Устройство для регистрации и распознавания событий в электрических сетях

 

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для регистрации и распознавания событий в сетях электроснабжения. Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет определения типа электрических событий в контролируемой сети: прерывание, провал, выброс, долговременные вариации сигнала, импульс, гармонические искажения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, являющийся входом устройства, часы реального времени, дисплей, запоминающее устройство дополнительно введены последовательно соединенные блок вейвлет анализа, коррелятор, анализатор, а также блок эталонов, подключенный ко второму входу коррелятора, при этом часы реального времени подключены ко второму входу анализатора, выход которого соединен с индикатором и первым входом запоминающего устройства, а к выходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход блока вейвлет анализа и второй вход запоминающего устройства.

Блок вейвлет анализа осуществляет быстрое вейвлет-преобразование и определяет параметры входного сигнала, коррелятор сравнивает текущие параметры с образцовыми, которые определены заранее и записаны в блок эталонов, анализатор определяет тип искажения, индицирует на экране дисплея и записывает в запоминающее устройства.

Полезная модель относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для регистрации и распознавания событий в сетях электроснабжения.

Известен цифровой регистратор аварийных процессов (патент на полезную модель РФ 3326), содержащий устройство преобразования аналоговых сигналов, подключенный к блоку аналогового ввода, блок дискретных входов, который подключен вместе с последним к системной плате на базе процессора, блок клавиатуры, индикации и часов, модем, сетевая карта, дисковые накопители, блок дискретных выходов, соединенных с системной платой на базе процессора, и блок питания, который подключен ко всем указанным блокам, устройство преобразования аналоговых сигналов соединено с блоком аналогового ввода и состоит из нескольких преобразующих устройств, выполненных в виде автономного изделия с блоком питания, включающего модули - преобразования токов и напряжений на основе датчиков Холла, блок дискретных входов, соединенный кабелем с дискретными сигналами и подключенный к системной плате на базе процессора, выполнен в виде печатных плат, блок аналогового ввода, соединенный с устройством преобразования аналоговых сигналов, выполнен в виде печатных плат с ОЗУ и подключен к системной плате на базе процессора и дискретным входом для внешнего запуска, который может подключаться к внешнему устройству пуска, в качестве системной платы на базе процессора используется материнская плата, блоки клавиатуры, индикации и часов выполнены в виде набора печатных плат, соединенных между собой, кнопочной клавиатуры для управления, панели индикации и часов реального времени, блок выходных интерфейсов, подключенный к системной плате и к средствам коммуникаций, может представлять собой плату модема, плату ЛВС, блок внешних запоминающих устройств выполнен в виде встроенных накопителей на гибком и/или жестком магнитном дисках и подключен к системной плате на базе процессора, блок дискретного выхода выполнен в виде печатной платы с выходным разъемом, а дискретные соединены со средствами индикации/сигнализации, блок питания выполнен в виде отдельных импульсных блоков питания, подключенных к устройству преобразования аналоговых сигналов и системной плате на базе процессора соответственно. Недостатком предложенного технического решения является ограниченная функциональность, так как устройство выполняет только функции записи сигналов и регистрации отклонений сигнала за пределы заданного диапазона.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является регистратор напряжения и тока (патент на полезную модель РФ 5653), включающий преобразователи входного напряжения и тока, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, блок управления, коммутатор и блок питания, микропроцессор, выполняющий, в частности, функции блока управления, детектор нуля, сторожевой таймер, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, а преобразователи напряжения и преобразователи тока выполнены преимущественно на базе датчиков Холла и соединены с коммутатором, который через аналого-цифровой преобразователь и детектор нуля соединен с микропроцессором, к которому подключены дисплей для индикации текущих значений измеряемых величин, сторожевой таймер, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, и порт для вывода информации в последовательном интерфейсе RS-232.

Недостатком регистратора является ограниченный набор функциональных возможностей, так как предложенное устройство позволяет только регистрировать текущие значения напряжений и токов, определять режим превышения заданных величин напряжений и токов.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет определения типа электрических событий в контролируемой сети: прерывание, провал, выброс, долговременные вариации сигнала, импульс, гармонические искажения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, являющийся входом устройства, часы реального времени, дисплей, запоминающее устройство дополнительно введены последовательно соединенные блок вейвлет анализа, коррелятор, анализатор, а также блок эталонов, подключенный ко второму входу коррелятора, при этом часы реального времени подключены ко второму входу анализатора, выход которого соединен с индикатором и первым входом запоминающего устройства, а к выходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход блока вейвлет анализа и второй вход запоминающего устройства.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, содержащего аналого-цифровой преобразователь АЦП 1, блок вейвлет анализа БВА 2, коррелятор К 3, анализатор А 4, дисплей Д 5, блок эталонов БЭ 6, часы реального времени ЧРВ 7, запоминающее устройство ЗУ 8.

Устройство работает следующим образом. АЦП 1 преобразует аналоговый входной сигнал, пропорциональный величине тока или напряжения, в цифровой код, который передается на БВА 2 и в ЗУ 8.

Для проведения анализа нестационарных сигналов применяется вейвлет-преобразование, осуществляемое в БВА 2, которое переводит сигнал в частотно-временную область и производит обработку сигнала на различных частотах и при различном разрешении одновременно. В отличие от преобразования Фурье, которое представляет сигнал в целом, вейвлет-преобразование дает локальное представление о сигнале (во временной и частотных областях). Основным инструментом для анализа сигналов является дискретное вейвлет-преобразование, которое обеспечивает достаточно информации для анализа сигнала, являясь вместе с тем экономным как по числу операций, так и по требуемым вычислительным ресурсам. В результате вейвлет анализа сигнал представляется в виде совокупности коэффициентов последовательных приближений аппроксимирующей и детализирующей составляющих. Коэффициенты, представленные на первом уровне детализации, четко указывают на время возникновения искажения. Амплитуда коэффициентов детализации показывает характер искажений.

С выхода БВА 2 информация передается на первый вход коррелятора К 3, на второй вход которого передается информация с блока эталонов БЭ 6. В качестве входных параметров используются коэффициенты детализации и аппроксимации входного сигнала, полученные на выходе БВА 2 и заранее заданные коэффициенты детализации и аппроксимации образцовых событий, формируемых на выходе БЭ 6 - прерывание, провал, выброс, долговременные вариации сигнала, импульс, гармонические искажения. Коррелятор К 3 определяет степень совпадения информационных параметров на выходах БВА 2 и БЭ 6.

Для построения автоматической системы по определению конкретного типа искажения используется анализатор А 4, в качестве которого используется нейронная сеть, которая позволяет работать с неопределенной, избыточной, искаженной информацией, а также обладает высоким быстродействием. Выходными параметрами А 4 являются информация о типе искажения в сети и время события, которое определяется по сигналу ЧРВ 7. Эта информация индицируется на Д 5. ЗУ 8 запоминает информацию о типе события, времени его возникновения и записывает цифровые данные, характеризующие входной сигнал с АЦП 1.

Большинство протекающих сигналов являются нестационарными в силу ряда причин, поэтому выбор дискретного вейвлет-преобразования в качестве основного математического аппарата для анализа искажений, происходящими с такими сигналами является обоснованным и эффективным. Применение быстрого вейвлет-преобразования позволяет определить время возникновения искажения и его тип.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволит расширить функциональные возможности устройства за счет наличия возможности определения типа искажений в сети - прерывания, провала, выброса, долговременных вариаций сигнала, импульса, гармонического искажения.

Устройство для регистрации и распознавания событий в электрических сетях, содержащее аналого-цифровой преобразователь, являющийся входом устройства, часы реального времени, дисплей, запоминающее устройство, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок вейвлет анализа, коррелятор, анализатор, а также блок эталонов, подключенный ко второму входу коррелятора, при этом часы реального времени подключены ко второму входу анализатора, выход которого соединен с индикатором и первым входом запоминающего устройства, а к выходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход блока вейвлет анализа и второй вход запоминающего устройства.



 

Наверх