Анализатор гистограммы отклонений напряжения Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

которого подключен к выходу второго элемента НЕ, второй вход элеме тта И-НЕ соединен с прямтзгм выходом второго триггера, вход установки в 1 которого подключен к прямому выходу

нервого триггера, вход установки которого соединен с выходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу переноса двоично-десятичного счетчика.

АНАЛИЗАТОР ГИСТОГРАММЫ ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый блок памяти, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу регистра, выходы которого соединены с адресными входами первого блока памяти, двоично-десятичный счетчик, элемент И, цервый триггер, генератор выборки, тактовый генератор, первьй распределитель уровней, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом записи двоично-десятичного счетчика и входом записи первого блока памяти, информационные выходы которого соединены с информационными входами двоичнодесятичного счетчика, вькоды которого подключены к информационным входам первого блока памяти, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности устройства, в него введены второй триггер, элемент Н-НЕ, второй распределитель уровней, блок индикации, второй и третий блоки памяти, элементы НЕ, причем выход первого элемента НЕ соединен с первым входом элемента И, вход первого элемента НЕ подключен к выходу генератора выборки, которьй соединен соответственно с входом синхронизации регистра и входами установки в О первого и второго распределителей уровней, выходы регистра подключены к адресным входам второго и третьего блоков памяти, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого распределителя уровней, второй, третий, четвертьй, пятый, шестой и § седьмой выходы которого подключены (Л соответственно к входу записи двоично-десятичного счетчика, к входу установки в О первого триггера, к входу второго элемента НЕ, к входу установки в 0 второго триггера, к . входам записи второго и третьего блока памяти и к тактовому входу второго распределителя уровней, перN ii вый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами ел 00 считывания третьего, второго и первого блоков памяти и с первьм входом блока индикации, второй вход которого подключен к информационным вьсходам первого, второго и третьего блоков памяти, которые соединены с информационными входами двоичнодесятичного счетчика, причем информационные входы второго и третьего блоков памяти подключены к информационным выходам двоично-десятичного счетчика, тактовый вход двоичнодесятичного счетчика соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход

Изобретение относится к информа1 ионно-измерительной и вычислительной те.хнике и может быть использовало в электроэнергетике для получе ния гистограммы отклонений напряжения в электрических сетях промьгашен ных предприятий и энергосистем.. Известен статистический анапизатор, содержащий входной преобразова тель переменного напряжения в посто янное, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок задерж-ки, оперативное запоминающее устройс тво, счетчик с возможностью предварительной записи информации Недостатками статистического анализатора является его недостаточ но высокая надежность, а также возможность получения недостоверной информации. . Наибапее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является статистический анализатор отклонений напряжения, содержащий входной преобразователь переменного напряжения в постоянное, аналогоцифровой преобразователь, регистр памяти, блок управления, оперативно запоминающее устройство, двоично-де сятичный счетчик с возможностью предварительной записи информации, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, триггер, распределитель уровней, цифровой индикатор 2. Недостатком известного устройств является его недостаточно высокая надежность. Целью изобретения является повь шение надежност|г устройства. Указанная цель достигается тем, что в анализатор гистограммы отклонриий напряжения, содержащий первый блок памяти, ана.пого-цифровой преоб разователь, вход которого является входом устройства, а выходы подключены к информационным входам регистра, выходы которого соединены с адресными входами первого блока памяти, двоично-десятичный счетчик, элемент И, первый триггер, генератор выборки, тактовый генератор, первый распределитель уровней, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом записи двоично-десятичного счетчика и входом записи первого блока памяти, информационные выходы которого соединены с информационными входами двоично-десятичного счетчика, выходы которого подключены к информационные входам первого блока памяти, дополнительно введены второй триггер, элемент И-НЕ, второй распределитель уровней, блок индикации, второй и третий блоки гтамяти, элементы НЕ, причем выход первого элемента НЕ соединен с первым входом элемента И, вход первого элемента НЕ подключен к выходу генератора выборки, которьй соединен соответственно с входом синхронизации регистра и входами установки в О первого и второго распределителей уровней, вьосоды регистра подключены к адресным входам второго и третьего блоков памяти, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом первого распределителя уровней, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы которого подключены соответственно к входу записи двоично-десятичного счетчика, к входу установки в О tjipBoro триггераJ к входу второго элемента НЕ, к входу установки в О второго триггера, к входам записи второго и третьего блоков памяти и к тактовому входу второго распределителя уровней, первый, второй и третий выходы которого соединены соответствен ю с входами счмтыноирл третьего, второг и первпг(5 блоков памяти и с первым входом блока индикации, второй вход которого подк-ттючен к информационным выходам первого, второго и третьего блоков памяти, которые соединены с информаи иониыми входами двоично-десятичного счетчика, причем информационные входы второго и Третьего блоков памяти подключены к информационным выходам, двоичнодесятичного счетчика, тактовый вход двоично-десятичного счетчика соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к вькоду второго элемента НЕ, второй вход элемента И-НЕ соединен с прямым выходом второго триггера,вход установки в 1 которого подключен К прямому выходу первого триггера,, вход установки в 1 которого соеди динен с выходом элемента И, второйвход которого подключен к выходу переноса двоично-десятичного счетчика. На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора; на фиг. 2 - граф ки напряжений на ее элементах;на фиг. 3 - структурная схема цифрового индикатора устройства. Анализатор содержит аналого-щ фровой преобразователь (АЦП) 1, вход которого является входом устройства а выходы подключены к информационны входам регистра 2, выходы которого соединены с адресными входами первого 3,второго Д и третьего 5 блоков памяти (БП), информационные выходы которых соединены с вторым входом блока 6 индикации и информационными входами двоично-десятичного счетчика 7 с возможностью предварительной записи информации, инфо мационные выходы которого соединены с информационными входами БП 3-5, генератор 8 выборки, тактовый генератор 9, первый 10 и второй 11 распределители уровней (РУ), первьы 12 и второй 13 элементы НЕ, элемент И 14, элемент И-НЕ 15, первый 16 и второй 17 триггеры, причем выход генератора 8 выборки соединен с вхо дом синхронизации регистра 2, входа ми установки нуля распределителей 10 и 11 и входом первого элемента Н 12, выход тактового генератора 9 соединен с тактовым входом первого распределителя 10, выходы которого соединены соответственно второй 104 с входом записи двоично-десятичного счетчика 7, третий - с входом установки в О первого триггера 16, четвертый - через второй элемент НЕ 13 с первым входом элемента И-НЕ 15, пятый - с входом установки в О второго триггера 17, шестой - с входами записи первого 3, второго 4 и третьего 5 блоков памяти, седьмой с тактовым входом блока распределителя 11 уровней, первьш, второй и третий вькоды которого соединены соответственно с входами считывания третьего 5, второго 4 и первого 3 блоков памяти и с первым входом блока 6 индикации, выход первого элемента НЕ 12 через элемент И 14 связан с входом установки в 1 первого триггера 16, прямой выход которого соединен с тактовым входом второго триггера 17, прямой выход которого через элемент И-НЕ 15 соединен с тактовым входом двоично-десятичного счетчика 7, выход переноса которого соединен с первым входом элемента И 14. Блок 6 ин;:;икации содержит дешифратор 16 из двоично-десятичного кода в десятичный, высоковольтные инверсные выходы которого связаны соответственно с соединенными параллельно между собой катодами газоразрядных индикаторных ламп 19 - 21, аноды которых через коммутаторы 22-24 тока и резисторы 25-27 подключены к шинеисточника анодного питания ламп Ео,, причем информагсионные входы дешифратора 18 соединены соответственно с вторым входом блока 6 индикации, а управляющие входы -коммутаторов 22-24 тока соединены соответственно с первым входом блока 6 индикации. Анализатор выполнен п-канальным (где п - число уровней анализа, равное числу разрядов искомой гисто- граммы отклонений напряжения). Групповые, многоканальные связи между элементами на фиг. 1 показаны утолщенной линией, единичные - тонкой. При этом выходы второгораспределителя 11 уровней связаны с групповым первым входом блока 6 индикации следующим образом: выход а второго РУ 11 связан с входом а блока 6 индикатора (фиг.З), выход Ь РУ 11 связан с входом Ь блока 6 и т.д. Все остальные групповые связи, показанные -в рассматриваемом на фиг, 1 примере устройства утапщенной линией, обозначают четыре единичные связи, ка.ждая из которых соответствует опр деленному разряду 4-раэрядного двои ного числа, представленного в коде 8-4-2-1. Причем в каждой группе между собой объединяются (в связях между элементами 2-7 на фиг. 1) только единничные связи, соответствующие определенному двоичному разряду 4-разрядного кода. Например, выходы регистра 2 и адресные входы блоков 3-5 памяти устройства соединены следующим образом: выход младшего разряда (или 1) регистра 2 связан с объединенными между собой адресными выходами младшего разряда А1 блоков 3-5 памяти, выход 2 регистра 2 связан с объединенными меж ду собой адресными входами А2 блоков 3-5) выход 4 регистра 2 связан с входами A3 блоков 3-5 выход 8 регистра 2 связан с входами А4 блоков 3-5. Аналогично выполнены групповые связи между блоками 3-7. Ширина младшего значения разряда (МЗР) АЦП 1 ли равняется ширине разряда искомой гистограммы отклонений напряжения uV, Аналоговая величина подаваемого на входа АЦП 1 напряжения преобразуется на его выходах в двоичное число. В анализа торе используется АЦП 1 следящего типа, очередное изменение кода на выходах которого происходит лишь после того, как входное напряжение и изменяется на ширину МЗР 611. Число Двоичных разрядов (выходов) образователя 1 определяется формулой Коду числа на выходах АЦП 1 соот ветствует номер разряда искомой гис тограммь отклонений напряжения: коду 0001 - первый разряд гистограм мы, коду 0010 - второй разряд гисто граммы и т.д. Суммарная емкость блоков 3-5 памяти устройства равняется Е п - m - 4, (2) где m - число десятичных разрядов (декад) максимальной выборки отклонений напряжения М 10, котпрая может быть накоплена в каждом канале блока памяти анализатора. В качестве примера на фиг. 1 изображена схема устррчства, имею06щего: , , . При необходимости указанные значения параметров Могут быть выбраны другими. Б анализаторе процесс накопления информации сочетается с процессом ее динамической индикации на цифровом табло блока 6 индикации. Накопление информации в процессе анализа, осзтцествляется с помощью счетчика 7, а ее хранение - в ячейках блоков 3-3 памяти. Для записи и хранения в любом канале устройства -памяти анализатора т-декадное десятичное число представляется в виде m 4-разрядных двоичных слоев в коде 8-4-2-1, причем номер декады записанного в канале слова соответствует номеру десятичного разряда Числа и одновременно номеру блока памяти анализатора, а значение декады - десятичной цифре этого разряда. В частности в блоке 5 памяти записываются декад единиц чисел, хранящихся в различных каналах устройства памяти анализатора, в БП 4 - значения декад десятков этих же чисел, в БП 3 - значения декад сотен чисеп. Для возможности параллельного объединения выходов в анализаторе используются БП 3-5 такого типа, у которых усилители считывания выполнены с открытыми коллекторньми выходами (например, К155РУ2). При такой организации устройства памяти анализатора счетчик 7 выполняется однодекадным. Режимы работы ВП 3-5, которые зависят от уровней напряжений на их управляющих входах записи V1 и считывания V2, задаются таблицей. Запись информацииПередача информации на выход без записи Считывание информац1тХранение информации7 В первых трех режимах {з яписи, п редачи и считывания информации) коды, приложенные к информационным входам БП 3-5, одновременно имеются .и на их выходах; в режиме хранения информации выходные транзисторы уси лителей считывания блоков 3-5 находятся в закрытом состоянии и, сле;,о вательно, информация на выходы блоков не подается. В каждом канале устройства памят анализатора накапливаются статистики для построения разрядов гистограммы отклонения напряжения. Номера каналов задаются адресными входа ми блоков 3-5. Каждому адресу соответствует определенный разряд измеряемого статистического распределения: адресу 0001 - первый разряд гистограммы отклонений, адресу 0010 второй разряд гистограммы и т.д. Генератором 8 вырабатьгоаются импульсы выборки случайного процесса изменения отклонений напряжения. Генератором 9 задается тактоваЯ частота устройства. Импульсы Генера тора 9 поступают на вход 7-канального распределителя 10 уровней, по выходам которого при этом сканирует управляющий нулевой уровень напряже ния ( на фиг. 2), обеспечивая непрерывное накопление информации в БП 3-5. Причем в конце каждого такта работы первого распределителя 10 уровней отницательным импульсом с его седьмого выхода переключается - второй распределитель 11, который нулевым напряжением своих выходов поочередно.управляет накоплением ин формации в блоках 3-5, а также согл сованно динамической индикацией этой информации газоразрядными ламп ми 19.-21. Перед измерениями содержимое ВП 3-5 и источника 7 обнуляется, триггеры 16 и 17 также устанавливаются в нулевое состояние. Посяе этого начинается процесс н копления информации, который продол жается в течение определенного отрезка времени Т (часа, смены, суток и т.д.). Рассмотрение алгоритма работы устройства начнем с момента времени Ц (фиг. 2), в который осуществляется очередная выборка отклонений напряжения. В момент выборки напряжение U находится в третьем разряде АЦП 1, на его выходах при 08 этом присутствует код 0011. В третьем канале устройства памяти анали- затора, информация которого накапливается в ячейках БП 3-5 с адресами 0011, в результате предыдущего анализа было зафиксировано, например, 139 попаданий напряжения U в момент вьйорки в третий разряд А1Щ 1. Импульсом с выхода генератора 8 выборки (и,, на фиг. 2) в момент и времени t код АЦП 1 0011 записывается в регистр 2, устанавливаются в нулевое состояние распределители 10 и 11, а также после прохождения через элементы НЕ 12 и И 14 (к второму входу которого приложено еди- ничное напряжение с выхода переноса счетчика 7) переводится в единичное состояние первый триггер 16. При этом выходной код регистра 2 прикладывается к адресным входам БП 3-5, а на первых выходах РУ 10 и 11 появляется нулевой уровень напряжения. Начиная с момента времени t с первого выхода РУ к входу считывания БП 5 и управляющему входу коммутатора 24 тока приложено нулевое напряжение. В результате (таблица) хранящийся в БП 5 по адресу 0011 код числа 9 (т.е. 1С01) прикладывается к информационным входам счетчика 7 и второму входу блока 6- индикации. При этом на лампе 21 загорается цифра 9. Очередно импульс генератора 9 переводит первый распределитель 10 в состояние 01 (в момент времени t2), при котором нулевое напряжение появляется на его втор-ом выходе, связанном с входом записи двоично-десятичного счетчика 7. При этом в счетчик 7 из БП 5 записывается число 9 (1001). Следую1ций импульс генератора 9 (в момент времени tj) приводит к появлению нулевого уровня напряжения на третьем выходе первого распределителя 10, переводящего первый триггер 16 в нулевое состояние.При этом задним фронтом напряжения с прямого выхода первого триггера 16 второй триггер 17 переводится в единичное состояние. При следующем срабатывании первого распределителя 10 (в момент времени Ц) появляющееся на его четвертом выходе нулевое напряжение преобразуется элементом НЕ 13 9 в единичное и прикладывается к первому входу элемента И-НЕ 15. Поскольку с момента времени t к втopo fy входу элемента И-НЕ 15 с прямого рыхода второго триггера 17 приложено единичное напряжение, на выходе элемента И-НЕ 13 на интервале времени t,- L появляето. отрица тельный импульс напряжения (U на фиг. 2), повторяющий напряжение чет вертого выхода первого РУ 10. Этот импульс прикладывается к тактовому входу двоично-десятичного счетчика 7. Поскольку содержимое счетчика 7 равняется в этот момент девя-ти, то на его выходе переноса на интервале t -tj появляется также отрицательный импульс напряжения, который после прохождения через элемент И 14 (к второму входу которого при этом приложено единичное напряжение с выхода первого элемента НЕ 12 переводит в единичное состояние пер вый триггер 16. Оканчивающийся отри цательный импульс элемента И-НЕ 15 своим передним фронтом в момент вре мени t увеличивает содержимое двоич но-десятичного светчика 7 на единицу, которое при этом становится равным нулю (поскольку перед этим оно бьто равно девяти). Появляющийся в момент времени tg на пятом вькоде первого РУ 10 отрицательный импульс напряжения возвра щает в нулевое состояние второй триггер 17. В следующем такте работы распределителя 10 появляющееся на его шестом выходе нулевое напряжение (в момент времени t) управляет записью (таблица) в БП 5 по тому же адресу 0011 нового числа О (0000) содержащегося в счетчике 7; соответ ственно на индикаторной лампе 21 ед ниц числа загорается также цифра О. Воздействуюпщй при этом на управляющие входы записи VI блоков 3 и 4 памяти нулевой уровень напряжения не приводит к,записи в них информации (таблица). В следующем такте работы первого распределителя 10 на его седьмом выходе появляется нулевое напряжение (в момент времени t.) , который переводит второй преобразователь 11 в состояние 01. При этом нулевое напряжение с второго выхода РУ 11 ( фиг. 2) прикладывается к управляющим входам коммутатора 23 010 т1)ка и БП 4. Согласно комбинации сигналов на,управляющих входах (таблица) блок 4 памяти переходит в режим считывания информации, и на его выходах пояапяется хранящееся по адресу ООП число 3 (0011. в двоичном коде), которое прикладывается к информационным входам двоично-десятичного счетчика 7 и второму входу блока 6 индикации, В результате, начиная с момента времени t, на индикаторной лампе 20 десятков числа загорается цифра 3. Далее повторяется весь цикл работы первого распределителя 10; в момент времени t из БП 4 в счетчик 7 записывается-число 3 (0011)j в момент времени tg переводится в нулевое состояние первый триггер 16, которьй своим выходным напряжением опрокидывает в единичное состояние второй триггер 17; в момент времени Цр на вькоде элемента И-НЕ 15 появляется отрицательный импульс напряжения, увеличивающий содержимое двоично-десятичного счетчика 7 на единицу - оно становится равным в момент времени t возвращается в исходное нулевое состояние второй триггер 17j в момент времени t / число 4 записывается в БП 4 и соответственно на индикаторной лампе 20 десятков числа загорается цифра в момент времени t второй РУ 11 переводится в состояние 02 и т.д. В следующем такте работы первого распределителя 10, которьй начинается в момент времени t, с выходов БП 3 к второму входу блока 6 индикации приложено число 1 - на индикаторной лампе 19 сотен числа засвечена цифра 1, В этом такте работы первого распределителя 10 триггеры 16 и 17 находятся в нулевом состоянии, элемент И-НЕ 15 закрыт для импульса с 4-го выхода РУ 10 и поэтому содержимое счетчика 7 (равное 1) в момент времени t не увеличивается, а в момент времени без изменений возвращается в БП 3, Весь этут такт работы первого РУ 10 на лампе 19 горит цифра 1. После переключения второго РУ 11 (в момент времени t ) вновь в состояние 00 на его первом выходе появляется управляющий нулевой потенциал В результате на блоке 6 индикации засвечивается цифра единиц числа.

накопленрюго в течение анализа в третьем канале памяти устройства, а именно О. В момент времени t,на табло блока 6 индикации засвечивается цифра десятков числа 4, в момент времени t - цифра сотен

числа 1

и т.д.

Поскольку переключения втор-ого РУ 11 происходят с достаточно высокой частотой (частота тактового генератора 9 выбирается в интервале 10-20 кГц), на табло блока 6 индикации непрерывно наблюдается число 140.

При следующей выборке отклонений напряжения осуществляется аналогичная операция.

После накоплония достаточно большого объема информации по содержимому БП 3-5, которое опраиивается с помощью блока 6 индикации, строится гистограмма отклонений напряжения По плавной кривой распределения плотности вероятностей отклонений напряжения f(V), получаемой из гистограммы, выполняется оценка качества электрической энергии контролируемой сети согласно ГОСТ 13109-67,

Преимуществами предлагаемого анализатора по сравнению с известными являются больщая экономичность и надежность схемы, меньшая стоимость , и потребляемая мощность элементов, обусловленные новой организацией структуры устройства памяти.

Фиг2

L.

I

К uн(ftop iaцuoнныff ei fxoffafi 6f73-5

(риг 3