Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения

 

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может использоваться для контроля качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем и промышленных предприятий. Цель изобретения - повышение быстродейст

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1

g)) 4 G 06 F 15/36, G 01 К 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 4086123/24-24 (22) 06.05.86 (46) 07.01.88. Бюл. М - 1 (71) Новочеркасский политехнический институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.Ф.Ермаков и Э .И.Хамелис (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 830249, кл. G 01 R 19/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

)1 1092423, кл. G 01 R 23/16, 1982. (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР УСЛОВНОЙ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМАХОВ

КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может использоваться для контроля качества электроэнергии в электрических сетях энергосистем и промышпенных предприятий, Цель изобретения — повышение быстродейст1365096— вия за счет повышения автоматизации процесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительной обработке результатов измерений.

Анализатор содержит преобразователь 1 переменного напряжения в- постоянное, аналого-цифровой преобразователь 2, первую схему сравнения 3, первый регистр 4, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, элемент И-HE 7, триггер 8, третий 9 и четвертый 10 формирователи импульсов, элемент

И-HE 11, формирователь 12 импульсов, Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может использоваться в электроэнергетике для получения условной функции распределения размахов 6 колебаний напряжения в электрических сетях промышленных предприятий и энергосистем.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности (повышение удобства в эксплуатации анализатора) за счет повышения автоматизации процесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительной обработке результатов измерений.

На фиг. 1 приведена структурная схема анализатора; на фиг. 2 — графики напряжений на элементах анализатора.

Анализатор (фиг. 1) содержит преобразователь 1 переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первую схему 3 сравнения, первый регистр 4, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, элемент И-НЕ 7, триггер 8, формирователи 9 и 10 импульсов, элемент И-НЕ

11, формирователь 12 импульсов, счетчик 13 контроля, двоичный счетчик 14, элемент НЕ 15, регистр 16, элемент НЕ

17, схему 18 сравнения, регистр 19, элемент HE 20, элементы И-НЕ 2 1 и

22, элемент И 23, формирователь 24 импульсов, триггер 25, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 26, двоично-десятичный счетчик 27, генесчетчик 13 контроля, двоичный счетчик 14, элемент И-НЕ 15, регистр 16, элемент НЕ 17, схему сравнения 18, регистр 19, элемент НЕ 20, элементы

И-НЕ 21, 22, элемент И 23, формирователь 24 импульсов, триггер 25, ОЗУ 26, счетчик 27, генератор 28 тактовых импульсов, распределитель 29 уровней. Анализатор позволяет повысить оперативность контроля качества электроэнергии за счет возможности контроля размахов колебаний напряжения в сети. 2 ил. ратор 28 тактовых импульсов и распределитель 29 уровней.

Анализатор выполнен и-канальным (где n — число уровней анализа, равное числу разрядов искомой функции распределения размахов колебаний напряжения) . Статистическая информация накапливается в ОЗУ 26, обращение к которой осуществляется с помощью его адресного входа, имеющего

L=lopр двоичных разрядов. Емкость каждого канала памяти анализатора равняется M-=10 . Для обмена информацией между элементами 26-27-26 организована групповая кольцевая связь, имеющая 4 х т двоичных разрядов. В устройстве используются N-разрядные (где N = L + К, причем К 2) параллельный АЦП 2, двоичный счетчик 14 и регистр 4. Емкость регистров 16 и 19 равняется L. Элемент НЕ 17 является групповым, он инвертирует

N-2 одиночных сигнала, соответственно элемент И 23 является (N-2)-входовым. Схемы 3 и 18 сравнения ведут обработку соответственно N- u

Ь-битовой информации.

При дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства в качестве примера принимают n=16, L=4, N=6, К=2, m=5.

Анализатор работает следующим образом.

В процессе анализа напряжение преобразователя 1 U поступает на вход АЦП 2. В регустре 4 хранится

1365096

55 число, соответствующее разряду АЦП 2, внутри которого находится в данный момент исследуемое напряжение. Например, в момент времени t в который входное напряжение достигает своего экстремального (минимального) значения, в регистре 4 хранится число

000011. При дальнейшем изменении напряжение U пересекает (в точке 1, фиг. 2) границу между третьим и четвертым разрядами AIIII 2. На выходе

АЦП 2 при этом появляется число

000100, которое больше хранящегося в этот момент в регистре 4 числа

000011, В результате на первом выходе схемы 3 сравнения появляется единичное напряжение, которое запускает формирователь 5. Последний своим выходным отрицательным импульсом переводит триггер 8 из единичного состояния в нулевое, а также, воздействуя через элемент И-НЕ 7, обнуляет содержимое счетчика 13 (в дальнейшем аналогичная операция обнуления содержимого счетчика 13 повторяется в каждой из точек перехода кривой напряжения U через границы разрядов

AUII-2). Появляющееся на инверсном выходе триггера 8 единичное напряжение запускает формирователь 10, выходной отрицательный короткий импульс которого, проходя через элемент И-НЕ

11 и преобразуясь в единичный, обнуляет содержимое счетчика 14.

После этого по заднему фронту заканчивающегося импульса с выхода элемента И-НЕ (фиг. 2) на единицу увеличивается содержимое счетчика 14 оно становится равным 000001. В этот же момент происходит запись числа

000100 с выхода АЦП 2 в регистр 4, что выравнивает коды на первом и втором входах схемы 3 сравнения и соответственно снимает единичное напряжение с его первого выхода.

При дальнейшем нарастании напряжения И, вновь (в точке 2, фиг. 2) запускается формирователь 5, В этом случае выходной импульс элемента

И-HE 7 увеличивает на единицу содержимое счетчика 14, оно становится равным 000010. Появляющийся на выходе второго разряда счетчика 14 единичный сигнал прикладывается к второму входу элемента И-НЕ 22, к первому входу которого приложено единичное напряжение с выхода элемента И 23. В результате на выходе эле25

50 мента И-НЕ 22 появляется нулевое напряжение, а на выходе элемента

И-НЕ 21 — единичное, которое запускает формирователь 24, Импульс с прямого выхода формирователя 24 записывает код 0000 с выходов четырех старших разрядов счетчика 14 в регистр

16. Импульс с инверсного выхода формирователя 24 опрокидывает в единичное состояние триггер 25, а также записывает код 0000 в регистр 19.

Триггер 25, переходя в единичное состояние, снимает единичное напряжение с входа установки нуля распределителя

29 уровней, в результате по выходам последнего начинает сканировать единичный управляющий сигнал. В момент времени t очередной импульс генератора 28 переводит распределитель 29 в состояние, при котором единичное напряжение появляется на его втором выходе, связанном с входом записи счетчика 26. При этом в счетчик 26 записывается число, накопленное в результате предыдущего анализа и хранящееся в

ОЗУ 26 по адресу первого канала анализатора 0000.

При следующем срабатывании распределителя 29 (в момент времени t ) на третьем выходе последнего, связанном с тактовым входом счетчика 27, появляется импульс, который увеличивает содержимое счетчика на единицу.

При следующем срабатывании распределителя 29 (в момент времени t<) появляющееся на его четвертом выходе единичное напряжение управляет записью в 03У 26 из счетчика 27 по тому же адресу 0000 увеличенного на единицу числа °

Появление в момент времени единичного импульса напряжения на пятом выходе распределителя 29 приводит к установке триггера 25 в нулевое состояние, в результате чего распределитель 29, в свою очередь, также устанавливается в нулевое состояние (единичное напряжение появляется на его первом выходе, который остается свободным).

При дальнейшем нарастании напряжения U в точке 3 вновь срабатывает счетчик 14, его содержимое увеличивается на единицу и становится равным

000011, а в точке 4 содержимое счетчика 14 становится равным 000100.

При этом код с выходов четырех старших разрядов 0001 счетчика 14, при1365096

55 ложенный к первому входу схемы 18 сравнения, становится больше кода

0000, приложенного ко второму ее входу с выхода регистра 19. B итоге на первом выходе схемы 18 появляется единичное напряжение, которое, после прохождения через элементы 20 и 21, запускает формирователь 24. Импульсы с выходов формирователя 24 управляют записью кода 0001 с выходов счетчика

14 в регистр 16, а также опрокидывают в единичное состояние триггер

25. В результате распределитель 29 приходит в рабочее состояние, осуществляя на временном интервале

t -t алгоритму накопление информации в канал памяти анализатора с адресом 0001.

В течение колебания напряжения, протекающего на временном интервале между соседними экстремумами счетчиком 14 засчитываются три импульса с выхода элемента И-НЕ 7. На интервале времени t -t кривая

V,(t) имеет пологий участок с производной, равной нулю. Однако, два изменения напряжения на интервалах и ts t расшифровываются анализатором как одно колебание на интервале t — t, поскольку интервал времени между точками 6 и 7 меньше критического значения d t„ и, следовательно, средняя производная на этом интервале больше 1X/с.

При протекании колебания напряжения на интервале t -t на единицу увеличивается содержимое канала анализатора, имеющего адрес 0000.

На пологих участках кривой Ц,(t) имеющих (u, (с) I 1 Х/с (например, на участке t<Ä-t ) поочередно происходит то установка счетчика 14 в состояние 000001 (в моменты пересечения кривой u,(t) границ разрядов АЦП 2), то его обнуление (после переполнения счетчика 13 через время dt„). В результате накопление информации на таких участках в ОЗУ 26 не происходит.

Так осуществляется накопление информации при анализе размахов колебаний напряжения — приращений напряжения между соседними экстремумами или между экстремумами и пологими (т.е. имеющими модуль производной напряжения менее 1X/с) участками напряжения длительностью более dtÄ=

=40 мс или между соседними пологими участками длительностью более

ht при средней скорости изменения напряжения сети больше 17./с.

При этом в течение каждого колебания напряжения на единицу увеличивается содержимое каналов устройства,. номера которых соответствуют числу пересечений напряжением U„ в процессе достаточно быстрого его изменения границ разрядов АЦП 2: при пересечении второй или третьей границ увеличивается содержимое первого канала с адресом 0000, при пересечении четвертой-седьмой границ увеличивается содержимое первого и второго каналов с адресами 0000 и 0001, а при пересечении восьмой-одиннадцатой границ увеличивается содержимое первых трех каналов с адресами 0000, 0001 и 0010 и т.д.

После окончания времени измерения

Т по содержимому ОЗУ 26 строится зависимость размахов колебаний напряжения от их средней частоты превышения уровней анализа, путем сравнения которой с аналогичной кривой делается вывод о допустимости или недопустимости колебаний напряжения в сети.

Формула изобретения

Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения, содержащий элемент И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый элемент НЕ, преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом анализатора, а выход через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому информационному входу первой схемы сравнения и информационному входу первого регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом первой схемы сравнения, первый триггер, установочные входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика контроля и входом пуска рас- . пределителя импульсов, вход установки в начальное состояние которого соединен с инверсным выходом второго триггера, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены со136 5096 ответственно с входом записи и с так\ товым входом двоично-десятичного счетчика, третий выход распределителя импульсов соединен с входом записи оперативного запоминающего устройства, выход которого подключен к счетному входу двоично-десятичного счетчика, выход которого соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства, адресный вход которого подключен к выходу второго регистра, информациоьный вход которого соединен с выходами старших разрядов двоичного счетчика, четвертый выход распределителя импульсов подключен к входу установки нуля второго триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены пятый и шестой формирователи импульсов, второй элемент НЕ и группа элементов НЕ, четыре элемента И-НЕ, вторая схема сравнения и третий регистр, выход которого подключен к первому

25 информационному входу второй схемы сравнения, второй информационный вход которой соединен с.информационным входом третьего регистра, входами группы элементов НЕ и подключен к выходам старших разрядов двоичного счетчика, выход второй схемы сравнения через второй элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента

И-НЕ, выход которого подключен к входу пятого формирователя импульсов, прямой выход которого подключен к входу записи второго регистра, а инверсный выход — к входу записи третьего регистра и к входу установки единицы второго триггера, входы элементов НЕ группы подключены к входам элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента

И-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, а второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго разряда !! l! двоичного счетчика, выходы Больше

"Меньше" первой схемы сравнения подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу двоичного счетчика и к входу сброса счетчика контроля непосредственно, а через третий элемент НŠ— к входу записи первого регистра, прямой и инверсный выходы первого триггера через третий и четвертый формирователи импульсов подключены соответственно к первому и второму входам четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу сброса двоичного счетчика, а третий вход четвертого элемента И-HE соединен с выходом шестого формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу счетчика контроля.

1365096

Составитель Э. Сечина

Техред И.Верес Корректор Л. Пилипенко

Редактор О. Головач

Заказ 6612/43 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4