Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R19/165 G01R19/25 G06F17/18 

сл

00 05

сл

о ;о

05

вия за счет повышения автоматизации процесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительной обработке результатов измерений. Анализатор содержит преобразователь 1 переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь 2, первую схему сравнения 3, первый регистр 4, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, элемент И-НЕ 7, триггер 8, третий 9 и четвертый 10 формирователи импульсов, элемент И-НЕ 11, формирователь 12 импульсов.

счетчик 13 контроля, двоичный счетчик 14, элемент И-НЕ 15, регистр 16, элемент НЕ 17, схему сравнения 18, регистр 19, элемент НЕ 20, элементы И-НЕ 21, 22, элемент И 23, формирователь 24 импульсов, триггер 25, ОЗУ 26, счетчик 27, генератор 28 тактовых импульсов, распределитель 29 уровней. Анализатор позволяет повысить оперативность контроля качества электроэнергии за счет возможности контроля размахов колебаний напряжения в сети. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может использоваться для контроля качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем и промышленных предприятий. Цель изобретения - повышение быстродейст

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может использоваться в электроэнергетике для получения условной функции распределения размахов колебаний напряжения в электрических сетях промышленных предприятий и энергосистем.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности (повышение удобства в эксплуатации анализатора) за счет повышения автоматизации процесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительной обработке результатов измерений.

На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора; на фиг. 2 - графики напряжений на элементах анализатора.

Анализатор (фиг. 1) содержит преобразователь 1 переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первую схему 3 сравнения, первый регистр 4, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, элемент И-НЕ 7, триггер 8, формирователи 9 и 10 импульсов, элемент И-НЕ 11, формирователь 12 импульсов, счетчик 13 контроля, двоичный счетчик 14, элемент НЕ 15, регистр 16, элемент НЕ 17, схему 18 сравнения, регистр 19, элемент НЕ 20, элементы И-НЕ 21 и 22, элемент И 23, формирователь 24 импульсов, триггер 25, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 26, двоично-десятшшый счетчик 27, гене

ратор 28 тактовых импульсов и распределитель 29 уровней.

Анализатор выполнен п-канальным (где п - число уровней анализа, равное числу разрядов искомой функции распределения размахов колебаний напряжения). Статистическая информация накапливается в ОЗУ 26, обращение к которой осуществляется с помощью его адресного входа, имеющего , двоичных разрядов. Емкость каждого канала памяти анализатора равняется . Для обмена информацией между элементами 26-27-26 организована групповая кольцевая связь, имеющая 4 х m двоичных разрядов. В устройстве используются N-разрядные (где N L + К, причем К 2) параллельный АЦП 2, двоичный счетчик 14 и регистр 4. Емкость регистров 16 и 19 равняется L. Элемент НЕ 17 является групповым, он инвертирует N-2 одиночных сигнала, соответственно элемент И 23 является (К-2)-входо- вым. Схемы 3 и 18 сравнения ведут обработку соответственно N- и L-битозой информации.

При дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства в качестве примера принимают , , , , .

Анализатор работает следующим образом.

В процессе анализа напряжение преобразователя 1 U, поступает на вход АЦП 2. В регустре 4 хранится

число, соответствующее разряду АЦП 2 внутри которого находится в данный момент исследуемое напряжение. Например, в момент времени t, , в которьш входное напряжение достигает своего

экстремального (минимального) значения, в регистре 4 хранится число 000011. При дальнейшем изменении напряжение и пересекает (в точке 1, фиг. 2) границу между третьим и четвертым разрядами АДП 2. На выходе АЦП 2 при этом появляется число 000100, которое больше хранящегося в этот момент в регистре 4 числа 000011. В результате на первом выход схемы 3 сравнения появляется единичное напряжение, которое запускает формирователь 5. Последний своим выходным отрицательным импульсом переводит триггер 8 из единичного состояния в нулевое, а также, воздействуя через элемент Н-НЕ 7, обнуляет содержимое счетчика 13 (в дальнейшем аналогичная операция обнуления содер жимого счетчика 13 повторяется в каждой из точек перехода кривой напряжения U| через границы разрядов АЦП-2). Появляющееся на инверсном выходе триггера 8 единичное напряжение запускает формирователь 10, выходной отрицательный короткий импуль которого, проходя через элемент И-НЕ 11 и преобразуясь в единичный, обнуляет содержимое счетчика 14.

После этого по заднему фронту заканчивающегося импульса с выхода элемента И-НЕ (фиг. 2) на единицу увеличивается содержимое счетчика 14 оно становится равным 000001. В этот же момент происходит запись числа 000100 с выхода АЦП 2 в регистр 4, что выравнивает коды на первом и втором входах схемы 3 сравнения и соответственно снимает единичное напряжение с его первого выхода.

При дальнейшем нарастании напряжения и, вновь (в точке 2, фиг. 2) запускается формирователь 5. В этом случае выходной импульс элемента И-НЕ 7 увеличивает на единицу содержимое счетчика 14, оно становится равным 000010. Появляющийся на выходе второго разряда счетчика 14 единичный сигнал прикладывается к второму входу элемента И-НЕ 22, к первому входу которого приложено единичное напряжение с выхода элемента И 23. В результате на выходе эле0

5

5

мента И-НЕ 22 появляется нулевое напряжение, а на выходе элемента И-НЕ 21 - единичное, которое запускает формирователь 24. Импульс с прямого выхода формирователя 24 записывает код 0000 с выходов четырех старших разрядов счетчика 14 в регистр 16. Импульс с инверсного выхода формирователя 24 опрокидывает в единичное состояние триггер 25, а также записывает код 0000 в регистр 19. Триггер 25, переходя в единичное состояние, снимает единичное напряжение с входа установки нуля распределителя 29 уровней, в результате по выходам последнего начинает сканировать единичный управляющий сигнал. В момент времени t очередной импульс генератора 28 переводит распределитель 29 в состояние, при котором единичное напряжение появляется на его втором выходе, связанном с входом записи счетчика 26. При этом в счетчик 26 записывается число, накопленное в результате предьщущего анализа и хранящееся в ОЗУ 26 по адресу первого канала анализатора 0000.

При следующем срабатывании распределителя 29 (в момент времени t,) на третьем выходе последнего, связанном с тактовым входом счетчика 27, появляется импульс, который увеличивает содержимое счетчика на единицу.

При следующем срабатывании распределителя 29 (в момент времени t) появляющееся на его четвертом выходе единичное напряжение управляет записью в ОЗУ 26 из счетчика 27 по тому же адресу 0000 увеличенного на единицу числа.

Появление в момент времени t,.

0

0

5

единичного импульса напряжения на пятом выходе распределителя 29 приводит к установке триггера 25 в нулевое состояние, в результате чего распределитель 29, в свою очередь, также устанавливается в нулевое состояние (единичное напряжение появляется на его первом выходе, который остается свободным).

При дальнейшем нарастании напряжения и, в точке 3 вновь срабатывает счетчик 14, его содержимое увеличи- g вается на единицу и становится равным 000011, а в точке 4 содержимое счетчика 14 становится равным 000100. При этом код с выходов четырех старших разрядов 0001 счетчика 14, приложенный к первому входу схемы 18 сравнения, становится больше кода 0000, приложенного ко второму ее входу с выхода регистра 19. В итоге на первом выходе схемы 18 появляется единичное напряжение , которое, посл прохождения через элементы 20 и 21, запускает формирователь 24. Импульсы с выходов формирователя 24 управляют записью кода 0001 с выходов счетчика 14 в регистр 16, а также опрокидывают в единичное состояние триггер 25. В результате распределитель 29 приходит в рабочее состояние, осу- ществляя на временном интервале tj-t алгоритму накопление информаци в канал памяти анализатора с адресом 0001.

В течение колебания напряжения, протекающего на временном интервале между соседними экстремумами счетчиком 14 засчитываются три импульса с выхода элемента И-НЕ 7. На интервале времени t-, -tg кривая U,(t) имеет пологий участок с производной, равной нулю. Однако, два изменения напряжения на интервалах tj-ti и tg-t, расшифровываются анализатором как одно колебание на интер- вале tg- t,, поскольку интервал времени между точками 6 и 7 меньше критического значения Л t и, следовательно, средняя производная на этом интервале больше 1%/с.

При протекании колебания напряжения на интервале , на единицу увеличивается содержимое канала анализатора, имеющего адрес 0000.

На пологих участках кривой U,(t) имеющих |U,(t) 1%/с (например, на участке tqn-t,o) поочередно происходит то установка счетчика 14 в состояние 000001 (в моменты пересечения кривой U,(t) границ разрядов АЦП 2), то его обнуление (после переполнения счетчика 13 через время ut). В результате накопление информации на таких участках в ОЗУ 26 не происходит.

Так осуществляется накопление

информации при анализе размахов колебаний напряжения - приращений напряжения между соседними экстремумами или между экстремумами и пологими (т.е. имеющими модуль производной напряжения менее 1%/с) участками напряжения длительностью более ut 40 мс или между соседними поло

гими участками длительностью более iit при средней скорости изменения напряжения сети больше 1%/с.

При этом в течение каждого колебания напряжения на единицу увеличивается содержимое каналов устройства номера которых соответствуют числу пересечений напряжением U, в процесс достаточно быстрого его изменения границ разрядов АЦП 2: при пересечении второй или третьей границ увеличивается содержимое первого канала с адресом 0000, при пересечении четвертой-седьмой границ увеличивается содержимое первого и второго каналов с адресами 0000 и 0001, а при пересечении восьмой-одиннадцатой границ увеличивается содержимое первых трех каналов с адресами 0000,

0001 и 0010 и т.д. I

После окончания времени измерения

Т по содержимому ОЗУ 26 строится зависимость размахов колебаний напряжения от их средней частоты превышения уровней анализа, путем сравнения которой с аналогичной кривой делается вывод о допустимости или недопустимости колебаний напряжения в сети.

Формула изобретения

Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения, содержащий элемент И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый элемент НЕ, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом анализатора, а выход через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому и«- формационному входу первой схемы сравнения и информационному входу первого регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом первой схемы сравнения, первый триггер, установочные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика контроля и входом пуска рас- . пределителя импульсов, вход установки в начальное состояние которого соединен с инверсным выходом второго триггера, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены со7136

ответственно с входом записи и с так t

товым входом двоично-десятичного счетчика, третий выход распределителя импульсов соединен с входом записи оперативного запоминающего устройства, выход которого подключен к счетному входу двоично-десятичного счетчика, выход которого соединен с информационным входом оперативного за- поминающего устройства, адресный вход которого подключен к выходу второго регистра, информационный вход которого соединен с выходами старших разрядов двоичного счетчика, четвертый вы- ход распределителя импульсов подключен к входу установки нуля второго триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены пятый и шестой формирователи импульсов, второй элемент НЕ и группа элементов НЕ, четыре элемента И-НЕ, вторая схема сравнения и третий регистр, выход которого подключен к первому информационному входу второй схемы сравнения, второй информационный вход которой соединен с информационным входом третьего регистра, входами группы элементов НЕ и подключен к вы- ходам старших разрядов двоичного счетчика, выход второй схемы сравнения через второй элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента

И-НЕ, вькод которого подключен к вхо- торого подключен к выходу счетчика ду пятого формирователя импульсов, контроля.

0 0

0

5

8

прямой выход которого подключен к входу записи второго регистра, а инверсный выход - к входу записи третьего регистра и к входу установки единицы второго триггера, входы элементов НЕ группы подключены к входам элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, а второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго разряда двоичного счетчика, выходы Больше, Меньше первой схемы сравнения подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу двоичного счетчика и к входу сброса счетчика контроля непосредственно, а через третий элемент НЕ - к входу записи первого регистра, прямой и инверсный выходы первого триггера через третий и четвертый формирователи импульсов подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу сброса двоичного счетчика, а третий вход четвертого элемента И-НЕ соединен с выходом шестого формирователя импульсов, вход ко