Устройство для контроля среднеквадратического значения переменного напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах контроля переходных процессов в сетях переменного тока. Устройство для контроля среднеквадратического значения напряжения содержит датчик 1 напряжения, нуль-орган 2, аналого-цифровой преобразователь 3. переключатели 4-6 кодов, перемножитель 7, сумматор 8, генератор 9 опорной частоты, счетчик 10, запоминающие блоки 11 и 12, регистры 13-16, триггеры 17-21, импульсный элемент ИЛИ 22, дифференцирующий элемент 23, элемент ИЛИ 24. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) .(s1)s G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕН-Ы1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О

М

О©

Фиг. 7 (21) 4699762/21 (22) 01.06.89 (46) 30.01.92. Бюл, hL 4 (71) Специальное конструкторское бюро

"Электротермометрия" Луцкого производственного обьединения "Электротермометрия" (72) H.Ã. Рылик, О,M. Доронина и В.М. Ванько (53) 621.317.341.322 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 900196, кл. 6 01 R 19/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1 Ь 1583857, кл. 6 01 И 19/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначенодля использования в системах контроля переходных процессов в сетях переменного тока. Устройство для контроля среднеквадратического значения напряжения содержит датчик 1 напряжения, нуль-орган 2, аналого-цифровой преобразователь 3, переключатели 4-6 кодов, перемножитель 7, сумматор 8, генератор 9 опорной частоты, счетчик 10, запоминающие блоки 11 и 12, регистры 13-16, тригге. ры 17-21, импульсный элемент ИЛИ 22, дифференцирующий элемент 23, элемент

ИЛИ 24. 2 ил.

1709228

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах контроля переходных процессов в сетях переменного тока.

Целью изобретения является увеличение полноты контроля напряжения за счет определения амплитудных значений напряжения переходного процесса.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для контроля среднеквадратического значения переменного напряжения; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 напряжения, нуль-орган 2, аналого-цифровой преобразователь 3, переключатели 4-6 кодов, перемножитель 7, сумматор 8, генератор 9 опорной частоты, счетчик 10, запоминающие блоки (ПЗУ) 11 и 12, регистры

13-16, триггеры 17 — 21, импульсный элемент

ИЛИ 22, дифференцирующий элемент 23 и элемент ИЛИ 24. Шина контролируемого напряжения подключена к входам нуль-органа 2 и датчика 1 величины напряжения, выход которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя 3. Тактовый вход аналого-цифрового преобразователя

3 подключен к прямому выходу триггера

17, входу счетчика 10, входу синхронизации . нуль-органа 2, второму адресному входу блока 12 и входу записи регистра 14, а выходы — к первым входам переключателей

4 и 5 кодов и входам регистров 15 и 16.

Вторые входы переключателей 4 и 5 кодов соединены соответственно с выходами. разрядов счетчика 10 и выходами блока 11, а выходы — соответственно с первыми и вторыми входами перемножителя 7, вход записи которого подключен к выходу импульсного элемента ИЛИ 22 и С-входам триггеров 18-20, а выходы — к первым входам сумматора 8. Вторые входы сумматора

8 соединены с выходами переключателя 6 кодов, выходы — с входами регистров 13 и

14, а выход знака — также с 0-входами триггеров 18 — 20. Входы записи регистров 15 и

16 подключены соответственно к инверсному выходу триггера 18 и прямому выходу триггера 19, входы установки в "О" — к выходу дифференцирующего элемента 23, а выходы — соответственно к третьим и четвертым входам переключателя 6 кодов, первые и вторые входы которого соединены с выходами соответственно регистров 13 и

14. Выход генератора 9 опорной частоты подключен к первому адресному входу блока 12, первому входу импульсного элемента

ИЛИ 22 и С-входу триггера 17, инверсный выход которого соединен с его О-входом, 5

Третий адресный вход запоминающего блока 12 подключен к выходу нуль-органа 2 и первому адресному входу блока 11, а выходы — соответственно к второму адресному входу блока 11, входам управления переключателей 4-6 кодов и сумматора 8, входу установки в начальное состояние счетчика

10, входу установки в "0" регистра 14; второму входу импульсного элемента ИЛИ 22, 8входу триггера 1,8, R-входам триггера 19 и

20, С-входу триггера 21, первому входу элемента ИЛИ 24, входу дифференцирующего элемента 23 и входу записи регистра 13, S-вход триггера 21 соединен с инверсным выходом триггера 20, С1-вход — с общей шиной, а прямой выход — с вторым входом элемента ИЛИ 24, выход которого подключен к входу установки в "О" регистра 13.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое напряжение Ux(t) с периодом Тх нормируется датчиком 1, после чего поступает на входы нуль-органа 2 и аналого-цифрового преобразователя (АЦП)

3, Нуль-орган 2 формирует импульсный сигнал с периодом следования Тх, тактируемый сигналом с выхода триггера 17, производящего деление на 2 опорной частоты следования импульсов с выхода генератора 9

{фиг.1в,б,а). Генератор 9, триггер 17 и нульорган 2 формируют текущий адресный код обращения блока 12 {фиг. Ia, б, в), управляющему работой устройства контроля переменного напряжения в соответствии с временными диаграммами на фиг.2. Информация, соответствующая этим диаграммам, записывается в блоке 12 предварительно.

Последовательность импульсов на прямом выходе триггера 17 является также тактовой для ЯЦП 3. В последнем в течение очередного текущего периода, например Tg (фиг.1б) следования импульсов с прямого выхода триггера 17 осуществляется по перепаду напряжения на прямом выходе триггера 17 из "О" в,"1" — выборка мгновенного значения Ui входного напряжения Щт) в текущей очке его текущего периода Тх, по перепаду из "1" в "О" — кодирование U . а по следующему перепаду из "О" в "1" — результат кодирования N< = KU, где К вЂ” коэффициент пропорциональности, фиксируется в выходном регистре АЦП 3. который в этот же момент времени, совпадающий с началом следующего периода То(с + 1} следования импульсов на выходе триггера

17 (фиг.1б), производит выборку следующего значения Up+>) входного сигнала Ugt).

В течение первой четверти тц +ц периода Taft+1) (фиг.1а.б) первмножителем 7 осуществляется перемножение кодов Ni u

1709228 константы единицы, подключаемых к входам перемножителя 7 коммутаторами 4 и 5 соответственно (фиг.1г,д) с выходов соответственно АЦП 3 и блока 11 (фиг. 1в,е). В конце тих+1) под управлением положительного перепада сигнала с выхода импульсного элемента ИЛИ 22 (фиг.1э) результата перемножения Ni фиксируется в выходном регистре перемножителя 7.

В течение второй четверти o(i+1) периода To(i+1) (фиг.1а,б) сумматором 8, включаемым в режим вычитания (фиг.1г), осуществляется вычитание иэ Ni кода

Nmax(I+1) максимального значения Ux(t) за предыдущие точки его дискретизации в текущем периоде Тх), подключаемого к входам сумматора коммутатором 6 с выходов регистРа 15 (фиг.1 и, к). ПРи Ni > Mm»(i 1) на знаковом выходе сумматора 8 формируется

"нулевой" потенциал, который обеспечивает при появлении импульса на выходе импульсного элемента ИЛИ 22 в конце O(i+i) (фиг,1э) установление триггера 18 в "ну левое" состояние. В "единичное"состояние триггер 18 возвращается в конце третьей четверти тз(н- ) периода To(i+i) (фиг. 1а, б) под воздействием нулевого потенциала, поступающего на его S-вход с выхода блока 12 (фиг.1м) и удерживается этим потенциалом в "единичном" состоянии до второй четверти следующего периода на выходе триггера

17. Положительный перепад напряжения на инверсном выходе триггера 18 при его переходе в "нулевое" состояние в конце (н- ) приводит к записи в регистр 15 кода Ni c выхода АЦП 3. При Ni < И 8 (ь1) на знаковом выходе сумматора 8 в процессе вычитания

Nm»(i-1) из Ni в течение щ+ц формируется

"единичный" потенциал, не приводящий к изменению состояния триггера 18. При этом

В рЕГИСтрЕ 18 ОСтаЕтСя КОд Nm»{i-)), В течение 72(i+i) перемножителем 7 осуществляется перемножение Ni с константой единицы и в конце щ+1) результат перемножения Ni фиксируется в выходном регистре перемножителя 7 (фиг.1э)..

В течение третьей четверти тз(+ц периода To(i+1) (фиг.1а,б) сумматором 8, включаемым в режим вычитания (фиг.1г} осуществляется вычитание из Ni кода Йеь(н) минимального значения U>(t) за предыдущие точки его дискретизации в течение пе-. риода Тх), подключаемого к входам сумматора коммутатором 6 с выходов регистра 16 (фиг.1 и, к). При и < Nmin(i-1) на знаковом выходе сумматора 8 формируется

"единичной" потенциал, обеспечивающий при появлении импульса на выходе элемента ИЛИ 22 в конце i+1) (фиг.1з) установлев регистр 14 (фиг.1б), ° И так далее до конца текущего периода

Т„) контролируемого сигнала Ux(t). При этом к концу Тф) в регистре 14 устанавливается

35 код и,- м1- к"/ u,i )d . (>)

То где п = Tx/Т„»1, а в регистрах 15.и 16

40 соответственно положительное и отрицательное амплитудные значения Ux(t) за его текущий период.

В счетчике 10 в течение текущего периода Т>) контролируемого сигнала подсчи45 тываются по отрицательным фронтам импульсы с выхода триггера 17, При этом к концу Т>) в нем накапливается число и. В четвертой четверти каждого текущего периода следования импульсов на выходе триг5Q гера 17 (фиг.1а,б) текущий код с выходов счетчика 10 умножается умножителем 7 на константу единицы, после чего фиксируется .. в выходном регистре перемножителя T (фиг.1з). Таким образом, к моменту форми55 рования на выходе нуль-органа положительного импульса гц (фиг.1б), указывающего на ° окончание текущего периода Тх) контролируемого сигнала Ugt}, на выходах умножителя 7 фиксируется код и.

25 ние триггера 19 в "единичное" состояние.

В "нулевое"состояние триггер 19 возвращается в конце Т (н-ц "нулевым" потенциалом на его R-входе с выхода ПЗУ 12 (фиг.1н).

Положительный перепад напряжения на прямом выходе триггера 19 при его установке в "1" в конце гз(н-ц приводит к записи в регистре 16 кода Ц с выхода АЦП 3. При Ni

> Nmin(i-1) на знаковом выходе сумматора 8 в процессе вычитания Nmin{i-ö иэ Ni в течение тз(н-1) формируется нулевой потенциал, не приводящий к изменению состояния триггера 19 и регистра 16.

В течение щ+1) перемножителем 7 осуществляется перемножение кода Ni, подключаемого к входам перемножителя 7 переключателями 4 и 5 (фиг,1г,д) самого на себя. В конце гз(+1) результат перемножения Ni фиксируется в выходном регистре перемножителя 7 (фиг.1з).

В течение четвертой четверти t4 (и-1) периода T<(i+i) (фиг.1а,б) сумматором 8, включаемым в режим сложения (фиг. tr), осуществляется сложение Ni с суммой квадратов мгновенных значений 0 (() за предшествующие (1-1) точки его дискретизации в текущем периоде Tx), подключаемой к входам сумматора 8 переключателем 6 (фиг.1и,к) с выходов регистра 14. В конце

74{I+)) результат суммирования переносится

1709228

В течение первой четверти tip по длительности импульса тц на выходе нуль-органа 2(фиг.1а) сумматором 8, устанавливаемым в режим сложения (фиг.1г), осуществляется прибавление кода и к коду длительности пеРехоДного пРоЦесса До пеРиоДа Тх1, поДключаемого к входам сумматора 8 переключателем 6 (фиг.1 и,к) с выходов регистра 13.

В конце т1ц результирующий код суммы переносится в регистр 13 (фиг.1е).

В течение 71ц перемножителем 7 осуществляется перемножение и с кодом (-Йован) инверсии опорного минимального уровня среднеквадратического значения напряжения для установившегося режиме, подключаемых к входам умножителя 7 переключателем 4 и 5 соответственно (фиг.1г,д) с выходов соответственно счетчика 10 и блока 11 (фиг.1в,е). В конце std результат перемножения (-ANp ln) фиксируется в выходном регистре умножителя 7 (фиг.1з).

В течение второй четверти Qo по длительности импульса на выходе нуль-органа

2 (фиг.1в) перемножителем 7 осуществляется перемножение и с кодом Йовзх опорного максимального уровня среднеквадрзтического значения напряжения для установившегося режима с выходов блока 11 (фиг.1а,е) и результат перемножения в конце tao фиксируется на выходах умножителя 7.

В течение 72 сумматором 8, включенным в режим сложения (фиг.1г), осуществляется сложение (-пйохi ) с кодом Nu c выхода регистра 14, а в течение третьей

ЧатВЕРтИ tao ПО ДЛИтЕЛЬНОСтИ И14ПУЛЬСа С выхода нуль-органа 2 (фиг.1в), когда сумматор включается в режим вычитания (фиг.1г), вычитание Йц из пйо max. При выполнении хотя бы одного из условий 2 т»

No < я Ио ® > (- — J Ux (t) dt < Np i>), так

@3K ToA Tx или

К2 т»

Йо х и No max (-ч — J Ux (1) Ф > Йо вах),на о знаковом выходе сумматора 8 появляется единичный потенциал — к концу ты при

И ц < Ne ви или K концу Гзц при Йц > Йо вах, певволюощий установку триггера 20 в "едииачнэв" состояние ближзйшим положитель. ным фронтом импульса с выхода элементе

ИЛИ 22 (фиг.1 з,п). В конце t o сигналом с выхода блока 12 триггер 20 по Я-входу (фмг.1з) возвращается в "нулевое состоянав и удерживается в нем этим сигналом до еледующего импульса с выхода нуль-органа

2. Появление положительного импульса нз прямом выходе триггера 20 (фиг.1п) указыВ течение а регистр 14 и счетчик

10 устанавливаются соответственно s "нулевое" состояние и состояние "0...01" (фиг.1л), а в конЦе t4o РегистРы 15 и 16 — в "нУлевое"

35 состояние (фиг,1т), и устройство приступает к исследованию сигнала Ux(t) по его следующему периоду. Следует отметить, что начальным состоянием счетчика 10 выбирается не "нулевое", а "0...01"; так как отрица40 тельный фронт импульса с. выхода триггера

17 а течение кц остается неучтенным.

Формула изобретения

Устройство для контроля среднеквадратического значения переменного напря45 жения, содержащее датчик напряжения, нуль-орган, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй переключатели кодов, перемножитель. сумматор, генератор опорной частоты, первый, второй и третий триггеры, счетчик, первый запоминающий блок; первый регистр, импульсный элемент

ИЛИ и элемент ИЛИ, причем шина контролируемого напряжения подключена к входам нуль-органа и датчика напряжения, выход которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, тактовый вход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу счетчика и входу синхронизации нуль-органа, а выходы — к первым

30 вает на прохождение переходного процесса в контролируемой сети, наличие на выходах регистра 13 кода длительности переходного процесса к текущему моменту времени, а на выходах регистров 14 и 15 соответственно положительной и отрицательной амплитуд контролируемого сигнала за его последний прошедший период.

В начале тз„триггер 21 положительным фронтом сигнала с выхода блока 12 (фиг.1о) устанавливается в "нулевое" состояние (фиг.1р), однако при установке триггера 20 в

"единицу" (на инверсном входе — "нулевой" потенциал) по $-входу возвращается в

"единичное" состояние. При этом на выходе элемента ИЛИ 24 имеет место неизменный положительный потенциал (фиг.1с).

При nNo min < Nu < п No max (переходной процесс отсутствует) ни к концу т2ц, ни к концу tao "единичный" потенциал на выходе сумматора 8 не устанавливается, что приводит к неизменности "нулевого" состояния триггера 20. При этом устанавливаемый в начале тзц триггер 21 в "нуль" (фиг.1о) остается в этом состоянии и в течение т4ц (фиг.1в), что приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ 24 отрицательного импульса (фиг.1с), сбрасыаающего регистр 13 а "нулевое" состояние.

1709228

10 входам первого и второго переключателей кодов, вторые входы второго переключателя кодов соединены .с выходами первого запоминающего блока, а выходы первого и второго переключателей кодов подключены 5 соответственно к первым и вторым входам перемножителя, вход записи которого соединен с выходом импульсного элемента

ИЛИ, а выходы — с первыми входами сумматора, С-вход и 0-вход второго триггера 10 подключены соответственно к С-входу и

0-входу третьего триггера, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью увеличения полноты контроля напряжения за счет определения .амплитудных значений напряжения пере- 15 ходного процесса, в него введены третий переключатель кодов, второй запоминающий блок. второй, третий и четвертый регистры, четвертый и пятый триггеры и дифференцирующий элемент, причем вто- 20 рые входы первого переключателя кодов подключены к выходам разрядов счетчика, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами третьего и четвертого регистров, входы записи которых 25 подключены соответственно к инверсному выходу второго и прямому выходу третьего триггеров, входы установки в "0" — к выходу дифференцирующего элемента, а выходы— соответственно к третьим и четвертым вхо- 30 дам третьего переключателя кодов, первые и вторые входы последнего соединены с выходами соответственно первого и второго регистров, а выходы — с вторыми входами сумматора, выходы которого подключены к 35 входам первого и второго регистров, а выход знака — также к 0-входам второго и четвертого триггеров, выход генератора опорной частоты соединен с С-входом первого триггера, первым адресным входом второго запоминающего блока и первым входом импульсного элемента ИЛИ, выход которого. подключен к С-входам второго и четвертого триггеров, 0-вход первого триггера соединен с его инверсным выходом, а прямой. выход — с тактовым входом аналогоцифрового преобразователя, входом записи второго регистра и вторым адресным входом второго запоминающего блока, третий адресный вход которого подключен к выходу нуль-органа и первому адресному входу первого запоминающего блока, а -выходы соответственно — к второму адресному входу первого запоминающего блока, входом управления первого, второго, третьего переключателей кодов и сумматора, входу установки в начальное состояние счетчика, входу установки в "0" второго регистра, второму входу импульсного элемента

ИЛИ, S-входу второго триггера, R-входам третьего и четвертого триггеров, Свходу пятого триггера, первому входу элемента ИЛИ, входу дифференцирующего элемента и входу записи первого регистра.

S-вход пятого триггера соединен с инверсным выходом четвертого триггера, 0-вход — с общей шиной, а прямой выход — с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "0" первого регистра. :

1709228

° фВь ФЭВР

Составитель A. Рафиков

Редактор Ю. Середа Техред M.Моргентал Корректор H. Ренская

Заказ 422 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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