Устройство для измерения и контроляпараметров

Союз Советских Социалистических РвслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 851342(61) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 13,12,79 (21) 285 51)М, л 3869/18 с присоединением заявки 6 05 В 23/ С 06 Г 15/ еиный коиитеССРизобретенийткрытий осу 3) Приоритет Опубликовано 30078 по деяа иата опуб кованияописания 30078 Привалов, В,И. Шапошни.В. Кручинин, Ю.М. Сытик 2) Авторыизобретения П. Гапченко,В. Халимонова В.П а,1 Заяви 4) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛ ПАРАМЕТРОВ а троля ества н анного ункциовленные ициентов жений, а алиэации циллограф го прибор матизации рений.Извест кого конт ф к ма для автоматичесаметровсодержащая сисля и Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано в энергетике дляавтоматического измерения и конв цифровом виде показателей кач электроэнергии.известна система контроля напряжеия, Система обеспечивает сигнализацию повышения или понижения напряжения относительно заданного уровня ипуск осциллографа для регнстрациивеличины отклонения. Напряжение,предварительно сниженное до необходимого уровня, подводится к усилителю,один из выводов которого соединен со шлейфом осциллографа. Другойвыход усилителя питает полупроводниковую схему, генерирующую импульсыпри отклонении напряжения от заданного уровня и обеспечивающую срабаты Ованне реле пуска осциллограФа С 13Недостатками этой системы- являются ее невысокие точность и быстродействие, вытекающие из применения оса в качестве регистрирующеа, а также отсутствие авто- .процесса регистрации измеобъект контроля, коммутатор, цифровой преобразователь, пороговый элемент, вычислитель, индикатор, блок сигнализаторов, программный блок, блок управления циклом контроля, блок самоконтроля21.Основными недостатками системы являются ее невысокая точность,так как она не обеспечивает измерения величины параметров в поле допуска,а также сложНость схемной реализацииНаиболее близким к предлагаемому является устройство К, 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 ГЗЗ. Основными недостатками устройства являются узкие нальные возможности, обус отсутствием измерения коэ пульсации и нелинейных ис также сложность схемной р систеыю.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройства эа счет измерения коэффициентов несимметрии и неуравновешенности, а также всех отклонений и колебаний переменного напряжения,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения иконтроля параметров, содержащее блок регистрации, коммутатор, соединенныйпервыми 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 совходом 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 пер" вый и второй функциональные преобра" зователи, квадратор, делитель, три счетчика, блок извлечения квадратно" го 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:алымивходами 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 иблок извлечения квадратного корнясоединен с первым входом делителя,подключенного выходом ко входу блокарегистрации, 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 бюк-схема устройства.Схема содержит коммутатор 1,блок 2 изменения Фазы, Формирователь3 импульсов умножитель 4 частоты,блок 5 управления, ключ. б, преобразователь 7 напряжение-кодвычислитель 8 параметров, индикатор 9, регистратор 10,третийфункциональныйпреобразователь 11, четвертый Функ"циональный преобразователь 12, пер.вый функциональный преобразователь 5 о 15 20 2 30 35 40 4 Я 13, второй функциональный преобразователь 14, квадратор 15, первый.счетчик 16, блок 17 извлеченияквадратного корня, делитель 18, третий и второй счетчики 19 и 20,блоки выделения максимального 21 иминимального 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 коэффиентов несимметрии и неуравновешенностиТрехфазное напряжение подается навход коммутатора 1, подключающего измеряемую Фазу к входу Формирователя3 и преобразователя 7, который такжеуправляет блоком 2 по командам с блока 5 управления. Выходные импульсыФормирователя 3 подаются на умножитель 4 частоты й блок 5 управления,который открывает ключ б на времяодного периода исследуемого сигналаТе . За это время через ключ с выходаумножителя на входы преобразователянапряжение-код 7, третьего и четвертого преобразователей 11 и 12 проходит о импульсов. Эти импульсы запускают преобразователь в моменты временив ; и коды мгновенных эначефиний исследуемого напряжения с выходапреобразователя поступают на входыпервого и второго преобразователей13, 14, третьего счетчика 19 и блоков 21, 22 выделения кодов. Одновременно импульсы с выхода ключа подаются на входы третьего и четвертогопреобразователей 11, 12 и значенияортогональных функций в 1 осоисоьоИв цифровой Форме поступают навторые входы первого и второго преобразователей, где происходит перемножение и суммирование введенных кодовс учетом их знаков, За период измере"ния Т в первом и втором преобразователях 13, 14 эафиксируются квадратурные составляющие напряжения прямой последовательности Фазы А О(с(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 состав" ляющих фазы А, отличие лищь в том, что значения Фазы ортогональиых функ.ций изменяются на +120 ф с помощью851342, блока 2. Для этого с выхода оператора в задатчики вводится поправка цифровых кодовна +Ьй; величину.В результате в первом и второмпреобразователях запишется .число:4Измерение квадратурных составляющихфазы С происходит аналогично измере"ниям по фазе А. Отличие лишь в том,что блок 2 изменяет угол на -120оВ результате в преобразователях фиксируются числахс,х,. "с 0)сойо; 1 о ) 6)ПЕ 0 (;)э(юс- йо) (6)В итоге первой и второй преобразователи зафиксируют числа, пропорциональные квадратурным составляющим на.пряжения прямой последовательности(1 .; Ц,х,О, С)2УУАУЬУсукоторые затем поочередно поступаютна вход квадратора 15. После возведе",ния в квадрат устройством 15, исследуемые коды суммируются в первом ЗОсчетчике 16 и поступают на вход блока 17, где происходит извлечениеквадратного корня в соответствии свыражениемц,ц,ц , 35Данный 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 4 зафиксировано О, . Измерение напряжения обратной последовательности Ой происходит аналогично описанному выше алгоритму 19 ,Отличие лишь в том, что блок 2 изменяет угол на -120 ф р .для Фазы В и на + 120 ф для фазы С.В итоге в другой ячейке делителя зафиксируется цифровой код, пропорциональный напряжению обратной последовательности в соответствии с выражениемВслед за этим в деЛителе происходит деление напряжения обратной последовательности на напряжение пря-мой последовательности и в устройствах индикация 9 и цифропечати 10 фиксируется коэффициент несиьметрии согласно ФормулеЯ(11)ис. О,Для определения коэффициента не, уравновешенности, который определяется как отношение нулевой последовательности напряжения к прямой необходимо измерить напряжеие нулевоЯ последовательности (. Устройство перед данной операцией также приводится з исходно состояние по ко"манде блока 5 управления, за исключением ячеек делителя 13, где зафиксировано Ц, и О,Определение Ор аналогично приведенным выше алгоритмам определенияО( н О, Особенность лишь в том, чтоблок 2 отключен. блоком 5 управлениячерез коммутатор 1 и значения напряжений фаз А, В, С умножаются на значения ортогональных функций созвав си ьо с. В остальном операции аналогичны предыдущим алгоритмам,(1)(10).В итоге в ячейке делител 18 фиксируется код, пропорциональный напряжению нулевой последовательности,., О 1После чего делитель 8 производитделение напряжения нулевой последова-,тельности на напряжение прямой последовательности и в устройствах индикации 9 и цифропечати 10 фиксируетсякоэффициент неуравновешенности.Режим 2 - измерения и контроля отклонений, колебаний напряжения, вустройстве происходит параллельно рассмотренным выше алгоритмам и с выхода преобразователя 7 в третий счетчик19 на суммирование поступают цифровые коды, равные действующему значению исследуемого сигнала фазы А запериод Т,ц=-7. О,(е;)(,14 )В режиме самоконтроля, которыЯ предшествует основным режимам, по коман"де блока 5 управления в третьем счет"чике 19 и делителе 18 Фиксируетсякод, пропорциональный номинальномузначению фаэного напояжения.ф (15)МвПо окончании времени измеренияблок 5 управления подает команду навычитание в третий счетчик 19, согласно выражениюффн "и ,- Он( л) НОь, (16)ззатем исследуемый код поступает навход делителя 18 и фиксируется в егоячейке как отклонение исследуемогосигнала. Затем в делителе происходитделение двух кодов в соответствии свыражениемо -мф (17) и в устройствах индикации 9 и цифропечати 10 зафиксируется величина от- .клонения исследуемого напряжения эапериод измерения Тс,Одновременно с этим цифровые кодыпоступают на входы блоков 21, 22 выделения кодов, где осуществляется последовательное сравнивание текущихзначений кодов, пропорциональныхмгновенным значениям напряжения, ивыделение в блоке 21 максимальногоО(с; ) и в блоке 22 минимальногоО( с; ) значений.Эа время измерений в блоках выделения образуются коды, пропорциональные максимальномуиглаз "й; лъах(19)которые затем поступают во второйсчетчик 20 на вычитание. После чегов ячейке делителя 18 Фиксируется код,пропорциональный разности максимального и минимального значений исследуемого сигнала. Затем в делителе 18происходит деление двух кодов в соответствии с выражениемОптаУо Д" - " лвофОни с выхода логометра на входы устройства индикации 9 й цифропечати 10поступает код, пропорциональный колебанию исследуемого напряжения эа период измеения. Измерения О и дОпо Фазам В, С происходят аналогичноприведенным выше алгоритмам.Режим самоконтроля системы предшествует режимам 1, 2 и заключаетсяв 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 Кн , Кн и нулевые значенияЬО и сО, что говорит об исправностисистемы.Точность определения коэффициентовнесимметрии, неуравновешенности, колебаний и,отклонений исследуемого напряжения зависит от числа преобразований и и точности преобразователямгновенных значений исследуемого напряжения в цифровые коды, В целомточность системы контроля может бытьполучена не менее 0,05-0,07.Быстродействие системы определяется временем измерения трех периодовисследуемого сигналаТаким образом, предлагаемая систе.ма отличается широкими Функциональными возможностями и может быть использована для автоматического контролякачества электроэнергии, 1. Патент бИА 9 3869667,кл, 6 01 Е 13/04, опублик. 1973. 35 20 2 ЗО 35 4 О 45 50 формула изобретения Устройство для измерения и контроля параметров, содержащее блок регистрации, коммутатор, соединенный первыми входами со входами устройства,а первым выходом через включенныепоследовательно формирователь импульсов, умножитель частоты и ключ - со входом преобразователя напряжениекод, второй вход которого подключенк первому выходу коммутатора, соединенного вторым выходом ср входомблока 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, блсизвлечения квадратного корня, блок выделения максимального кода, блок выделения минимальноо кода, третий и четвертый функциональные преобразователи, соединенные первыми входами с выходом блока изменения фазы, вторыми 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 выходомко 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 входутретьего 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., фЭнергия", 1974, с. 99-101.851342 Составитель Н. Горбунктор Е.Спиридонова Техред ы, Голинка Корректор М; Ко одписное к 4/ ая, 4 Патентф, г. ужгород ул илиал 354/66 Тираж 940 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,