Устройство для измерения и контроляпАРАМЕТРОВ Советский патент 1981 года по МПК G07C11/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в энергетике для автоматического измерения и контроля в цифровом виде показателей качества электроэнергии.

Известна система контроля напряжения. Система обеспечивает сигнализацию повышения или понижения напряжения относительно заданного уровня и пуск осциллографа для регистрации величины отклонения. Напряжение, предварительно сниженное до необходимого уровня, подводится к усилителю, один из выводов которого соединен со шлейфом осциллографа. Другой выход усилителя питает полупроводниковую схему, генерирующую импульсы при отклонении напряжения от заданного уровня и обеспечивающую срабатывание реле пуска осциллографа Щ.

Недостатками этой системы-являются ее невысокие точность и быстродействие, вытекаиядие из применения осциллографа в качестве регистрирукедего прибора, а также отсутствие автоматизации процесса регистрации измерений .

Известна система для автоматического контроля параметров .содержащая

объект контроля, коммутатор, цифровой преобразователь, пороговый элемент, вычислитель, индикатор,блок сигнализаторов, программный блок,блок управления циклом контроля, блок самоконтроля t l.

Основными недостатками системы являются ее невысокая точность,так как она не обеспечивает измерения ве10личины параметров в поле допуска,а также слож1юсть схемной реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство К-70, содержащее набор первичных измерительных преобразователей с унифицированным электрическим выходным сигналом, коммутатор, аналого-цифровой преобразова- . тель, печатающее устройство, цифровые индикаторы, компараторы, устрой20ство контроля исправности, устройство управления, цифровые части, устройство сигнализации СзТ.

Основными недостатками данного

25 устройства являются узкие функциональные возможности, обусловленные отсутствием измерения коэффициентов пульсации и нелинейных искажений, а также сложность схемной реализации

30 систелы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения коэффициентов несимметрии и неуравновешенности, а также всех отклонений и колебаний переменного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что -в устройство для измерения и контроля параметров, содержащее блок регистрации, коммутатор, соединенный первыми входакет со входами устройства, а первым выходом через включенные последовательно формирователь импульсов, умножитель частоты и ключ ср входом преобразователя напряжение-код, второй вход которого подкяючен к первому выходу коммутатора, соединенного втерши выходом со входом блока изьюнения фазы, а вторым входом - с первым выходом блока управления, первый .вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а второй выход - ко второму входу ключа и к третьему входу преобразователя напряжение-код введены первый и второй функциональные преобразователи, квадратор, делитель, три счетчика, блок извлечения квгщратного корня, блок выделения максимального кдда, блок выделения, минимального кода, третий и четвертый функциональные преобразова гели, соединенные первыми входами с выходом блока изменения фазы, вторыми входами - с выходом ключа, а выходами - с пер;)ыми входами первого и второго функциональных преобразователей, подключенных вторыми входами ко второму выходу блока управления, третьими входами - к выходу преобразователя напряжение-код, а выходами - соответственно к первому и второму входам квадратора, выход которого через включенные последовательно первый счетчик и блок извлечения квадратного корня соединен с первым входом делителя, подключенного выходом ко входу блока регистрации, вторым входом - к выходу второго счетчика, подсоединенного входами соответственно через блоки вьзделения максимального и минимального кодов к выходу преобразователя Напряжение-код, подключенного выходом к первому входу третьего счетчика, соединенного вторым входом с третьим выходом блока управления,а выходом с третьим входом делителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Схема содержит коммутатор 1 блок 2 изменения фазы, форкшрователь 3 импульсов умножитель 4 частоты, блок 5 управления, ключ, б, преобразователь 7 напряжение-кодг .вычислитель 8 параметров, индикатор 9, регистратор 10, третий функциональный преобразователь 11, четвертый функциональный преобразователь 12, перлый функциональный преобразователь

13, второй функционсшьный преобразователь 14, квадратор 15, первый счетчик 16, блок 17 извлечения квадратного корня, делитель 18, третий и второй счетчики 19 и 20, блоки вьщеления максимального 21 и минимального 22 кодов7 блок 23 регистрации .

Устройство работает следующим образом.

Устройство работает в режимах измерения и контроля коэффициентов несимметрии и неуравновешенности, отклонений и колебаний переменного напряжения, а также в режиме самоконтроля и в режиме 1 - контроля коэффи-ентов несимметрии и неуравновешенности.

Трехфазное напряжение подается на вход коммутатора 1, подключающего измеряемую фазу к ёходу формирователя

3 и преобразователя 7, который также управляет блоком 2 по командам с блока 5 управления. Выходные импульсы формирователя 3 подаются на умножитель 4 частоты и блок 5 управления,

который открывает ключ б на время одного периода исследуемого сигнала TQ . За зто время через ключ с выхода умножителя на входы преобразователя напряжение-код 7, третьего и четвертого преобразователей 11 н 12 проходит п импульсов. Эти импульсы запускают преобразователь в моменты времени 7Г коды мгновенных значений исследуемого напряжения с выхода

преобразователя поступают на входы

первого и второго преобразователей 13, 14, третьего счетчика 19 и блоков 21, 22 выделения кодов. Одновременно импульсы с Ьыхода ключа подаются на входы третьего и четвертого

0 преобразователей 11, 12 и значения ортогональных фуйКций s i п и t i и i в цифровой форме поступают на вторые входы первого и второго преобразователей, где происходит перемножение и суммирование введенных кодов с учетом их знаков. За период измерения Тд в первом и втором преобразователях 13, 14 зафиксируются квадратурные составляющие напряжения прямой последовательности фазы А

Л

W XKr-.U..tti)cosuJt - (О

И,, X

«,,,(1.)б,-пшгч C2J.

«Т4

Затем коммутатор по команде блока управления подключает фазу В ко входам формирователя и третьего и четвертого преобразователей. Измерение квадратурных составляющих фазы В по последовател1ьностй операций аналогично измерению квадратурных составляющих фазы А, отличие лишь в том, что значения фазы ортогональных функjyLHfi изменяются на с помощью блокд 2. Для этого с выхода оператора в задатчики вводится поправка циф ровых кодов.на величину. В результате в первом и втором преобразователях запишеуся число ( - °} СЭ) , Uj(t)sin(wt + 20°) СА). измерение квадратурных составляющих фазы С происходит аналогично измере ниям по фазе А. Отличие лишь в том, что блок 2 изменяет угол на -120°. В результате в преобразователях фик сируются числа ()S(ыt;-1lo-) (5). U CtJsin(u;t.) (Ь) В итоге первой и второй преобразо ватели зафиксируют числа, пропорциональные квадратурным составляющим на пряжения прямой последовательности V,v .v.) которые затем поочередно поступают на вход квадратора 15. После возведе ния в квадрат устройством 15, исследуемые коды суммируются в первом счетчике 16 и поступают на вход блока 17, где происходит извлечение квадратного корня в соответствии с выражением j и- (9) х v Данный цифровой код, пропорциональный напряжению прямой последовательности , поступает на вход делителя 18 и фиксируется в одной из его ячеек. Перед определением обратной после довательности напряжения все узлы устройства по команде блока 5 управления устанавливгиотся в исходное сос тояние, кроме ячейки делителя, где зафиксировано Ц . Измерение напряжения Обратной последовательности Ua происходит аналогично описанному выш алгоритму 1-9 .Отличие лишь в том что блок 2 изменяет угол на -120 для фазы В и на + 120 для фазы С. В итоге в другой ячейке делителя зафиксируется цифровой код, пропорциональный напряжению обратной после довательности в соответствии с выражением .- ,, tio) Вслед за этим в делителе происходит деление напряжения обратной последовательности на напряжение прямой последовательности и в устройствах индикации 9 и цифропечати 10 фик сируется коэффициент несикметрии согласно формуле «ис. 1 Для определения коэффициента неуравновешенности, который определяется как отнетиение нулевой последовательности напряжения к прямой HV. и, необходимо измерить напряжение нулевой последовательности Ц,. Устройство перед данной операцией также приводится в исходное состояние по команде блока 5 управления, за исключением ячеек делителя 13, где зафиксировано Uf и и Определение Up аналогично приведенным выше алгоритмам определения и и Uj. Особенность лишь в том, что блок 2 отключен.блоком 5 управления через коммутатор 1 и значения напряжений фаз А, В, С умножаются на значения ортогональных функций cosuy t и stncJti. В остальном операции аналогичны предыдущим алгоритмам (1)(10). В итоге в ячей,ке делителя; 18 фиксируется код, пропорциональный напряжению нулевой последовательности . -Ь После чего делитель 8 производит деление напряжения нулевой последова-, тельности на напряжение прямой после-довательности и в устройствах индикации 9 и цифропечати 10 фиксируется коэффициент неуравновешенности. Режим 2 - измерения и контроля отклонений, колебаний напряжения, в устройстве происходит параллельно рас смотренным выше алгоритмам и с выхода преобразователя 7 в третий счетчик 19 на суммирование поступают цифровые коды, равные действующему значению исследуемого сигнала фазы А за период TQ (.-fc-) (Дч) В режиме самоконтроля, который предшествует основным режимам, по команде блока 5 управления в третьем счетчике 19 и делителе 18 фиксируется код, пропорциональный номинальному значению фазного напояжения и, , Ц5) По окончании времени измерения блок 5 управления подает команду на вычитание в третий счетчик 19, согласно вырс1жению (t)(tO, (16) затем исследуемый код поступает на вход делителя 18 и фиксируется в его ячейке как отклОнение исследуемого сигнала. Загтем в делителе происходит еление двух кодов в соответствии с выражением I U li Mooo/o Ц7) в устройствах индикации 9 и цифроечати 10 зафиксируется величина от-.. клонения исследуемого напряжения за период измерения Т,. Одновременно с этим цифровые коды поступают на входы блоков 21, 22 выделения кодов,где осуществляется по следовательное сравнивание текущих значений кодов, пропорциональных мгновенным значениям напряжения, и выделение в блоке 21 максимального Umo (t ) ив блоке 22 минимального mln Ч значений. За время измерений в блоках выделения образуются коды, пропорциональ ные максимальному л гJn an-njt inioixи минимальному значению мгновенных напряжений . V и -IVN. mVnn/- imin (19) которые затем поступают во второй счетчик 20 на вычитание. После чего в ячейке делителя 18 фиксируется код пропорциональный разности максимального и минимального значений исследуемого сигнала. Затем в делителе 18 происходит деление двух кодов в соот ветствии с выражением ох mtn И С выхода логометра на входа устройства индикации 9 и цифропечати 10 поступает код, пропорциональный коле банию исследуемого напряжения за период измерения. Измерения 4W и cPu по фазам В, С происходят анашогично приведенным вьаие алгоритмам. Режим самоконтроля системы предшествует режимам 1, 2 и заключается в подаче на вход системы номинального значения исследуемого напряжения. При этом система контроля работает в полном соответствии с алгоритмами, приведенными в 1 и 2 режимах. В результате .с выхода вычислителя па раметров 8 на входы устройства регистрации 23 поступят номинальные значения KцJ, Кц и нулевые значения Ьи и rfU, что говорит об исправности системы. To4HOcjb определения коэффициенто несимметрии, неуравновешенности,коле баний и отклонений исследуемого напряжения зависит от числа преобразований п и точности преобразователя мгновенных значений исследуемого напряжения в цифровые коды. В целом точность систе№1 контроля может быть получена не менее 0,05-0,07%. Выстрюдействие системы определяет ся временем измерения трех периодов исследуемого сигнала. Таким образом, предлагаемая систе ма отличается широкими .функциональны ми возможностями и мсак&т быть исполь зована для автоматическогоконтроля качества электроэнергии. Формула изобретения Устройство для измерения и контроля параметров, содержащее блок регистрации, коммутатор, соединенный первыми входами со входами устройства, а первым выходом через включенные последовательно формирователь импульсов , умножитель частоты и ключ - со входом преобразователя напряжениекод, второй вход которого подключен к первому выходу коммутатора, соединенного вторым выходом CQ; ВХОДОМ блока изменения фазы, а вторым входом - с первым выходом блока управления, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов,а второй выход - ко второму входу ключа и к третьему входу преобразователя напряжение-код, отличаю щеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства ,в него введены первый и второй функцио-нальные преобразователи, квадратор, делитель,три счетчика, блох извлечения квадратного корня, блок выделения максимального кода, блок вьщеления минимального кода, третий и четвертый функциональные преобразователи, соединенные первыми входами с выходом блока изменения фазы, вто|рыми входами - с выходом ключа, а выходами - с. первыми входами первого и второго функциональных преобразователей, подключенных вторыми входами ко второму выходу блока управления, третьими входами - к выходу преобразователя напряжение-код, а выходамисоответственно к первому и второму входам квадратора, выход которого через включенные последовательно первый счетчик и блок извлечения квадратного корня соединен с первым входом делителя, подключенного выходом ко входу бЛэка регистрации, вторым входом - к шлходу второго счетчика, подсоединенного входами соответственно через блоки выделения максимального и минимального кодов к выходу преобразователя напряжение-код, подключенного выходом к первому входу третьего счетчика, соединенного вторьа входом с третьим выходом блока управления, а выходом - с третьим входе делителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1., Патент CteA 3869667, кл. G 01 Е 13/04, опублик. 1973. 2.Авторское свидетельства СССР 631879, кл. S 05 В 23/02, 1978. 3.Анализ и синтез измерительных систем. Сборник. Под.ред.И.Я.Каверина. Л., Энергия, 1974, с. 99-101.