Параллельный статистический анализатор отклонений и колебаний напряжения

 

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ОТКЛОНЕНИЙ И КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий счетчик, первый одновибратор, распределитель уровней, триггер, элементы И, ИЛИ, НЕ и преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом анализатора, а выход соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого, одновибратора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены дополнительные триггеры, второй одновибратор , регистры, схема сравнения, многоканальный переключатель, двоично-десятичный счетчик и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с информационным входом двоично-десятичного счетчика , выход которого подключен к информационному входу оперативного запоминающего устройства, группа младших разрядов адресного входа которого соединена с выходом многоканального переключателя, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго регистров, информационный вход последнего из которых объединен с информационным входом третьего регистра, первым входом схемы сравнения и соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя , вход которого подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом анализатора, выход третьего регистра соединен с вторым информационным входом схемы сравнения, при этом первый и второй установочные входы триггера объединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и подключены соответственно к первому и второму выходам схемы сравнения, выходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого включен непосредственно к управляющему входу первого регистра и входу установки единицы первого дополнительного триггера, а через последовательно соединенные элемент НЕ и первый одновибраГор - к входу установки нуля двоичного счетчика, тактовый вход которого объединен с управляющим входом третьего регистра и vj подключен к выходу второго одновибз: ратора, вход которого соединен с вьгходом первого .элемента ИЛИ, выход х генератора импульсов подключен.непосредственно к тактовому входу распределителя уровней, а через делитель 00 частоты - к упрашляющему входу второго регистра и входу установки едини цы второго дополнительного триггера, при этом пять выходов распределителя уровней соединены соответственно с входом установки нуля первого допел-:, нительного триггера, с управляющим входом двоично-десятичного счетчика, с первыми входами первого и второго элементов И, с управляющим входом оперативного запоминающего устройст

ЙЛ "fbi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) 3(51) G 06 F 15/36

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯМИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ й

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3441694/18-24 (22) 17.05,82 ,(46) 28.02,84. Бюл. М 8 (72) В.Ф.Ермаков (71) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР

Р 163422, кл. G 06 F 15/36 1962.

2. Авторское свидетельстно СССР

9 859935, кл, G 01 R 19/04, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

М 662944, кл, G 06 F 15/36, 1977 . (прототип) . (54) (57) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ

АНАЛИЗАТОР ОТКЛОНЕНИЙ И КОЛЕБАНИЙ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий счетчик, первый одновибратор, распределитель уровней, триггер, элементы И, ИЛИ, . НЕ и преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является: входом анализатора, а выход соединен с входом аналогоцифрового преобразонателя, генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого одновибратора, отличающийсятем,что, с целью упрощения, в него введены дополнительные триггеры, второй одновибратор, регистры, схема сравнения, многоканальный переключатель, двоично-десятичный счетчик и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с информационным входом двоично-десятичного счетчика, выход которого подключен к ин- формационному входу оперативного запоминающего устройства, группа младших разрядов адресного входа которого соединена с выходом многоканального переключателя, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам соответственно первого и нторого регистрон, информационный нход последнего из которых объединен с информационным входом третьего регистра, первым входом схемы сравнения и соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, нход которого является входом анализатора, выход третьего регистра соединен с вторым информационным входом схемы сравнения, при этом первый и второй установочные входы триггера объединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и подключены соотнетстненно к первому и второму выходам схемы сравнения, вы- Е

С2 ходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого включен непосредственно к управляющему входу первого регистра и входу устанонки единицы первого дополни- Я тельного триггера, а через последовательно соединенные элемент НЕ и первый одновибратор — к входу установки нуля двоичного счетчика, такто-; вый вход которого объединен с управ- ляющим входом третьего регистра и подключен к выходу второго одновибратора, вход которого соединен с выходом первого .элемента ИЛИ, выход генератора импульсов подключен.непосредственно к тактовому входу расп" ределителя уровней, а через делитель, частоты — к управляющему входу второго регистра и нходу установки единицы второго дополнительного триггера, ) Э цри этом пять выходов распределителя уровней соединены соответственно с входом установки нуля первого дополнительного триггера, с управляющим входом двоично-десятичного счетчика, с первыми входами первого и второго элементов И, с управляющим входом оперативного запоминающего устройст1076913 ва И с тактовым входом третьего до. полнительного триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, к управляющему входу многоканального переключателя и адресным входом старшего разряда оперативного запоминающего устройства, инверсный вход третьегб дополнительного триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с входом

Изобретение относится к информационн о-измерительной и вычислит ельной технике и может быть использовано в электроэнергетике для одновременного получения гистограмм отклонений и размахов изменений напряжения в промышленных электрических сетях с целью последующей оценки качества электроэнергии сетей °

Известен статистический анализатор качества напряжения, содержащий входное калиброванное устройство, измерительный орган, усилитель, элемент времени, релейно-контактную схему автоматики, электромеханическиЕ счетчики импульсов fl), Недостатками данного анализатора являются узкие функциональные воэможности, поскольку с его помощью может быть получена только гисто-грамма отклонений напряжения сети, в то время как зачастую необходимо вести одновременный (реже раздельный) контроль отклонений и колебаний напряжения; низкая надежность в связн с наличием в его схеме значительного количества механических к онт актов; большая мет аллическ ая погрешность измерений, обусловленная выбранным алгоритмом функционирования устройства; громоздкость и как следствие сравнительно большой вес (1l кг) .

Известен также статистический анализатор колебаний напряжения, содержащий амплитудный селектор, 35 элемент ИЛИ-И, дифференцирующий элемент, двухсторонний пороговый элемент, элемент НЕ, элемент задержки, триггер, распределитель уровней, к выходам которого через элементы И 40 подключены триггерные счетчики импульсов j2)

Недостатками указанного анализатора являются узкие функциональные возможности, так как с его помощью может быть получена только гисто-грамма колебаний напряжения; недоустановки нуля второго дополнительного триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом четвертого дополнительного триггера, вход установки нуля которого соеди,нен с выходом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ, подключен к тактовому входу двоично-десятичного счетчика. статочно высокая надежность, обусловленная большим количеством требуемых для его реализации интегральных микросхем.

Наиболее близким к предлагаемому является анализатор качества напряжения, содержащий преобразователь переменного напряжения в постоянное, блок пороговых элементов, элемент

ИЛИ-И, дифференцирующий элемент, двухсторонний пороговый элемент, элемент задержки, триггер, генератор прямоугольных импульсов„ счетчик им— пульсов, дешифратор, формирователь одиночного стробирующего импульса, распределитель уровней, к выходам которого через контакты переключателя и элементы И подключены триггерные счетчики импульсов (3), Недостатками известного устройства являются значительное время измерения, поскольку информация, необходимая для построения гистограмм отклонении и колебаний напряжения, накапливается устройством последовательно во времени, а не параллельно, что приводит к двойному времени из— мерения; низкая надежность, обусловленная нерациональным алгоритмом функционирования и громоздкой струк— турой устройства, что в свою очередь приводит к расходу большого количества требуемых элементов — интегральных микросхем, Сокращение времени измерения гистограмм отклонений и колебаний напряжения может быть достигнуто путем одновременного включения в контролируемую сеть двух анало гов (1$ и (2) . Однако в этом случае суммарный расход элементов будет значительно большим,чем у прототипа, поскольку анализаторы — аналоги имеют большую часть одинаковых блоков (а именно, входной преобразователь переменного напряжения в постоянное,. блок пороговых элементов, блок памяти, блок индикации„ блок питания),, которые используются в этих прибо1076913 рах дважды, н то время как в прототипе они имеются в одном экземпляре.

Цель изобретения — упрощение устройства, а также повышение быстродействия °

Поставленная цель достигается тем, что в параллельный статистический анализатор отклонений и колебаний напряжения, содержащий счетчик, первый одновибратор, распределитель уровней, триггер, элементы И, ИЛИ, НЕ и преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом анализатора, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, генератор !5 импульсов, выход которого соединен с нходом первого одновибратора, н него введены дополнительные триггеры, второй одновибратор, регистры, схема сравнения, многоканальный переключатель, двоично-десятичный счетчик и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с информационным входом двоично-десятичного счетчика, выход которого 25 подключен к информационному входу оперативного запоминающего устройства, группа младших разрядов адресного входа которого соединена с выходом многоканального переключателя, первый и второй информационные нходы которого подключены к выходам соответственно первого и второго регистров, информационный вход последнего из которых объединен с информационным входом третьего регистра, первым 35 входом-схемы сравнения и соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход кото- 40 рого является входом анализатора, выход третьего регистра соединен с вторым информационным входом схемы сравнения, при этом первый и второй установочные входы триггера объеди- 45 нены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ и подключены соответственно к первому и второму выходам схемы сравнения, выходы триггера соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого включен непосредственно к управляю,щему входу первого регистра и входу установки единицы первого дополнительного триггера, а через последовательно соединенные элемент НЕ и первый одновибратор — к входу установки нуля двоичного счетчика, тактовый вход которого объединен с управляющим входом третьего регистра и 60 подключен к выходу второго одновибратора, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход . генератора импульсов подключен непосредственно к тактовому входу рас- 65 пределителя уровней, а через делитель частоты — к управляющему входу второго регистра и входу установки единицы второго дополнительного триггера, при этом пять выходов распределителя уровней соединены соответственно с входом устанонки нуля первого дополнительного триггера, с управляющим входом двоично-десятичного счетчика, с первыми входами первого и второго элементов И, с управляющим входом оперативного запоминающего устройства и с тактовым входом третьего дополнительного триг» гера, прямой вход которого подключен к второму входу первого элемента И, к управляющему входу многоканального переключателя и адресным входом старшего разряда оперативного запоминающего устройства, инверсный вход третьего дополнительного триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с входом установки нуля второго дополнительного триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с ин- . версным выходом четвертого дополнительного триггера, вход установки нуля которого соединен с выходом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ подключен к тактовому входу дноично-десятичного счетчика, На фиг, 1 приведена структурная схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы (групповые, многоканальные связи между элементами на фиг. 1 показаны утолщенной линией, единичные — тонкой) .

Анализатор содержит преобразователь 1 переменного напряжения в постоянное, вход которого подключен к входной клемме устройства, а выход связан с входом аналого-цифрового. преобразователя .(АЦП) 2, генератор 3 (прямоугольных)импульсов, выход которого связан с входом делителя 4 частоты, (запоминающие) регистры 5-7, выходы АЦП 2 связаны с информационными входами регистра 6, с перной группой информационных входов схемы 8 сравнения и через регистр 5 со второй группой входов схемы 8 сравнения,(двоичный) счетчик 9, выходы которого через регистр 7 соединены с первым входом первой группы информационных входов многоканального переключателя 10, второй вход (группа входов) которого подключен к выходу регистра 6, а выход переключателя 10 соединен с группой младшйх разрядов адресного входа оперативного запоминающего устройства (ОЗУ)

11, выходы которого соединены с входом двоично-десятичного счетчика 12, выходы которого соединены с информа)0769)3

Выходное число АЦП 2 поступает .на информационные входы схемы 8 сравнения непосредственно и через регистр

5, Выходные напряжения схемы 8 равны нулю н том случае, если к его первому и .второму нходам приложены одинаковые N — разрядные числа А и В, Появление напряжения единичного уровня на его выходах происходит соответственно при следующих условиях: на первом — при A > B; на втором при А с В.

На вход анализатора подается переменное исследуемое напряжение сети 0 (t) которое преобразуется эле- 60 ментом 1 в постоянное напряжение() пропорциональное действующему значению напряжения сети

U,(Ñ) = ()(С)-U

65 ционным входом ОЭУ 11, распределитель 13 уронней (РУ), триггеры 1418, элементы ИЛИ 19 и 20 с динамическими входами, элемент ИЛИ 21 со статическими входами, одновибраторы 22 и 23, элементы И 24 и 25, элемент

HE 26, причем выходы схемы 8 соединены с входами элемента ИЛИ 21 и установочными входами триггера 14, ныходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 19, выход которого сое- 10 динен с входом установки единицы триггера 18, управляющим входом регистра 7 и через элемент НЕ 26 и одновибратор 23 — с входом установки нуля двоичного счетчика 9, такто- 15 ный вход которого связан с управляю-щим входом регистра 5 и через одновибратор 22 подключен к выходу элемента ИЛИ 21, инверсный выход триггера 18 соединен с входом установки единицы триггера 17, выход делите,ля 4 частоты связан с управляющим входом регистра б и входом установки единицы триггера 16, а вход делителя 4 частоты соединен с тактовым входом распределителя 13, выходы которого соединены соответственно первый — с нходом установки нуля триггера 18, второй — с управляющим входом счетчика 12, третий — c соответствующими входами элементов И 24 и 25, четвертый — с управляющим входом ОЭУ 11, пятый — c тактовым входом триггера 15, прямой выход которого соединен с управляющим входом, переключателя 10, адресным входом старшего разряда ОЭУ 11 соответствующим входом элемента И 25, выход которого соединен с входом установки нуля триггера 17, инверсный выход

* которого соединен с соответствующим 40 входом элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 12, инверсный выход триггера 15 соединен с соответствующим входом элемента И 24, выход которого соединен с входом установки нуля триггера 16, инверсный выход которого соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ 20.

Анализатор выполнен П -канальным, где Д вЂ” число уровней анализа, равное числу разрядов искомых функций распределения и гистограмм отклонений и колебаний напряжения.

Устройство работает следующим образом. где 0 (t ) — действующее значение напряжения сети в текущий момент нремени С но — уровень, ниже которого исследуемое напряжение не опускается в процессе анализа; обычно выбирают

"o — 0,8 0 (() к — номинальное напряжение сети) .

Выходное напряжение преобразователя 1 поступает на вход АЦП 2, рабочий диапазон которого перекрывает диапазон изменени я исследуемого н апряжения сети от О, 8 () до 1, 2 U q

Ширина младшего значащего разряда

АЦП 2,Б равняется ширине разряда искомых: гистограмм ь () (отклонений напряжения) иь80 (колебаний напряжения) . Аналбговая величина подаваемого на вход АЦП 2 напряжения преобразуется на его выходах в двричное число, В анализаторе используется АЦП 2 параллельного принципа действия, очередное изменение кода на выходах которого происходит лишь после того, как входное напряжение изменяется на ширину младшего значащего разряда д U

Число двоичных разрядов (выходов) преобразователя 2 связано с числом каналов анализатора следующей формулой:

Используемый в устройстве ((-канальный (бесконтактный) переключатель 10 работает следующим образом, На его выходах появляется соответстненно число: Š— при единичном уровне напряжения на управляющем входе;

F — при нуленом уровне напряжения на управляющем входе.

В процессе анализа информация накапливается в блоке памяти устройстна, который выполнен на ОЭУ 11 и двоично-десятичном счетчике 12 ° Емкость ОЭУ ll равняется

Š— 2 x(rl+1) x mr 4, (3) где )Ъ вЂ” число десятичных разрядов максимальной выборки колебаний и отклонений напряжения

М = 10, которая может быть накоплена в каждом канале блока памяти, 1076913

При дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства в качестве примера примем n = 7, N = 3, (и = 5.

Накопление информации в процессе анализа осуществляется с помощью счетчика 12, а ее хранение — в ячейках ОЗУ 11. Для записи и хранения в

ОЗУ 11 (л — разрядное десятичное число представляется н виде слова емкостью rni4 бит в коде 1-2-4-8, причем номер декады записанного в ОЗУ слова соответствует номеру десятичного разряда числа, а значение декады — десятичной цифре этого разряда.

Каждое слово представляет собой 15 информацию, накопленную в определенном канале устройства, Номера каналов анализатора задаются адресными входами ОЗУ 11, С помощью старшего адресного разряда ОЗУ 11 блок памя- 20 ти устройства разделяется на две равные части, в каждой из которых накапливаются статистики по отклонениям (хранится в ОЗУ 11 по адресам

0001 — 0111) и колебаниям напряжения (хранится в ОЗУ 11 по адресам

1001-1111). Каждому адресу соответствует номер разряда искомого статистического распределения: адресу 0001— первый разряд гистограммы отклонений напряжения; адресу 0010 — второй разряд гйстограммы отклонений и т.д.; адресу 1001 — первый разряд гистограммы колебаний напряжения; адресу 1010 — второй разряд гистограммы колебаний и т.д, 35

Используемые в схеме анализатора элементы ИЛИ 19 и 20 с динамическими входами вырабатывают на своих выходах короткие импульсы по переднему фронту прикладываемых к их входам 40 единичных импульсов напряжения, Генератором 3 з адается тактовая частота устройства. Делителем частоты (ДЧ) 4 задается интервал выборки отклонений напряжения (фиг. 2) ( о 4 ((ф } где Т вЂ” длительность периода следо4 вания импульсов делителя 4 частоты; частота следования импульсов делителя 4, длительность которых равняется длительности выходных импульсов генератора 3;

К вЂ” коэффициент деления дели4 теля 4 частоты, Импульсы генератора 3 также поступают на вход пятиканального:> распределителя 13 уровней, по ныхо- 60 дам которого при этом сканируеу управляющий единичный импульс напряже- ния ((), на фиг. 2), обеспечивая непрерывное накопление информации н ОЗУ 11. Причем в конце каждого так-65 та работы распределителя 13 (в моменты времени 1< (.< и т.д. на фиг. 2) импульсом с его пятого ныхо да переключается триггер 15, который единичным напряжением своих выходов поочередно управляет накоплением информации в частях блока памяти анализатора с адресами каналов

0001-0111 и 1001 †11, Устройством одновременно выполняется анализ отклонений и колебаний напряжения, Выборка отклонений напряжения обеспечивается элементами

4,6, 16 и 24; для анализа колебаний напряжения предназначены элементы

5, 7 — 9, 14, 17-19(21-23, 25, 26; остальные элементы устройства используются как в одном, так и в других режимах, Хотя указанные режимы работы анализатора протекают параллельно во времени, их рассмотрение удобнее выполнить последовательно.

Рассмотрим вначале осуществление анализатором анализа отклонений, а затем — колебаний напряжения, используя для этого один и тот же отрез ок ре ализ ации исследуемого н апря— жени я Ц (1 ) на интервале t,.ъ — t „, Перед началом измерений содержимое ОЗУ 11 и счетчиков 9 и 12 обнуляется, триггеры 16-18 также устанавливаются н нулевое состояние.

В произвольный момент времени1„ (фиг, 2), с которого рассматринается алгоритм работы устройства, его многоустойчиные элементы находятся в следующих состояниях: триггер 15 н единичном (при котором единичное напряжение присутствует на его прямом выходе), триггеры 16-18 — в нулевом (единичное напряжение присутствует при этом на их инверсных выходах), распределитель 13 — в состоянии, при котором единичное напряжение присутствует на его последнем пятом выходе; содержимое счетчика.9 равно нулю; содержимое регистра 5 равняется выходному коду АЦП 2 (в результ ате выходные н апряжени я числоного компаратора 8 равны нулю); содержимое регистров б и 7 является произвольным; триггер 14 также находится в произвольном (например, нулевом) состоянии, А . Статистический анализ отклонений напряжения выполняется устройством следующим образом.

В момент времени t3 осуществляется выборка отклонений напряжения.

При этом импульсом с выхода делителя 4 частоты в регистр б записывается чи сло, имеющееся н а выходе АЦП 2 и соответствующее уровню анализ а отклонений напряжения в момент выборки (на фиг, 2 в примере записывается число 001), которое через переключатель 10 поступает на адресные входы ОЗУ 11, поскольку к управляю1076913

10 щему входу переключателя 10 приложено нулевое напряжение с выхода триггера 15, Учитывая, что к адресному входу старшего разряда ОЗУ 11 приложено нулевое напряжение прямого выхода триггера 15, на адресных входах ОЗУ ll формируется код 0001, соответствующий первому разряду измеряемой гистограмм отклонений напряжения ° Этим же импульсом с выхода

ДЧ 4 переводится в единичное состояние триггер 16, подготавливаясь для увеличения на единицу содержимого канала анализатора с адресом 0001, Одновременно с этим на первом выходе распределителя 13 появляется импульс воздействующий на вход установки нуля триггера 18, однако, поскольку триггер 18 до этого находился в нулевом состоянии, то никаких других изменений в схеме анализа-2() тора при этом не происходит.

Следующий импульс генератора 3 приводит к появлению единичного уровня напряжения на втором выходе распределителя 13 (в момент времени на фиг. 2), При этом в счетчик 12 записывается число, накопленное в результате предыдущего анализа и хранящееся в ОЗУ 11 по адресу 0001.

При поступлении следующего импульса генератора 3 на вход РУ 13 (в момент времени 15.) на третьем выходе последнего появляется единичный импульс, который после прохождения через элемент И 24 возвращает триггер 16 в нулевое состояние, Появляющееся при этом на инверсном выходе триггера 16 единичное напряжение преобразуется элементом ИЛИ 20 в короткий импульс. (U z на фиг. 2), увеличивающий содержимое счетчика 12 на единицу.

При следующем срабатывании распределителя 13 (в момент времени 16 ) появляющееся на его четвертом выходе,единичное напряжение управляет 45 записью в ОЗУ 11 по тому же адресу

0001 числа, содержащегося в счетчике 12.

Появление единичного импульса напряжения на пятом выходе РУ 13 (в момент времени 1у ) приводит к переключению триггера 15 в единичное состояние, при котором его единичное напряжение прямого выхода прикладывается к первому входу элемента

И 25 и входу старшего адресного разряда ОЗУ 11.

Таким образом, при каждой выборке случайного процесса изменения отклонений напряжения выполняется 60 считывание в счетчик 12 числа, накопленного в результате предыдущего анализа и хранящегося в ОЗУ 11 по адресу, соответствующему уровню анализа отклонений в момент выборки, 65 после чего это число увеличивается счетчиком 12 на единицу и вновь записывается в ОЗУ 11 па тому же адресу, При следующей выборке (в момент времени () осуществляется аналогичная операция и т,д, Б. Статистический анализ размахов колебаний напряжения выполняется устройством следующим образом.

В процессе анализа напряжение 0 поступает на вход АЦП 2. В регистре

5 хранится число, соответствующее разряду АЦП 2, внутри которого находится исследуемое напряжение, Например, в момент времени (., при котором напряжение U достигает своего экстремального (минимального) значения, в регистре 5 хранится число

001. При дальнейшем изменении напряжение 0 пересекает границу между первым и вторым рАзрядами АЦП 2 в точке 1 на фиг. 2 ° На выходе АЦП при этом появляется число 010, которок больше хранящегося в этот момент в регистре 5 числа 001. В результате на первом выходе схемы 8 сравнения появляется единичное напряжение, которое, проходя через элемент ИЛИ 21, запускает одновибратор 22, а на его инверсном выходе при этом появляется отрицательный импульс напряжения (в момент времени tq ), По переднему фронту выходного импульса одновибратора 22 (в момент времени t.8) на единицу увеличивается содержимое счетчика 9, а также происходит запись числа 010 в регистре 5, что выравнивает коды чисел на входах A и В схемы 8 и соответственно снимает единичное напряжение с его первого выхода. Поступление этого же импульса одновибратора 22 на вход установки нуля триггера 14 не изменяет его состояния, поскольку с момента времени триг0

rep 14 находится в нулевом состоянии.

Аналогичная операция повторяется в точках 2 и 3, причем каждый раз содержимое счетчика 9 увеличивается на единицу, а состояние триггера 14 остается нулевым, В момент прохождения напряжением Uq очередного экстремума-максимума (1ю на фиг. 2} в регистре 5 хранится число 100, а в счетчике 9 — число Oll (поскольку на интервале 11 — t1O на его вход поступило три отрицательных импульса с выхода одновибратора 22).

После прохождения экстремума в точке 4 снова происходит смена кода числа на выходе АЦП 2, На его выходе появляется число 011, которое мень- ше хранящегося в регистре 5 числа

100 . В результате единичное напряжение появляется на втором выходе схемы 8 сравнения, переводя в единич1О76913

10 () 65 ное состояние триггер 14., единичное напряжение прямого выхода которого прикладывается к входу элемента

ИЛИ 19, На выходе элемента ИЛИ 19 при этом появляется короткий импульс напряжения (в момент времени с„, ц

5 на фиг. 2), который переводит в единичное состояние промежуточный триггер 18, а также, воздействуя на управляющий вход регистра 7, производит запись в него числа 011, накопленного счетчиком 9 на интервале и соответствующего значению размаха колебания напряжения на этом интервале, После окончания импульса на выходе элемента ИЛИ 19 на выходе 15 элемента НЕ 26 появляется единичное напряжение, которое запускает одновибратор 23, устанавливающий своим коротким выходным импульсбм счетчик 9 в исходное нулевое состояние, 2О

После этого по переднему фронту отрицательного импульса одновибратора 22 (в момент времени t<> ) счетчиком 9 засчитывается единица, а его содержимое становится равным 001. 25

В момент времени 1 импульсом с первого выхода распределителя 13 воз— вращается в исходное Нулевое состояние триггер 18, который единичным напряжением своего инверсного выхода переводит триггер 17 в единичное состояние, Начиная с момента времени и далее до окончания очередного такта распределителя 13 триггер 15 находится в нулевом состоянии, соответствующем накоплению статистик по отклонениям напряжения, В момент времени триггер 15 переходит в едиЦ ничное состояние, прикладывая единич-. ное напряжение прямого выхода к вход г старшего адресного разряда ОЗУ 11 4р управляющему входу переключателя 10 и первому входу элемента И 25. При этом к адресным входам ОЗУ 11 с выходов регистра 7 через переключатель

10 подается число 011, накопленное 45 счетчиком 9 в течение размаха колебания напряжения на. интервале — (о .

С учетом значения старшего разряда н а адре.сных входах ОЗУ 11 формируется код 10 11, соответствующий третье- 5р му разряду измеряемой гистрограммы (или функция распределения) размахов колебаний напряжения.

В момент времени 1 напряжением со второго выхода РУ 13 в счетчик 12 записывается число, накопленное в результате предыдущего анализа B хранящееся в ОЗУ 11 по адресу 1011.

В момент времени 1, на третьем выходе РУ 13 появляется единичный им- 60 пульс, который после прохождения через элемент И 25 возвращает в нулевое состояние триггер 17. Появляющееся при этом на инверсном выходе триггера 17 единичное напряжение преобразуется элементом ИЛИ 20 в короткий импульс (U < на фиг. 2), уве(л ичивающий содержимое счетчика 12 на единицу.

При следующем срабатывании распределителя 13 (в момент времени 1щ ) появляющееся на его четвертом выходе единичное напряжение управляет записью в ОЗУ 11 по тому же адресу

1011 числа, содержащегося в счетчике 12.

После окончания колебания напряжения, протекающего на временном интервале iO -,, на единицу увеличивается содержимое канала блока памя- ти устройства с адресом 1010 (в момент времени 1 ), поскольку в течение этого колебания кривая U пересекает границы между разрядами AUH 2 в точках 4 и 5 и т д.

Так осуществляется накопление информации при анализе размахов колебаний напряжения — приращений напряжения между соседними экстремумами, при этом после прохождения напряжением 01 каждого экстремума на единицу увеличивается содержимое канала устройства, номер которого соответствует числу пересечений этим напряжением границ разрядов АЦП 2 между очередным и предшествующим экстремумами: при пересечении одной границы увеличивается содержимое канала с адресом 1001; двух — 1010; трех — 1011 и т,д.

После накопления достаточно большого объема информации по содержимому ОЗУ 11 строятся гистограммы и функции распределения отклонений и размахов колебаний напряжения, При построении ст атистических распределений следует учитывать также, что нулевым каналом устройства (с адресом

0000) засчитываются все выборки отклонений при значениях напряжениями меньших границы между нулевым и первым разрядами АЦП 2 (в том числе и при его значениях ниже 0 ). А старшим каналом (c адресом 1111) — все колебания напряжения, размахи которых больше7 ()

По плавной кривой плотности распределения вероятностей отклонений напряжения i (0), получаемой из гистограммы отклонений, и зависимости размахов колебаний напряжения от частоты превышения SU (g ), получаемой из функции распределенйя размахов ко лебаний, делается оценка допустимости отклонений и колебаний напряжения в исследуемой сети, Для обеспечения надежной работы анализатора необходимо выполнение следующих соотвношений.

Частота генератора 3 должна выбираться по следующей формуле

igeht " - минимальный интервал меж in ду соседними э кстремумами напряжени я, т. е, окончаниями следующих друг за другом колебаний напряжения.

Минимальный интервал выборки отклонений напряжения равен

10 о (ю (6)

Для реализации предлагаемого алгоритма работы устройства необходимо также выполнение неравенства Ц 11 где 1(, 2 — соответственно длительности импульсов элементов

И 19, 22 и 23, Наличие промежуточного триггера 18 необходимо для исключения возможности накопления ложной информации при следующих условиях: нахождении триггера 15 в единичном состоянии и появление импульса элемента

ИЛИ 19 в течение импульсов на третьем и четвертом (или любом из них) выходах распределителя 13, В этом случае при отсутствии триггера 18 информация одного из каналов блока памяти анализатора была бы полностью искажена.

Предлагаемое устройство по срав)О нению с известными уменьшает в 2 раза время анализа, необходимое для получения статистических распределений отклонений и колебаний напряжения, обеспечивает более простую схему и как следствие ее большую экономичность и надежность, меньшую стоимость и потребляемую мощность требуемых для реализации устройства элементов, По сравнению с базовым проьишленным объектом статистическим анализатором качества напряжения экономический эффект составит 1,175 млн.р.

1076913

t. Составитель Э.Сечина

Техред Л.Микеш

Реда к тор Н. К ов алев а

Корректор О.Билак

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

11-3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д ° 4/5

Закаэ 750/46

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4