Статистический анализатор условной функции распределения размахов колебаний напряжения

(19) (И) А 14 С 06 Р 15/36, С 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АЛИЗАТОР УС НИЯ РАЗМАХО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 830249, кл. С 01 К 19/04, 1979.Авторское свидетельство СССРУ 1092423, кл. С 01 К 23/16, 1982,(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ А НОЙ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛ КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение отно лительной и информаци ной технике и может и для контроля качества в электрических сетях и промышпенных предпр изобретения - повышен сится к вычисонно-иэмерител спольэоваться электроэнергии энергосистем иятий, Цель ие быстродейст1365096 -вия за счет повышения автоматизациипроцесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительной обработке результатов измерений.Анализатор содержит преобразователь 1переменного напряжения в. постоянное,аналого-цифровой преобразователь 2,первую схему сравнения 3, первый регистр 4, первый 5 и второй 6 формирователи импульсов, элемент И-НЕ 7,триггер 8, третий 9 и четвертый 10формирователи импульсов, элементИ-НЕ 11, формирователь 12 импульсов,Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может использоваться вэлектроэнергетике для получения условной функции распределения размахов 6колебаний напряжения в электрическихсетях промышленных предприятий иэнергосистем,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности (повышениеудобства в эксплуатации анализатора)за счет повышения автоматизации процесса обработки информации и исключения необходимости в дополнительнойобработке результатов измерений.На фиг, 1 приведена структурнаясхема анализатора; на фиг. 2 - граФики напряжений на элементах анализатора,20Анализатор (фиг. 1) содержит преобразователь 1 переменного напряженияв постоянное, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первую схему 3сравнения, первый регистр 4, первый 5и второй 6 формирователи импульсов,элемент И-НЕ 7, триггер 8, формирователи 9 и 10 импульсов, элемент И-НЕ11, Формирователь 12 импульсов, счетчик 13 контроля, двоичный счетчик 14,элемент НЕ 15, регистр 16, элемент НЕ17, схему 18 сравнения, регистр 19,элемент НЕ 20, элементы И-НЕ 2 1 и22, элемент И 23, формирователь 24импульсов, триггер 25, оперативноезапоминающее устройство (ОЗУ) 26, З 5двоично-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, элементыИ-НЕ 21, 22, элемент И 23, формирователь 24 импульсов, триггер 25,ОЗУ 26, счетчик 27, генератор 28 тактовых импульсов, распределитель 29уровней. Анализатор позволяет повысить оперативность контроля качестваэлектроэнергии за счет возможностиконтроля размахов колебаний напряжения в сети, 2 ил,ратор 28 тактовых импульсов и распределитель 29 уровней.Анализатор выполнен и-канальным (где и - 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 Ь=1 ор,п двоичных разрядов. Емкость каждого канала памяти анализатора равняется М=10 . Для обмена информацией между элементами 26-27-26 организована групповая кольцевая связь, имеющая 4 х ш двоичных разрядов. В устройстве используются И-разрядные (где М = Ь + К, причем К2) параллельный АЦП 2, двоичный счетчик 14 и регистр 4. Емкость регистров 16 и 19 равняется Ь. Элемент НЕ 17 является групповым, он инвертирует Иодиночных сигнала, соответственно элемент И 23 является (М)-входовым. Схемы 3 и 18 сравнения ведут обработку соответственно М- и Ь-битовой информации.При дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства в качестве примера принимают п=16, Ь=4, И=6, К=2, ш=5. Анализатор работает следующимобразом.В процессе анализа напряжениепреобразователя 1 У, поступает навход АЦП 2. В регустре 4 хранится5 10 15 20 55 число, соответствующее разряду АЦП 2, внутри которого находится в данный момент исследуемое напряжение. Например, в момент времени С в который входное напряжение достигает своего экстремального (минимального) значения, в регистре 4 хранится число 000011, При дальнейшем изменении напряжение Б, пересекает (в точке 1, фиг, 2) границу между третьим и четвертым разрядами АЦП 2. На выходе АЦЛ 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 У, через границы разрядов АПЛ), 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 У, вновь (в точке 2, фиг. 2) запускается формирователь 5, В этом случае выходной импульс элемента И-НЕ 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 эле 25 30 35 40 45 50 мента И-НЕ 22 появляется нулевоенапряжение, а на выходе элементаИ-НЕ 21 - единичное, которое запускает формирователь 24, Импульс с прямого выхода формирователя 24 записывает код 0000 с выходов четырех старших разрядов счетчика 14 в регистр16. Импульс с инверсного выхода формирователя 24 опрокидывает в единичное состояние триггер 25, а такжезаписывает код 0000 в регистр 19.Триггер 25, переходя в единичное состояние, снимает единичное напряжениес входа установки нуля распределителя29 уровней, в результате по выходампоследнего начинает сканировать единичный управляющий сигнал. В моментвремени С очередной импульс генератора 28 переводит распределитель 29в состояние, при котором единичноенапряжение 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 С) 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 )появляющееся на его четвертом выходе единичное напряжение управляет записью в ОЗУ 26 из счетчика 27 по тому же адресу 0000 увеличенного на единицу числаПоявление 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 Б, 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, при 1365096ложенный к первому входу схемы 18сравнения, становится больше кода0000, приложенного ко второму еевходу с выхода регистра 19. В итогена первом выходе схемы 18 появляетсяединичное напряжение , которое, послепрохождения через элементы 20 и 21,запускает формирователь 24. Импульсыс выходов формирователя 24 управляютзаписью кода 0001 с выходов счетчика14 в регистр 16, а также опрокидывают в единичное состояние триггер25. В результате распределитель 29приходит в рабочее состояние, осуществляя на временном интервале-Т алгоритму накопление информациив канал памяти анализатора с адресом 0001.В течение колебания напряжения,протекающего на временном интервалемежду соседними экстремумамисчетчиком 14 засчитываются три импульса с выхода элемента И-НЕ 7. Наинтервале времени С-тэ криваяБ,(С) имеет пологий участок с производной, равной нулю. Однако, два из- .менения напряжения на интервалахи Сц-Т расшифровываются анализатором как одно колебание на интервале С - С, поскольку интервал времени между точками 6 и 7 меньше критического значения Ьи, следовательно, средняя производная на этоминтервале больше 1 Е/с.При протекании колебания напряжения на интервале-С на единицуувеличивается содержимое канала анализатора, имеющего адрес 0000.На пологих участках кривой Г,(с)имеющих Б(с)1 Х/с (например, научастке с -с, ) поочередно происходит то установка счетчика 14 в состояние 000001 (в моменты пересечениякривой Б,(г.) границ разрядов АЦП 2),то его обнуление (после переполнениясчетчика 13 через время 6). В результате накопление информации натаких 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 17/с) участками напряжения длительностью более дс= =40 мс или между соседними поло 10 15 20 25 30 гими участками длительностью более ьТ 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 Б 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.1После 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 35 40 45 50 55 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 соответственно 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены 20 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 первому25 информационному входу второй схемы сравнения, второй информационный вход которой соединен с.информационным входом третьего регистра, входами группы элементов НЕ и подключен к вы- ЗО ходам 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 разрядадвоичного 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 НЕ - 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-НЕ соединен с выходом шестого формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу счетчика контроля.1365096 Составитель Э. Сечин Техред И.Верес Пилипен актор О, Голов ек Закаэ 6612 В 130 Проектна оиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тираж 704 ПИ Государственн делам иэобретен Москва, Ж, Ра Подписиго комитета СССРй и открытийшская наб., д, 4/5