Устройство для моделирования сигнала короткого замыкания Советский патент 1987 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к вычислительной ехнике, а именно к устройствам, моделиующим энергетические системы, и может ыть использовано, например, для проверки ппаратуры определения местоположения повреждения на линиях электропередач.

Цель изобретения - повышение точноси воспроизведения сигнала короткого замыкания.

На чертеже приведена схема устройства ля моделирования сигнала короткого замыкания.

Устройство содержит масштабирующий автотрансформатор 1, детектор 2, суммаор 3, тактовый генератор 4, первый 5 и второй 6 делители частоты, элемент 7 задержки, третий делитель 8 частоты, третий счетчик 9 импульсов, блок 10 памяти, третий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, второй счетчик 12 импульсов, мультиплексор 13, второй регистр 14, второй ЦАП 15., первый счетчик 16 импульсов, первый регистр 17, первый ЦАП 18, блок 19 памяти, умножитель 20, масштабирующий усилитель 21,генератор 22 синусоидальных напряжений, включающий счетчик 9 импульсов, блок 10 памяти, ЦАП 11.

Устройство для моделирования сигнала короткого замыкания работает следующим образом.

Устройство генерирует короткого замыкания, который в единицах напряжения можно представить формулой

UK.,. U,sin{auit + фО + Us, + + иэ,. sin(ffi;2t + ф2),

где Uci - амплитуда сетевой составляюш,ей; w,(f - частота и фаза сетевой составляющей (ш 2л,, 50 Гц); Us, - опорное напряжение апериодичесской составляющей;

TI - постоянная времени апериодической составляющей;

Т2 - постоянная времени огибающей осциллирующей составляющей сигнала;

Usj.- опорное напряжение осциллирующей составляющей;

W2, ф2 - частота и фаза осциллирующей составляющей сигнала.

На вход устройства подается синусоидальное напряжение сети, с помощью автотрансформатора 1 устанавливается нужная амплитуда Uci сетевой составляющей сигнала, которая подается на первый вход сумматора 3.

С выхода автотрансформатора 1 сетевая составляющая подается также на детектор 2, который обеспечивает запуск генератора 4 в нужную фазу -ip, сетевой составляюц 1ей. Перед запуском тактового генератора 4 производится начальная установка параметров генерируемого сигнала в делителях 5,

6 и 8 частоты, счетчиков 9, 12, 16 и ЦАП 11, 15 и 18. В делителях частоты 5, 6 и 8 устанавливаются . нужные коэффициенты деления для реализации необходимых времен- ных соотношений сигнала. Коэффициент деления Кд. делителя 5 частоты устанавливается в соответствии о формулой

.

где IT тактовая частота генератора 4;

di -количество дис.кретных отсчетов синуса, записанных в блок 10 памяти. Коэффициент деления делителя 6 частоты должен устанавливаться в соответствии с формулой

Х .-ТГГгде d - количество дискретных отсчетов экспоненты, записанных в блок 19 памяти для интервала времени т (время для спада функции экспоненты в f раз).

Коэффициент деления Кдз делителя 8 частоты устанавливается в соодветствии с формулой

25

, 0-2

0

В счетчике 9 устанавливается начальное состояние адреса а в соответствии с формулой

а . 2п

Счетчики-12 и 6, а также регистры 14 и 17 устанавливаются на нуль.

Блок 10 памяти хранит di дискретных значений синусоиды, а блок 19 памяти - 5 d;) дискретных значений экспоненты. Где da можно определить

da d2(rn2 + - fnl),

1 де Е - количество двоичных разрядов кодов, записанных в блок 19 памяти.

Диапазоны возможных изменений преобразованных сигналов в ЦАП 11, 15 и 18 устанавливаются в соответствии с необходимыми амплитудными соотношениями генерируемого сигнала. Для ЦАП 15 это

5 для ЦАП 18 - иэ, Ку, а для ЦАП 11 -- условная единица напряжения, где КУ коэффициент усиления усилителя 21. При использовании умножаюшего ЦАП 11 и умножителя 20, на опорный вход умножающего ЦАП подается напряжение с выхода ЦАП 15.

0 После запуска тактового генератора 4 импульсы тактовой частоты т начинают поступать на делители 5 и 6 частоты и через элемент 7 задержки также на делитель 8 частоты. Имнульсы частоты fVKy, попадают на счетчик 9, на выходе которого фор5 мируется адрес блока 10 памяти, с которого считываются коды синуса и поступают на вход ЦАП 11. На выходе ЦАП 11 получаем аналоговую величину, соответствующую функции sin (w2i + ф2). Одновременно с этим с выхода делителя б частоты импульсы частоты Гт/Кд попадают на счетчик 12, мультиплексор 13 и регистр 14. Счетчик 12 отрабатывает адрес блока 19 памяти, по которому должен считываться нужный код экспоненциальной функции, мультиплексор 13 подает этот адрес на вход блока 19 памяти, с выхода которого код экспоненты попадает на вход регистра 14 и записывается по заднему фронту импульса с делителя 6 частоты. С регистра 14 код экспоненты попадает на вход ЦАП 15, на выходе которого получаем аналоговую величину которая перемножается в умножителе 20 с синусоидальной функцией, и на выходе умножителя 20 получаем сигнал

)( + фг), который подается на первый вход усилителя 21.

Аналогично делителю 6, счетчику 12, регистру 14 и ЦАП 15 работают делитель 8, счетчик 16, регистр 17 и ЦАП 18. Счетчик 16 отрабатывает адрес кода экспоненты , по которому через мультиплексор 13 считываются нужные коды с блока 19 памяти и записываются в регистр 17. Для избежания конфликтов при считывании с блока 19 памяти кодов экспоненты запросы считывания с делителя 8 частоты поступают всегда с задержкой относительно импульсов тактовой частоты, определяемой элементом 7 задержки. Если не поступает импульс с выхода делителя б частоты, мультиплексор 13 всегда подает на вход блока 19 памяти адрес с выхода счетчика 16. Счетчики 12 и 16 блокируются при достижении последнего адреса, по которому записана экспонента, чтобы апериодические составляющие сигнала генерировались только один раз. ЦАП 18 преобразует в аналоговую форму коды экспоненты с вывода регистра 17,

и сформированный сигнал -

Ку

поступает

на второй вход усилителя 21. Усилитель 21 производит суммирование апериодической и осциллирующей составляющих сигнала и усиливает их для приведения к масщтабу сетевой составляющей сигнала. На выходе сумматора 3 получаем сигнал,эквивалентный сигналу с линии электропередачи в момент короткого замыкания.

Устройство позволяет повысить точность воспроизведения сигнала короткого замыкания, так как постоянные времени апериодических составляющих сигнала п и Т2 выбираются сколь угодно больщими с помощью установки коэффициентов деления делителей 6 и 8 частоты, кроме того, в устройстве генерируется также осциллирующая составляющая сигнала короткого замыкания.

Формула изобретения

Устройство для моделирования сигнала

0 короткого замыкания, содержащее тактовый генератор, генератор синусоидальных напряжений, мультиплексор, умножитель и сумматор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью

повышения точности моделирования, в него введены элемент задержки, делители частоты, счетчики импульсов, блок памяти, регистры, цифроаналоговые преобразователи, масщтабирующий усилитель, масштабирующий автотрансформатор и детектор, выход

0 которого соединен с входом, пуска тактового генератора, выход которого подключен к входам первого и второго делителей частоты и входу элемента задержки, выход которого соединен с входом третьего делителя частоты, выход которого подключен к входу первого счетчика импульсов и к входу разрешения записи первого регистра, выход которого через первый цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом масштабирующего усилителя, выход второго деQ лителя частоты подключен к входу второго счетчика импульсов, к управляющему входу мультиплексора и к входу разрешения записи второго регистра, выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь соединен с первым входом умножите5

ля, выход которого подключен к второму

входу масштабирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход масштабирующего автотрансформатора подключен к входу детектора и к второму входу сумматора, выход первого делителя частоты соединен с входом пуска генератора синусоидальных напряжений, выход которого подключен к второму входу умножителя, выходы первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами мультиплексора, выход которого подключен к адресному входу блока памяти, выход которого соединен с информационными входами первого и второго регистров, вход масштабирующего автотрансформатора является информационным входом устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, моделирующим энергетические системы. Оно может быть использовано для проверки приборов определения местоположения повреждения на линиях электропередач. Цель изобре-- тения - повып1ение точности. Цель достигается введением в устройство элемента 7 задержки, делителей 5, 6, 8 частоты, счетчиков 9, 12, 16 импульсов, блока 19 памяти, регистров 14, 17, цифроаналоговых преобразователей 11, 15, 18, масштабирующего усилителя 21, масштабирующего автотранс- фофрматора 1 и детектора 2. Изобретение позволяет повысить точность воспроизведения сигнала короткого замыкания благодаря исключению методических ограничений на ве личину постоянной времени апериодических составляющих сигнала, а также учесть осциллирующую составляющую. 1 ил. ш (Л