Многоуровневый статистический анализатор площади выбросов и провалов напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R19/165 G01R19/17 G01R19/25 G06F7/52 G06F17/18 

ЧЫРЧ

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной тех- нике, предназначено для получения семейства функций распределения площади превышения выбросами и провалами напряжения различных уровней анализа и может быть использовано в электроэнергетике для контроля качества электроэнергии в промышленных электрических сетях и оценки его влияния на различное электрооборудование.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора за счет получения семейства функций распределения площади превышения выбросами и провалами напряжения различных уровней анализа.

На фиг.1 изображена структурная схема анализатора; на фиг.2 - схема формирователя модуля; на фиг.З - график прохождения выбросом напряжения опорных напряжений уровней анализа.

Анализатор (фиг.1) содержит информационный вход 1.соединенный с объединенными входами управляющего нуль-органа 2 и формирователя 3 модуля, выход которого соединен с объединенными неинвертирующими входами вычитателей 4-5, инвертирующие входы которых подключены соответственно к выходам источника 6 опорных напряжений, а выходы вычитателей 4-5 в каждом канале соединены с объединенными информационными входами интеграторов 7-8 и канальных нуль-органов 9-10, инверсные выходы которых соответственно соединены с управляющими входами интеграторов 7-8, выходы которых f соответственно соединены с информационными входами многоканального коммутатора 11, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, генератор 13 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом одновибра- тора 14 и тактовым входом двоичного счетчика 15, выход которого соединен с адресным входом блока 16 памяти, управляющим входом многоканального коммутатора 11 и младшими разрядами первой группы разрядов адресного входа блока 17 памяти, старший разряд которой подключен к прямому выходу нуль-органа 2, связанному с первым входом формирователя 3, второй управляющий вход которого подключен к инверсному выходу нуль-органа 2.

Выход АЦП 12 соединен с второй группой разрядов адресного входа блока 17, первым информационным входом компаратора 18 и информационным входом блока 16 памяти, выход которого соединен с вторым информационным входом компаратора 18,

выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 19, выход которого соединен с входом записи блока 17. Выход одно- вибратора 14 соединен с вторым входом

элемента И-НЕ 19 и инверсным входом од- новибратора 20, инверсный выход которого соединен с входом записи блока 16.

Формирователь 3 модуля (фиг.2) содержит аналоговый ключ 21, соединенный информационным входом с информационным входом формирователя и через инвертор 22 - с информационным входом аналогового ключа 23, выход которого объединен с выходом ключа 21 и соединен с выходом формирователя 3. Управляющий вход ключа 21 соединен с первым управляющим входом формирователя 3, второй управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа 23.

Анализатор работает следующим образом.

На вход 1 подается текущее значение отклонений напряжения сети

25

Ui K(U-UH),

(1)

где К - коэффициент пропорциональности; U - действующее значение напряжения сети;

DH - номинальное действующее значение напряжения сети.

При выбросах напряжения за номинальный уровень напряжение на входе 1 положительно формирователем 3 это напряжение пропускается без изменений, напряжение прямого выхода управляющего нуль-органа 2 равно единице, измеряемые статистики накапливаются в каналах блока 17 с адресами 10000000 -11111111.

Тактовые импульсы генератора 13 поступают на вход двоичного счетчика 15, изменение выходного кода которого приводит к последовательному подключению с высокой частотой выходов интеграторов 7-8, вычисляющих площадь выбросов напряжения выше каждого уровня анализа по формуле (2), к входу АЦП 12

Si / ( I Ui I -Uoni)dt °(2)

ПрИ I Ui I Uon .

В момент превышения выбросом нижнего уровня анализа Uoni - ti на фиг.З - (в анализаторе он равен нулю, однако может задаваться и любым другим) содержимое всех ячеек блока 16 равняется нулю, выходной код АЦП 12 также равен нулю. Компаратор 18, сравнивая на своих входах нулевые коды, на первом выходе выдает также нулевое напряжение - в блоке памяти информация не накапливается.

В процессе нарастания площадь Si выброса напряжения выше первого уровня анализа в определенный момент времени достигает значения, при котором код на выходе АЦП 12 становится равным 0001. Выясняется это в тот момент времени, когда код счетчика 15 равен 000, при этом к выходу коммутатора 11 подключен его первый вход, связанный с выходом интегратора 7 первого канала анализатора. Таким образом, полный код на входе блока 17 памяти в этот момент равен 1000001.

Учитывая, что выходной код АЦП 12 (0001) больше содержимого ячейки блока 16 с адресом 000 (0000), на выходе компаратора 18 появляется единичное напряжение. Вследствие этого импульс одновибратора 14 проходит через элемент И-НЕ 19 и запускает блок 17 памяти - информация, накопленная в результате предыдущего анализа в канале блока 17 с адресом 10000001, при этом увеличивается на единицу. Запускаясь по заднему фронту импульса одновибратора 14, одновибратор 20 записывает в ячейку блока 16 с адресом 000 новое содержимое - 0001. Обходе помощью коммутатора 11 остальных интеграторов анализатора не приводит к накоплению информации в блоке 17, поскольку их выходные напряжения равны нулю

В процессе дальнейшего нарастания напряжения на выходе интегратора 7 первого канала, пропорционального площади

51выброса, код АЦП 12 становится равным 0010. При этом на единицу увеличивается информация, накапливаемая в канале блока 17 с адресом 10000010, а в ячейку блока 16 с адресом 000 записывается новое значение -0010.

В случае превышения выбросом второго уровня анализа начинает нарастать напряжение на выходе интегратора второго канала. При достижении площадью выброса

52достаточного значения код АЦП 12 (при коде счетчика 15, равном 001) становится равным 0001, а на входе блока 17 формируется код 10010001 - при срабатывании одновибратора 14 на единицу увеличивается статистика, накапливаемая в канале блока 17 с адресом 10010001 и т.д.

В процессе нарастания выброс напряжения может превысить все уровни анализа устройства, при этом на выходах всех интеграторов появляются напряжения, каждому из которых соответствует определенный код АЦП 12. Эти коды в каждом такте счетчика 15 сравниваются с содержимым соответствующих ячеек блока 16 (адреса

которых соответствуют номерам каналов интеграторов и коду на выходе счетчика 15). Если значение кода АЦП 12 превышает содержимое ячеек блока 16, то добавляется

единица в канал блока 17, соответствующий уровню анализа и площади выброса выше этого уровня анализа.

Частота генератора 13 выбирается достаточно большой для обработки реализа0 ций исследуемого процесса в реальном масштабе времени, а быстродействие блока 17 задается таким, чтобы цикл обновления информации в любом из его каналов был меньше периода импульсов генератора 13.

5 При снижении исследуемое напряжение пересекает уровни анализа сверху вниз, при этом отпускают канальные нуль-органы 9-10, выходные единичные напряжения которых, воздействуя на управляющие входы

0 интеграторов 6-7, разряжают их конденсаторы до нулевого напряжения. В группах каналов блока 17 этих интеграторов прекращается накопление информации, а в соответствующие ячейки блока 16 вписываются

5 нулевые коды.

При переходе напряжения на входе 1 через нулевое значение все ячейки блока 16 обнулены, а блок 17 находится в состоянии покоя.

0При появлении провала напряжения сети на прямом выходе управляющего нуль- органа 2 появляется нулевое напряжение, а формирователь 3 инвертирует отрицательное напряжение с входа 1, в результате на

5 входы вычитателей 4-5 подается положительное напряжение, как и при анализе выбросов.

При анализе провалов устройство работает аналогично, как и при анализе выбро0 сов, только информация накапливается в каналах блока 17 с адресами 00000000- 01111111.

По окончании анализа по значениям выборок NIJ (где i - номер уровня анализа теку5 щего значения напряжения выброса или провала, j - номер уровня анализа площади выброса или провала за 1-й уровень анализа напряжения), накопленным в каналах блока 17 памяти, строится семейство функций рас0 пределения площади выбросов и провалов напряжения за различные уровни анализа. По полученной анализатором информации осуществляется оценка влияния выбросов и провалов напряжения питающей сети на

5 подключенное к ней электрооборудование, характеризующееся различными значениями критических величин U и 5к. Формула изобретения Многоуровневый статистический анализатор площади выбросов и провалов напряжения, содержащий компаратор, два одно- вибратора, счетчик, источник опорных напряжений и каналы обработки информации, каждый из которых состоит из вычитателя, нуль-органа и интегратора, входы вычитав- мого вычитателей соединены с соответствующими выходами источника опорных напряжений, в каждом канале обработки информации выход вычитателя соединен с информационным входом интегратора и с входом нуль-органа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения семейства функций распределения площади превышения выбросами и провалами на- пряжения различных уровней анализа, в него введены генератор прямоугольных импульсов, аналого-цифровой преобразователь, два блока памяти, коммутатор, нуль- орган, два аналоговых ключа и инвертор, вход которого соединен с информационным входом первого аналогового ключа и входом нуль-органа и является входом анализатора, выход инвертора соединен с информационным входом второго аналогового ключа, управляющие входы аналоговых ключей подключены к соответствующим входам нуль-органа, выходы аналоговых ключей объединены и подключены к входам

уменьшаемого вычитателей, в каждом канале обработки информации выход нуль-орга на подключен к входу задания времени интегрирования, выходы интеграторов соединены с информационными входами коммутатора, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом компаратора, с группой младших разрядов адресного входа первого блока памяти и с информационным входом второго блока памяти, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход Больше которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу управления записью первого блока памяти, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика и через первый одновибратор с вторым входом элемента И-НЕ и с входом второго од- новибратора, выход которого подключен к входу управления записью втосого блока памяти, адресный вход которого соединен с выходом счетчика, подключенным к управляющему входу коммутатора и группе старших разрядов адресного входа первого блока памяти, последний старший разряд адресного входа которого соединен с выходом нуль-органа.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля качества электроэнергии в промышленных электрических сетях. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет получения семейства функций распределения площади превышения выбросами и провалами напряжения различных уровней анализа. Анализатор содержит нуль - орган 2, каналы обработки информации, которые состоят из вычитателей 4, 5, нуль - органов 9, 10 и интеграторов 8, 7, коммутатор 11, источник 6 опорного напряжения, генератор 13 прямоугольных импульсов, аналого-цифровой преобразователь 12, счетчик 15, блоки 16, 17 памяти, компаратор 18, элемент И - НЕ 19, одновибраторы 14, 20, аналоговые ключи и инвертор. 3 ил.

Фиг. 2

иъ -/и, I

Фиг. 5