выходе.матрицы 19 (соответственно 20 и 21) или 1, и состояние Отключеног если на выходе элемента ИЛИ 22 (23, 24 логический О. Состояние третьего выхода матрицы 19 (20, 21) в свою очередь определяется состоянием счетчика 16 (17, 18).

Логические 1 на выходе элемента ИЛИ 14, появляющиеся при смене направления счета или изменения знака содержимого счетчика 13 или при совпадении кода на выходе счетчика. 13 и одного из закодированных состояний матрицы 19, соответствующего точно одной третьей периода копии сигнала, перемещают в регистре 15 логическую 1от первого выхода к третьему, изменяя соответственно состояния счетчиков 16-18,

Генератор 11 подключен к выходу сумматора 7 (а по существу к одному из его регистров) с целью подстройки частоты копии сигнала к частоте входного.

в конце времени наблюдения сигнала определяется отношение содержимого регистров сумматора 7 в блоке 8

и частное.подвергается преобразованию в функции arctg в блоке 9.

В квадраторе 10 осуществляется вычисление корня квадратного из суммы квадратов содержимого регистров

сумматора 7.

В основу принципа действия предлагаемого устройства, как и в прото-. типе, заложено вычисление ортогональ ных составляющих по методу интегрирования Римона-Стильтеса, заключающегося в возможности перехода от интегрирования произведения двух функций по времени к интегрированию одной из функций по интегралу от другой функции.

В этом случае для вычисления ортогональных составляющих необходимо в момент изменения интеграла от копии сигнала на величину, равную выбранному приращению, производить выборку из входного процесса и суммиро-вать эти выборки с учетом знака при1ращения в течение, времени наблюдения. При известной заранее форме сигнала копия сигнала может быть

задана в виде отрезков времени, соответствующих моментам изменения интегралов от копии на выбранный шаг, и может быть реализована с помощью реверсивного счетчика и логической

матрицы. С целью упрощения состав;1яется комбинационная логическая .матрицы на количество выборок за время, равное четверти периода копии сигнала, а реверсивный счетчик для формирования знака приршцения интеграла копии сигнала дополняется счетчиками переполнений.

Таким образом на выходе устройства имеем ампдитуду и фазу сим- .

метричной составляющей прямой или обратной последовательности.

Данный измеритель вылодно отличается от известных технических решений тем, что легко реализуется на унифицированных цифровых интегральных схемах.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СИММЕТРИЧНЫХ состАВлякдаих ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий первый, второй и третий преобразователи напряжениекод, первые входы которых соединены со входами устройств 1, a выходы с первым входом накапливающего, сумматора, выход которого подключен ко входу блока вычисления тригонометрической функции через блок определения отношениякодов и непосредствейно ко входам квадратора и генератора, выход которого через реверсивный счетчик подключен к первьм входам первой, ВТОЕЮЙ и третьей Ябг;ических матриц, вторые входы которых соединены с , выходгили соответственно первого, второго и третьего счетчиков переполнений, a первый и второй выходы каждой из логических матриц соединены через соответствующий двухвходовой элемент ИЛИ со вторым входом соответствующего преобразователя напряжение-код, a также первый и второй трехвходовые элементы ИЛИ, входы которых подключены соответстЬенно к первсм и вторым выходам логических матрицj a выходы соответственно - ко второму и к третьему- входам накапливающего сумматора, от.личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, .в него введены дополнительный элемент ИЛИ, кольцевой двигающий регистр и первый, второй и третий S элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 1(0 вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего двухвхос дового элемента ИЛИ, второй вход к третьему выходу соответствующей логической матрицы, a выкоды - к четвертому входу накапливающего сумматора, вход кольцевого сдвигающего регистра сое цинен через дополнительный элемент ИЛИ со вторые выходом реверсивного счетчика и с четвертым выходом первой логической кэ матрицы, a каждый из его выходов со входом соответствующего счетчика переполнений. СП СХ)