Устройство для измерения электрических параметров в трехфазной сети Советский патент 1989 года по МПК G01R19/25 

3 1

оо

со со

Изобретение относится к цифровой измерительной технике для измерения электрических параметров в трехфазной сети.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет измерения активной и реактивной составляющих тока.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на фиг.3 - эпюры напряжений.

Устройство для измерения электри- ческих параметров в трехфазной сети содержит три трансформатора 1-3 тока и три трансформатора 4-6 напряжения, причем все трансформаторы входами соединены с соответствующими фазами се- ти, а своими выходами соединены с соответствующими входами аналогового коммутатора 7, второй выход которого через нуль-орган 8 соединен с первым входом блока 9 управления, второй и третий входы которого являются входом Пуск и Установка нуля соответственно, первый выход аналогового коммутатора 7 соединен с входом аналого- цифрового преобразователя (АЦП) 10, выход которого соединен с входом буферного блока 11, выход которого соединен с входом регистратора 12, выход которого соединен с вторым управляющим входом буферного блока 11, первый управляющий вход которого соединен с управляющим выходом АЦП 10 и четвертым входом блока 9 управления, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом АЦП 10, второй управляющий выход блсгка 9 управления соединен с управляющим входом аналогового коммутатора 7, выход генератора 13 соединен с третьим управляющим входом буферного блока 11, первым входом элемента И 14 и через делитель 15 частоты с первым входом элемента И 16, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика 17, второй вход которого соединен с выходом элемента И 14, второй выход которого соединен с выходом триггера 18, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 19, первый вход которо- го соединен с третьим выходом блока 9 управления, четвертым управляющим входом буферного блока 11, управляющим входом регистратора 12 и третьим

входом реверсивного счетчика 17, а его четвертый вход соединен с выходом регистра 20 хранения, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выход перехода через нуль которого соединен со своим пятым входом, вторым входом элемента ИЛИ 19 и пятым входом блока 9 управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом регистра 20 хранения, второй вход элемента И 16 соединен с пятым выходом блока 9 управления, а его шестой выход соединен с вторым входом триггера 18.

Блок 9 управления содержит шесть элементов И 21-26, девять элементов ИЛИ 27-35, регистры 36 и 37, D-триг- гер 38, триггеры 39 и 40, элемент НЕ 41, одновибраторы 42-45, линию 46 задержки и шину 47 управления.

Первый вход блока 9 управления соединен с первым входом элемента И 23 и через элемент НЕ 41 с вторым входо элемента И 24 и третьим входом D- триггера 39, второй вход которого соединен с шиной единичного потенциала, а первый вход соединен с выходом элемента И 24, первый вход которого через линию 46 задержки соединен с выходом одновибратора 42 и вторым входом элемента ИЛИ 28, первый вход которого соединен с выходом элемента И 21, первый вход которого соединен с четвертым входом блока 9 управления и первым входом элемента И 26, второй вход которого соединен с выходом триггера 40, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 30, второй вход триггера 40 соединен с шестым выходом блока 9 управления, выходом элемента И 25 и вторым входом элемента ИЛИ 31, второй вход блока 9 управления соединен с входом одновибратора 42, третий вход блока 9 управления соединен с вторым входом элемента ИЛИ 29, первый вход которого соединен с пятым выходом регистра 37, пятый вход блока 9 управления соединен с вторым входом элемента ИЛИ 30 и третьим входом элемента ИЛИ 31 ,. выход которого соединен с первым выходом блока 9 управления, вторым выходом которого является шина 47 управления, выход элемента ИЛИ 33 соединен с первым входом элемента ИЛИ 31 и через одновибратор 45 с первым входом триггера 38, второй вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ 28 и первым входом регистра 37, второй вход которого соединен с четвертым входом триггера 39, выходом элемента ИЛИ 29, перрым входом эле- мента ИЛИ 30, вторым входом регистра 36 и третьим выходом блока 9 управления, четвертый выход которого через одновибратор 43 соединен с третьим выходом регистра 36, вторым входом элемента ИЛИ 34 и первым входом элемента ИЛИ 32, выход которого соединен с первом входом элемента И 25, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 22 и через од- новибратор 44 с выходом элемента И 23, второй вход которого соединен с выходом триггера 39, выход элемента И 22 соединен с первым входом элемента ИЛИ 27, второй вход которого соединен с выходом элемента И 26, выход триггера 38 соединен с вторым входом элемента И 21, первый вход элемента И 22 соединен с выходом элемента ИЛИ 35, выход элемента ИЛИ 27 соединен с первым входом регистра 36, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 35, второй вход которого соединен с вторым выходом регистра 36, первым входом эле- мента ИЛИ 34 и пятым выходом блока 9 управления, выход элемента ИЛИ 34 соединен с первым разрядом шины 47 управления, с вторым разрядом которой соединены первый вход элемента ИЛИ 33 и четвертый выход регистра 36, пятый выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 32 и третьим разрядом шины 47 управления, четвертый разряд которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 33 и с шестым выходом регистра 36, седьмой выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ 32 и пятым разрядом шины 47 управления, шестой разряд которой соединен с восьмым выходом регистра 36, второй, третий и четвертый выходы регистра соединены с седьмым, восьмым и девятым разрядами ши

ны 47 управления.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройство приводится в исходное состояние подачей сигнала по шине Уст.О, при этом устанавливаются в исходное состояние реверсивный счетчик 17, триггер 18, буферный блок 11 и блок 9 управления.

с to 15 20 5 30 5

35

0

0

При подаче команды Пуск (tf фиг.З) аналоговый коммутатор 7 по сигналу с блока 9 управления подключает к информационному входу АЦП 10 выход трансформатора тока первой фазы, а нуль-органу 8 - выход трансформатора напряжения первой фазы. Импульс на выходе нуль-органа 8 формируется при переходе напряжения из отрицательной в положительную область. Сигнал с выхода нуль-органа 8 поступает на четвертый вход блока 9 управления , который формирует на своем пя- то м выходе единичный потенциал.. (tt фиг.2). В результате импульсы от генератора 13 через делитель 15 частоты на четыре и элемент И 16 подаются на первый суммирующий вход реверсивного счетчика 17. При повторном срабатывании нуль-органа 8 через период (t, фиг.З) блок 9 управления снимает единичный потенциал с пятого выхода и заполнение реверсивного счетчика 17 прекращается. В результате в счетчике 17 записан двоичный код, пропорциональный периоду. Одновременно со снятием единичного потенциала с пятого выхода блока 9 управления формируются импульсы на его первом, четвертом и шестом выходах.

Импульс с первого выхода блока 9 управления подается на управляющий вход АЦП 10. В результате на выходе АЦП 10 формируется двоичный код, пропорциональный реактивной составляющей тока 1Х в первойфазе (t фиг.З), который затем переписывается в буферный блок 11.

Импульс с четвертого выхода блока 9 управления подается на управляющий вход регистра 20, выполняющего функцию хранения, и обеспечивает запись кода периода выхода реверсивного счетчика 17. Импульс с шестого выхода блока 9 управления переводит триггер 18 в единичное состояние и импульсы с выхода генератора 13 начинают поступать на второй вычитающий вход реверсивного счетчика 17. Частота этих импульсов в четыре раза больше частоты импульсов, поступающих на первый вход, и реверсивный счетчик 17 обнуляется через четверть периода. При этом на выходе перехода через нуль реверсивного счетчика 17 формируется импульс (t фиг.З), который устанавливает триггер 18 в

514

нулевое состояние. Этот же импульс , по пятому входу реверсивного счетчика 17 переписывает в него информацию с выхода регистра 20, а также через блок 9 управления включается АЦП 10 и формируется сигнал, пропорциональный активной составляющей тока первой фазы IQ4 (t4 фиг.З).

После измерения активной состав- ляющей тока к входу АЦП 10 подключается выход трансформатора 4 напряжения первой фазы (t фиг.З) и регистрируется амплитудное значение напряжения U в первой фазе (t6 фиг.З).

После этого все указанные процессы повторяются для измерения параметров второй (tg-t фиг.З) и третьей (tn -t,6 фиг.З) фаз.

Блок 9 управления (фиг.2) представляет собой логический блок, обеспечивающий функционирование устройства в соответствии с заданным алгорит- мом. Информация, поступающая на входы блока 9 управления, преобразуется в управляющие сигналы на его выходе. В регистрах 36 и 37 с помощью формируемых сигналов единица передвигает- ся по разрядам, в результате в разрядах шины 47 управления формируются сигналы для управления аналоговым коммутатором 7.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрических параметров в трехфазной сети, содержащее аналоговый коммутатор, первый выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, элемент ИЛИ, генератор, блок управления, реверсивный счетчик, выход которого соединен с входом регистра, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход регистра соединен с четвертым входом реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет измерения активной и реактивной составляющих тока, в устройство вве

5

0

5 0

5

5

Q

396

дены три трансформатора тока, три трансформатора напряжения, нуль-орган, буферный блок, регистратор, делитель частоты, триггер и два элемента И, причем входы всех трансформаторов тока и напряжения соединены с соответствующими фазами сети, а их выходы соединены с соответствующими входами аналогового коммутатора, второй выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока управления, второй и третий входы которого являются входами Пуск и Установка нуля соответственно, управляющий выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым управляющим входом буферного блока и четвертым входом блока управления, пятый вход которого соединен с выходом перехода через нуль реверсивного счетчика, его пятым входом и вторым входом элемента ИЛИ, выход буферного блока соединен с входом регистратора, выход которого соединен с вторым управляющим входом буферного блока, первый выход блока управления соединен с управляющим входом аналого- цифрового преобразователя, второй выход блока управления соединен с управляющим входом аналогового коммутатора, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистратора, четвертым управляющим входом буферного блока, третьим входом реверсивного счетчика и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И,- выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, пятый выход блока управления соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, шестой выход блока управления соединен с первым входом триггера, выход генератора соединен с первым входом первого элемента И, третьим управляющим входом буферного блока и через делитель частоты с первым входом второго элемента И, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом буферного блока.

Изобретение предназначено для измерения электрических параметров в трехфазных сетях. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет измерения активной и реактивной составляющих тока. Для этого в устройство введены три трансформатора 1, 2 и 3 тока, три трансформатора 4, 5 и 6 напряжения, нуль-орган 8, буферный блок 11, регистратор 12, делитель 15 частоты, триггер 18 и элементы И 14 и 16. Блок 9 управления соответствующими командами через аналоговый коммутатор 7 к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 10 последовательно подключает трансформаторы 1-6. Нуль-орган 8 определяет момент перехода через нуль напряжения в соответствующей фазе сети, а генератор 13, делитель 15 частоты, элементы И 14 и 16, элемент ИЛИ 19, триггер 18 и реверсивный счетчик 17 определяют период соответствующего напряжения, а также четверть периода и другие моменты измерения. Регистр 20 хранит информацию о периоде. Буферный блок 11 и регистратор 12 записывают и индицируют информацию с выхода АЦП 10. В описании изобретения дано конкретное построение блока 9 управления. 3 ил.