Устройство для измерения и контроляпараметров

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р>851342 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 131279 (21) 2853869/18-24 (51)М К,З с присоединением заявки Мо

G 05 В 23/02

G 06 F 15/46

Государственный комитет

СССР но деааи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300781 Бюллетень No 28

Дата опубликования описания 30,0781 (53) УДК 621. 396 (088.8) В.П. Гапченко, Е.Е. Привалов, В.И. Шапошников,M.Â.Ïàïàèêà, В.В. Халимонова, В.В. Кручинин, Ю.М. Сытик Плотников (72) Авторы изобретемия (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

ПАРАМЕТРОВ а

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 регнстрации 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 срабаты- 20 ванне реле пуска осциллографа С13.

Недостатками этой системы- являются ее невысокие точность и быстродействие, вытекающие из применения осциллографа в качестве регистрирующего прибора, а также отсутствие авто- . матизации процесса регистрации измерений.

Известна система для автоматического контроля параметров содержащая 30 объект контроля, коммутатор, цифровой преобразователь, пороговый элемент, вычислитель, индикатор, блок сигнализаторов, программный блок, блок управления циклом контроля, блок самоконтроля Р 21.

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

Наиболее близким к предлагаемому является устройство К-70, содержащее набор первичных измерительных преобразователей с унифицированным электрическим выходным сигналом, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, печатающее устройство, цифровые индикаторы, компараторы, устройство контроля исправности, устройство управления,- цифровые части, устройство сигнализации Г33.

Основными недостатками данного устройства являются узкие функциональные возможности, обусловленные отсутствием измерения коэффициентов пульсации и нелинейных искажений, а также сложность схемной реализации системы.

851342

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 входами со входами устройства, а первым выходом через включенные последовательно формирователь импульсов, умножитель частоты и ключ— со входом преобразователя напряжение-код, второй вход которого подключен к первому выходу коммутатора, соединенного вторым выходом со входом блока изменения фазы, а вторым входом — с первым выходом блока управления, первый .вход которого подключей 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 квадратного корня, блок выделения максимального кода, блок выделения минимального кода, третий и четвертый функциональные преобразователи, 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 выделения 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.

Иа чертеже представлена блок-схема устройства.

Схема содержит коммутатор 1., блок 2 изменения Фазы, формирователь

3 импульсов, умножитель 4 частоты, блок 5 управления, ключ. б, преобразователь 7 напряжение-код, .вычислитель 8 параметров, индикатор 9, регистратор 10, третий Функциональный преобразователь 11, четвертый функциональный преобразователь 12, пер.вый функциональный преобразователь

5 о

3$

5©

13, второй функциональный преобразователь 14, квадратор 15, первый .счетчик 16, блок 17 извлечения квадратного корня, делитель 18, третий и второй счетчики 19 и 20, блоки выделения максимального 21 и минимального 22 кодов, 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 входу 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

Т . За это время через ключ с выхода умножителя на входы преобразователя напряжение-код 7, третьего и четвертого преобразователей 11 и 12 проходит импульсов. Эти импульсы запускают преобразователь в моменты времени с вЂ, и коды мгновенных значеф и ний 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 выхода ключа подаются на входы третьего и четвертого преобразователей 11, 12 и значения ортогональных функций sin ay ti u

cosQti 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

Ф3

Цi хд Е U (t;)cosvt< (<)

" 1=(° " д„Й д(„)В " «(2), мс4

Затем коммутатор по команде с блока управления подключает Фазу В ко входам формирователя и третьего и четвертого преобразователей. Измерение квадратурных составляющих Фазы В по последовательности операций аналогично измерению квадратурных составляющих фазы А, отличие лищь в том, что значения Фазы ортогональиых функций изменяются на +120 с помощью

851342, блока 2. Для этого с выхода оператора в задатчики вводится поправка цифровых кодов.на +Ьй; величину.

В результате в первом и втором преобразователях запишется число л ь

О „=-„ U+(4;)aors jest„ <2o ) (y)

5 л=» л„Ь=„- :. Ll („) лП{ЫЬл. + 4У0 ) (A) л=л

Измерение квадратурных составляющих

-фазы С происходит аналогично измерениям по фазе A. Отличие лишь в том, что блок 2 изменяет угол на -120 о

В результате в преобразователях фиксируются числа и л хо-, . "сЮ сой л ; - «> 3 () . л A

Z 0 (;)э о(юс„-л о ) (e) л=Л

В итоге первой и второй преобразо- 2О ватели зафиксируют числа, пропорциональные квадратурным составляющим на.пряжения прямой последовательности

«х лх U<õc, 25

" ì U4óÀ лмь 0лмсю которые затем поочередно поступают на вход квадратора 15. После возведе-. ния в квадрат устройством 15, исследуемые коды суммируются в первом 30 счетчике 16 и поступают на вход блока 17, где происходит извлечение квадратного корня в соответствии с выражением ц - (ц ц, 35

Данный цифровой код, пропорциональный напряжению прямой последовательности, поступает на вход делителя 18 и фиксируется в одной из его ячеек.

Перед определением обратной последовательности напряжения все узлы устройства по команде блока 5 управления устанавливаются в исходное состояние, кроме ячейки делителя, где зафиксировано О, . Измерение напряжения обратной последовательности 0 происходит аналогично описанному выше 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 последовательности в соответствии с выражением

Вслед за этим в деЛителе происходит деление напряжения обратной последовательности на напряжение прямой последовательности и s устройствах индикация 9 и цифропечати 10 фиксируется коэффициент несиьзлетрии согласно формуле

3) (11) и@. Ол

Для определения коэффициента не, уравновешенности, который определяется как отношение нулевой последовательности напряжения к прямой л необходимо измерить напряжение нулевой последовательности (. Устройство перед данной операцией также приводится з исходн эе состояние по ко" манде блока 5 управления, за исключением ячеек делителя 18, где зафикси-. ровано Ц, и 0 .

Определение 0р аналогично приведенным выше алгоритмам определения

О(н 0 . 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 созе сл и stnu)ti. В остальном операции аналогичны предыдущим алгоритмам,.(1)(10).

В итоге в ячейке делителл 18 фиксируется код, пропорциональный напряжению нулевой последовательности и,Ju,„о„(М

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 рассмотренным 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 Т, л п

u„=-„7. о ф;)

1=л (,14)

В режиме самоконтроля, который предшествует основным режимам, по команде блока 5 управления в третьемсчетчике 19 и делителе 18 фиксируется код, пропорциональный номинальному значению фаэного напояжения л и (15) л л

По окончании времени измерения блок 5 управления подает команду на вычитание в третий счетчик 19, согласно выражению л н 0н гв - 0н(л) r1?Од(е) (16) л

° =S затем исследуемый код поступает на вход делителя 18 и фиксируется в ceo ячейке как отклонение исследуемого сигнала. Затем в делителе происходит деление двух кодов в соответствии с выражением

u -u

" 4» ц » (17) и в устройствах индикации 9 и цифропечати 10 зафиксируется величина от- .

851342 клонения исследуемого напряжения эа период измерения Тд .

Одновременно с этим цифровые коды поступают на входы блоков 21, 22 выделения кодов, где осуществляется последовательное сравнивание текущих значений кодов, пропорциональных мгновенным значениям напряжения, и выделение в блоке 21 максимального

0 „(с; ) и в блоке 22 минимального

0„,;„ (с; ) значений.

Эа время измерений в блоках выделения образуются коды, пропорциональные максимальному и глам=n. . "лпiоiх (18) и минимальному значению мгновенных напряжений — и ттйп п. s пъо 4 (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 соответствии с выражением пса

О U= — — 4oo î

0н и с выхода логометра на входы устройства индикации 9 и цифропечати 10 поступает код, пропорциональный колебанию исследуемого напряжения эа период изме ения. Измерения $0 и d0 по фазам В, С происходят аналогично приведенным выше 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 параметров 8 на входы устройства регистрации 23 поступят номинальные значения Кнс, Кн и нулевые значения 0 и с 0 что 1.оворит об исправности системы.

Точность определения коэффициентов несимметрии, неуравновешенности, колебаний и,отклонений исследуемого напряжения зависит от числа йреобразований и и точности преобразователя мгновенных значений исследуемого напряжения в цифровые коды. В целом точность системы контроля может быть получена не менее 0,05-0,07%.

Быстродействие системы определяется временем измерения трех периодов исследуемого сигнала..

Таким образом, предлагаемая систе.ма отличается широкими функциональными возможностями и может быть исполь.зована для автоматического контроля качества электроэнергии.

1. Патент бМА 9 3869667, кл. G 01 Е 13/04, опублик. 1973.

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 ср 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, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства,в него введены первый и второй функциональные преобразователи,квадратор, делитель три счетчика, блс < извлечения квадратного корня, блок выделения максимального кода, блок выделения минимально о 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 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 бароха регистрации, вторым входом - к выходу второго счетчика, подсоединенного входами соответственно через блоки выделения максимального и минимального кодов к выходу преобразователя напряжение-код, подключенного выходом к первому входу т-третьего счетчика, соединенного вторым входом с третьим выходом блока управления, а выходом - с третьим входом делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР

В 631879, кл. 6 05 В 23/02, 1978.

3. Анализ и синтез измерительных систем. Сборник. Под.ред.И.Я.Каверина. Л., "Энергия", 1974, с. 99-101.

851342

Составитель Н. Горбунова

Редактор Е.Спиридонова Техред g. Голинка . . Корректор М; Коста

Эаказ 6354/66 Тираж 940 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4