Цифровой измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной промышленной цепи Советский патент 1982 года по МПК G01R29/16 

фазной сети, что необходимо при компенсации несимметрии. Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной промышленной сети, содержащий коммутатор фаз, соединенный с преобразователем аналог-код, блок управления, два умножителя, два счетчика, определитель знака, квадратор, блок регистрации, блок деления и блок управления, введены масштабный преобразователь, блок памяти, постоянный запоминакхций блок, два умножителя, блоки реализации функций синуса, косинуса, арктангенса, два блока сумматоров-накопителей и сумматор, причем три входных зажима измерителя соединены с входами масштабного преобразователя, три выхода которого соединены с тремя входами коммутатора, выход преобразователя аналог-код через блок памяти со единен с первыми входами второго и третьего умножителя, выходы которых соединены с первыми входами блоков сумматоров-накопителей, выход блока, управления через последовательно сое диненные счетчики соединен с входом блока управления, второй выход первого счетчика соединен с первым входом первого умножителя, второй вход которого соединен со вторым выходом второго счетчика, вторыми входами блоков сумматоров-накопителей и блоком регистрации, выход первого умножителя соединен с входами блоков реализации косинуса и синуса, выхо-. ды которых соединены со вторыми входами второго и третьего умножителя соответственно, выход первого блока сумматора-накопителя соединен с первыми входами блока деления и квадратора, выход которого через четвертый умножитель соединен со вторым входом регистратора, выход второго блока сумматора-накопителя соединен со вто рыми входами квадратора и блока деле ния, выход которого через блок реали зации функции арктангенса, определитель знака и сумматор соединен с тре тьим входом регистратора, выходы бло ка управления соединены с коммутатором, преобразователем аналог-код, блоком памяти, блоками сумматоров-на копителей, .квадратором и блоком регистрации, а выходы постоянного запоминающего устройства соединены с третьим ВХОДОМ первого умножителя,со вторым входом сумматора и вторым вхо дом четвертого умножителя соответственно. На чертеже изображена схема измерителя. Измеритель состоит из масштабного преобразователя 1, коммутатора 2 фаз .преобразователя 3 аналог-код (ПАК), блока 4 памяти, счетчиков 5 и 6,постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) 7, умножителя 8, ёлока 9 реализации функции косинуса, блока 10 реализации функции синуса умножителей 11 и 12, блоков сумматоров-накопителей 13 и 14, квадратора 15, умножителя 16, блока управления. 17, блока 18 регистрации, блока 19 деления, блока 20 реализации функции арктангенса, определителя 21 знака, сумматора 22. В основу работы измерителя положены следующие соображения. Исследуемое фазное напряжение можно представить в виде: К U(t) U.j,sin(ku)t+4Uk) , (1) где . - амплитуда и начальные фазы составляющих спектра сети; ,2-k - номера гармоник. С помощью ПАК входное напряжение U{t) представляется в М равностоящих точках. Дискретное преобразование Фурье такого сигнала,имеет вид или в триготометрической форме iM-S,() J S.. Z. и .COS W f Модуль и фаза спектральной плотности (3) определяется следующим образом arctg д где Si, и , - модуль и фаза спектральной плотности соответственно.Тогда амплитудное значение k-ой гармоники определяется из выражения а начальная фаза k-ой гармоники может быть представлена в виде п1. t-r) Таким образом, в блоке 18 регистрации зарегистрируются значения амплитуд и начальных фаз напряжений гармонического спектра для фаз А,В,С следующих зависимостей: I () ; Ue(k) ka)(t- I)4i, C ()UvniSn kiu(t+) + 4 Известно, что гармоники порядка, кратного 3 (.3,6,9 и т.д.), образуют систему напряжений нулевой последовательности; гармоники порядка k- 3| + 1,где п - любое целое число, т.е. при ,4,7,10,13 и т.д. образуют симметричную систему напряжений прямой последовательности; наконец гармоники при ,5 ,8,11,14 и-т.д. образуют симметричную систему напряжений обратной последовательности . Поскольку в предлагаемом устройстве совместно со значениями и Ч для каждой фазы определяются значения -k , то тем самым имеется возможность измерять симметричные составля ющие трехфазной сети. Измеритель работает в два этапа. Первый этап. Фазные напряжения сети через масштабный преобразователь 1 поступают на коммутатор 2 фаз который под воздействием блока 17 управления поочередно подключает их ко входу ПАК 3. В преобразователе 3 аналог-код происходит преобразование аналоговой величины в цифровой код, который затем записывается в блок 4 памяти. Работой ПАК 3 и блока 4 памяти управляет блок 17 управления. Второй этап. После заполнения бло ка 4 памяти данными, измеритель пере ходит в режим обработки. Тактовые импульсы из блока 17 управления поступают на последовательно включенные счетчик 5 текущей выборки и счетчик б номера k определяемой гармоники (формула 3). Счетчик б переходит в следующее состояние по сигналу переноса счетчика 5, т.е. после окончания вычислений текущей гармоники. Выходные коды счетчиков 5 и б, начиная с нулевых значений, поступают на умножитель 8, куда заведе выход ПЗУ 7 числа , и на выходе ум ножителя 8 формируется значение теку щего аргумента функций синуса и коси нуса, равное (формула 3). М Сигнал с выхода умножителя 8 поступает на входы блока 10 реализации функции синуса и блока 9 реализации функции косинуса, на выходе которых IJTrnV i llm образуются величины -г;- и cos-J-;- JA I М которые поступают на умножители 12 и 11 соответственно. На другие входы умножителей 11 и 12 прикладывается текущее значение выборки, поступающе из блока 4 памяти, и на выходах умно жителей 11 и 12 формируются значения « V,- ,4.,торые затем поступают на сумматор-накопитель 13 и сумматор-накопитель 14 соответственно. Таким образом, в блоках сумматоров-накопителей 13 и 14 после завершения цикла работы счетчика 5 формируются значения действительной и мнимой частей выражения (3), т.е. А и В. Выходы сумматоров-накопителей 13 и 14 подключены ко входам квадратора 15, который предназначен для возведения в квадрат, суммирования и извлечения квадратного корня из суммы квадратов. Выход квадратора, где формируется значение Sj, соединен с умножителем 16. Здесь производится умножение абсолютного значения Sj на коэффициент п, который поступает из ПЗУ 7. Выходная величина умножителя является амплитудным значением k-ой гармоники и она поступает на блок регистрирующий 18. Для определения начальной фазы -ой гармоники выходные сигналы сумматоров-накопителей 13 и 14 поступают на блок деления 19, где производится вычисление величины -li- которая затем поступает на блок 20 реализации арктангенса, выходной сигнал которого прикладывается к определителю 21 знака. В зависимости от определенного знака фазы спектральной плотности 4 в сумматоре 22 происходит или сложение величины Ф с величиной , поступающей из ПЗУ 7, или вычитание в соответствии с формулой (7). Выходная информация сумматора, представляющая собой фазу k-ой гармоники, поступает на блок 8 регистрации. Блок 17 управления синхронизирует работу всех блоков измерителя. Счетчик 6 номера гармоники вьвдает на блок 18 регистрации номер анализируемой гармоники и на устройство управления - сигнал об окончании анализа данной реализации сигнала, записанной в блоке 4. памяти. После этого устройство управления переходит к первому этапу, т.е. начинается прием новой информации. Счетчик 6 также сбрасывает в нулевое состояние выходной код накопителей 13 и 14 после анализа очередной гармоники. Предлагаемьзй цифровой измеритель, в отличие от известного, обеспечивает повыше жую точность, и может быть, использован для непрерывного выделения симметричных составляющих напряжений промышленной сети, что значительно повышает эффективность и качество измерений. Формула изобретения Цифровой измеритель симметричных составлякхцих напряжений в трехфазной промышленной сети, содержащий коммутатор фаз, соединенный с преобразователем аналог-код, блок управления, два умножителя, два счетчика, определитель знака, квадратор, блок регистрации, блок деления и блок управлеИия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены масштабный преобразователь, блок памяти постоянный запоминающий блок, два умножителя, блоки реализации функций синуса, косинуса, арктангенса, два блока сумматоров-накопителей и сумматор, причем три входных зажима измерителя соединены с входами масштабного преобразователя, три выхода которого соединены с тремя входами коммутатора, выход преобразователя аналог-код через блок памяти соединен с первыми входами второго и третьего умножителей, выходы которых соедииены с первыми входами блоков суммато ров-накопителей, выход блока управления через последовательно соединенные счетчики соединен с входом блока управления, второй выход первого счетчика соединен с первым входом первого умножителя, второй вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика, вторыми входами блоков сумматоров-накопителей и блоком регистрации , выход первого умножителя соединен с входами блоков реализации косинуса и синуса, выходы которых соединены с вторыми входами второго . и третьего умножителей соответственно, выход первого блока сумматоранакопителя соединен с первыми входами блока деления и квадратора, выход которого через четвертый умножитель соединен с вторым входом регистратора, выход второго блока сумматоранакопителя соединен с вторыми входа-, ми квадратора и блока деления, выход которого через блок реализации функции арктангенса, определитель знака и сумматор соединен с третьим входом регистратора, выходы блока управления соединены с коммутатором, преобразователем аналог-код, блоком памяти, блоками сумматоровгнакопителей, квадратором и блоком регистрации, а выходы постоянного запоминающего устройства соединены с третьими входами первого умножителя, с вторым входом сумматора и вторым входом четвертого умножителя соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 481859, кл. G 01 R 29/16, 11.05.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 737882, кл. G 01 R 29/16, 21.02.77 (прототип).