Быстродействующий измерительный преобразователь активной мощности в цифровой и аналоговый сигналы Советский патент 1988 года по МПК G01R21/00 

Од

СЛ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения активной моности в энергосистемах в нормальных и аварийных режимах.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого преобразовав теля.

Преобразователь содержит вход ной преобразователь 1 напряжения, входн ой преобразователь 2 тока, блок 3 умножения, первый 4 и второй 5 ключи, интегратор б, блок 7 сравнения, первый формирователь 8, первый 9 и второй 10 триггеры, первый 11 и второй 12 элементы совпадений, первый 13 и второй 14 счетчики, первый 15 и второй 16 цифроаналоговые преобразователи, генератор 17 импульсов., выходные клеммы 18 для цифрового сиг I нала, выхо;щую клемму 19 для анало- Iгового сигнала, второй формировател 20.

Входной преобразователь I напря- |жения включен в контролируемую сеть параллельно, а входной преобразова° тель 2 тока последовательно с наг- рузкой, входы блока 3 умножения ключены к выходам входных преобразов телей напрялсения 1 и тока 2, вход интегратора 6 через первый ключ 4 соединен с выходом блока 3 умножения ia через второй ключ 5 соединен с вы- ;й:одом первого цифроаналогового преобразователя 15j вход которого соединен с выходом первого счетчика 13 иход которого подключен к выходу irepBoro элемента i 1 совпадения, первый вход которого подключен к выходу ij-eHepaTOpa 17 импульсов, а второй - К одному из выходов первого тригге- йа 9, второй выход первого триггера соединен с управляющим входом первог Ключа 4, выход генератора 11 импуль- .сов соединен также с первым входом в торого элемента 12 совпадения, второй вход которого подключен к прямо му выходу второго триггера 10, инверсный выход которог о соедлнен с управляющим входом второго ключа 5, вХод установки в нуль второго триггера 10 соединен с выходом блока 7 с|)авнёния, вход крторого соединен с вйходом интегратора 6, вход синхро - нйзации второго триггера 10 соединен с выходом первого триггера 9, вход

синхронизации которогб соединен с выходом первого формирователя 8,. на вход которого подается напряжение с частотой контролируемой сети, выход второго элемента 12 совпадения соединен с входом второго счетчика 14, выходы которого соединены с выходными клеммаг ш 18 для цифрового сигнала и входами второго цифроанало говог о преобразователя 165 выход которого соединен с выходной клеммой 19 для аналогового сигнала, входы установки первого 13 и второго 14 счетчиков соединены с выходом второго формирователя 20, вход которого подключен к выходу первого триггера 9 ,

Преобразователь работает следукг- щим образом.

Первый формирователь 8 формирует из входного напряжения прямоугольные импульсы с частотой5 равной частоте напряжения контролируемой сети. Эти импульсы поступшот на тактовый вход первого триггера 9, работающего в счетном режиме При переключении первого триггера 9 в единичное состо яни1Э замьжается первый ключ 4, одно временно форгшруется короткий импульс на выходе второго формировате- ля 20. которьй устанавливает в нулевое пололхвние первый счетчик 13 и записывает начапьное число ,во второй счетчик 4„ Через замкнутый первый ключ 4 сигнал, пропорциональный произведению мгновенных значений напряжения и тока в контроли-- руемой цепи, поступает на интегратор 6s Напряжение на выходе интегратора 6 к концу первого периода равно

- „1 f RC J

RC J и„,, -- ТР о

ина 1

(О

где RC - постоянная интегратораj

Т - длительность периода напряжения (тока) в контролируемой сети|

U|,y,- напряжение на, выходе интегратора б к.моменту замыкания первого ключа 4;

if. Р р Juicjt - значение активной

о мощности за период Т Одновременно с зарядом интегратора б импульсы от генератора 7 иМ

пульсов .через первый элемент 1 1 совпадения, открываемый выходным сигналом первого триггера 9, поступают на первый счетчик 13, К концу первого периода в первом счетчике 13 запишется код, соответствующий числу

N, T-f

ги

где f f- - частота следования импульсов на выходе генератора 17 импульсов.

На выходе первого цифроаналогово- го преобразователя 15 напряжение будет пропорционально величине

Ui , ,

ле (1), При этом время tp разряда определяется по формуле

5 -gcSvt u

ним/

10

т t, -i-Sui.t .|I. (4)

Из (4), учитьшая (3), получим

15

РТ

p к;тг: (5)

Число импульсов, поступивших в счетчик 14 за время разряда, равно

Изобретение может быть использовано для измерения активной мощности в энергосистемах в нормальных и . аварийных режимах. Быстродействующий измерительный преобразователь (БДИП) активной мощности в цифровой и аналоговый сигналы содержит входные преобразователи 1 и 2 напряжения и тока соответственно,- блок 3 умножения, ключи 4,5, интегратор 6, блок 7 сравнения, формирователи 8,20 триггеры 9,10, элементы 11,12 совпадения, счетчики 13,14, цифроаналоговые преобразователи 15,16, генератор 17 импульсов БДИП имеет повышенное быстродействие и точность измерения. 1 ил. с € (Л

где К - коэффициент пропорциональности.

В начале второго периода, т.е. в момент переключения первого триггера 9 в нулевое положение, первый ключ 4 размыкается, первый элемент 1 1 совпадения запирается и в первом счетчике 13 сохраняется число определяемое формулой (2). Одновременно сигналом с нулевого выхода первого триггера 9 происходит переключение второго триггера 10 в единичное состояние, что приводит к замыканию второго ключа 5 и открыванию второго элемента 12 совпадения Импульсы генератора 17 импульсов через второй элемент 12 совпадения начинают поступать на счетный вход второго счетчика 14.. При

этом происходит разряд интегратора 6 напряжением и, снимаемым с выхода первого цифроаналогового преобразователя 15 и определяемым формулой (3). В момент достижен1 я выходным напряжением интегратора 6 напряжения срабатывания, блок 7 сравнения срабатьшает, в результате чего на его выходе появляется импульс, переключающий в нулевое положение второй триггер 10. Это приводит к запиранию второго элемента 12 совпадения и размыканию второго ключа 5, в результате чего интегратор 6 переходит в режим хранения, в котором он находится вплоть до начала следуннце- го периода входного напряжения. Следовательно, напряжение на выходе интегратора 6 в этот момент, р-авное напряжению срабатьюания блока 7 сравнения , равно напряжению Unoy в форму-

20

N, fr,-tp.

(6)

Подставляя в (6) значение tp из (5), получим

5

5

5

NI f ги 1

(7)

rw

где К - - коэффициент пропорцио нальности, Аналоговьш сигнал на выходе цифро0 аналогового преобразователя 16 пропорционален числу N j. Таким образом, цифровой код на выходе второго счетчика 1 4 и аналоговый сигнал на выходе второго цифроаналогового преобразователя 16 пропорциональны значению активной мощности. Это состояние сохраняется до момента начала третье- его периода. В дальнейшем процесс преобразования повторяется,

Q Поскольку параметры элементов схемы преобразователя выбраны таким образом, что всегда , то дпиг тельность времени преобразования не превышает двзос периодов, чем обеспечивается высокое быстродействие, а также дрейф сравнивающего устройства в результате чего изменение коэффициента передачи интегратора и колебания частоты генератора импульсов

50

не оказывают влияния на точность преобразования.

Формула изобретен, ия

Быстродействующий измерительный сс преобразователь активной мощности в цифровой и аналоговый сигналы, со- лержащий входные преобразователи нап- ряжения и тока, а также блок умножения, входы которого подключен к выходам входных преобразователей напряжения и тока, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точ ности и быстродействия, в него дополнительно введены первый и второй ключи, интегратор, блок сравнения, пер- :вый и второй формирователи, первый н второй триггеры, первый и второй |элементы совпадения, первый и второй 1счетчики, первый и второй цифроана- Слоговые преобразователи, а также ге- |нератор импульсов, причем вход ин- (тегратора через первый ключ соединен ic выходом блока умножения, а через Ьторой ключ - с выходом первого цифро |аналогового преобразователя, вход -Которого соединен с выходом первого рчетчика, один из входов которого под Доточен к вьтоду первого элемента сов- радения, первый вход которого подклю- jieH к выходу генератора импульсов k второй - к прямому выходу первого риггера, и шерсный выход которого Соединен с управляющим входом перво- .о ключа, выход генератора импульсов

соединен также с первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, выход установки в о второго триггера соединен с выходом блока сравнения, вход которого соединен с выходом интегратора, вход синхронизации второго триггера соединен с прямым выходом первого триггера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого формирователя, вход которого соединен с источником напряжения с частотой контролируемой сети, вькод второго элемента совпадения соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами второго цифро- аналогового преобразователя, входы установки первого и второго счетчиков в исходное положение соединены с выходом второго формирователя,вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера