Многоуровневый статистический анализатор площади выбросов и провалов напряжения

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4390009/24 (22) 09.03,88 (46) 30.07.91. Бюл, М 28 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Ф.Е рмаков (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 947878, кл. G 06 6-7/52, 1979. (54) МНОГОУРОВНЕВЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ПЛОЩАДИ ВЫБРОСОВ И ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля качества

„„SU,Ä 1667105 А1 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.

1667105

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике, предназначено для получения семейства функций распределения площади превышения выбросами и провалами найряжения различных уровней анализа и может быть использовано B электроэнерге, тике для контроля качества электроэнергии, в промышленных электрических сетях и ,оценки его влияния на различное электро,оборудование, Цель изобретения — расширение функ;циональных 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.3 — график прохождения, выбросом напряжения опорных напряже ний уровней анализа, Анализатор (фиг,1) содержит информационный вход 1, соединенный с объединен, ными входами управляющего нуль-органа 2 и формирователя 3 модуля, выход которсго, соединен с объединенными неинвертирующими входами вычитателей 4 — 5, инвертирующие входы которых подключены соответственно к выходам источника 6 опорных напряжений, а выходы вычитате, лей 4 — 5 в каждом канале соединены с объе, диненными информационными входами интеграторов 7 — 8 и канальных нуль-органов, 9 — 10, инверсные выходы которых соответст; венно соединены с управляющими входами интеграторов 7 — 8, выходы которых "Г 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 одновибратора 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 одновибратора 14 соединен с вторым входом

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

Формирователь 3 модуля (фиг.2) содержит аналоговый ключ 21, соединенный ин10 формационным 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 форми15 рователя 3. Управляющий вход ключа 21 соединен с первым управляющим входом формирователя 3, второй .управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа 23.

20 Анализатор работает следующим образом.

На вход 1 подается текущее значение отклонений напряжения сети

u< = к(u — u.), (1) 25 (2) 50 при I 01! >Up>i.

В момент превышения выбросом нижнего уровня анализа Upnl t1 на фиг,3 — (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 нулегде К вЂ” коэффициент пропорциональности;

U — действующее значение напряжения сети;

30 UH — номинальное действующее значение напряжения сети.

При выбросах напряжения за номинальный уровень напряжение на входе 1 положительно формирователем 3 это напря35 жение пропускается без изменений, напряжение прямого выхода управляющего нуль-органа 2 равно единице, измеряемые статистики накапливаются в каналах блока

17 с адресами 10000000 — 1111111 i.

40 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, вы45 числяющих площадь выбросов напряжения выше каждого уровня анализа по формуле (2), к входу АЦП 12

Si =3 (I Ul I — Upni) dt

1667105

10

20

25 нулевые коды

55 вое напряжение — в блоке памяти информация не накапливается.

В процессе нарастания площадь 31 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 вЂ” 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. Обход с 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

S> выброса, 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

Sz достаточного 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 реализаций 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

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 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

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

При появлении провала напряжения сети на прямом выходе управляющего нульоргана 2 появляется нулевое напряжение, а формирователь 3 инвертирует отрицательное напряжение с входа 1, в результате на входы вычитателей 4 — 5 .подается положительное напряжение, как и при анализе выбросов. . При анализе провалов устройство работает аналогично,. как и при анализе выбросов, только информация накапливается в каналах блока 17 с адресами 0000000001111111, По окончании анализа по значениям выборок Ni> (где i — номер уровня анализа текущего значения напряжения выброса или провала, j — номер уровня анализа площади выброса или провала за i-й уровень анализа напряжения), накопленным в каналах блока

17 памяти, строится семейство функций распределения площади выбросов и провалов напряжения за различные уровни анализа.

По полученной анализатором информации осуществляется оценка влияния выбросов и провалов напряжения питающей сети на подключенное к ней электрооборудование, характеризующееся различными значениями критических величин Ок и Я,.

Формуле изобретения

Многоуровневый статистический анализатор площади выбросов и провалов напря1667105 жения, содержащий компаратор, два одновибратора, счетчик, источник опорных напряжений и каналы обработки информаций, каждый из которых состоит из вычитателя, нуль-органа и интегратора, входы вычитаемого вычитателей соединены с соответствующими выходами источника опорных напряжений, в каждом канале обработки информаций 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 напряжения различных уровней анализа, в него введены генератор прямоугольных импул ьсов, аналого-цифровой преобразователь, два блока памяти, коммутатор, нульорган, 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-органа подключен к входу задания времени интегрирования, выходы интеграторов сое5 динены с информационными входами коммутатора, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом компараторэ, с группой младших разрядов

10 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 злемента

15 И вЂ” Н.Е, 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 вхо20 дом элемента И вЂ” НЕ и с входом второго одновибратора, выход которого подключен к входу управления записью второго блока памяти, адресный вход которого соединен с выходом счетчика, подключенным к управ25 ляющему входу коммутатора и группе старших разрядов адресного входа первого блока памяти, последний старший разряд, адресного входа которого соединен с выходом нуль-органа.

1667105

0 tf.Составитель С.Ионкин

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор Н.Король

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент"„г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2526 Тираж 410 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5