Устройство для контроля среднеквадратического значения переменного напряжения

(71) Специальное конструкторское бюро "Электротермометрия" Луцкого производственного объединения "Электротермометрия" (72) Н.Г, Рылик, О,М. Доронина и В.М. Ванько (53) 621,317.341.322 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 900196, кл. 6 01 й 19/02, 1982.Авторское свидетельство СССР Ь 1583857, кл, 6 01 й 19/02, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕН.1 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН К АВТОРСКОМУ С(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, триггеры 17-21, импульсный элемент ИЛИ 22, дифференцирующий элемент 23, элемент ИЛИ 24. 2 ил.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 О-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 "0" - 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 10 15 20 30 35 40 45 50 55 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, 8- входу триггера 1,8, В-входам триггера 19 и 20, С-входу триггера 21, первому входу элемента ИЛИ 24, входу дифференцирующего элемента 23 и входу записи регистра 13, 3-вход триггера 21 соединен с инверсным выходом триггера 20, С 1-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 Ох(т) 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 Т, тактируемый сигналом с выхода триггера 17, производящего деление на 2 опорной частоты следования импульсов с выхода генератора 9 фиг.1 в,б,а), Генератор 9, триггер 17 и нуль- орган 2 формируют текущий адресный код обращения блока 12 (фиг. 1 а, 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 Т 01 (фиг.1 б) следования импульсов с прямого выхода триггера 17 осуществляется по перепаду напряжения на прямом выходе триггера 17 из "0" в,"1" - выборка мгновенного значения О входного напряжения Ох(1) в текущей очке его текущего периода Тх, по перепаду из "1" в "О" - кодирование Оь а по следующему перепаду из "О" в "1" - результат кодирования й 1 = КОь где К - коэффициент пропорциональносси, фиксируется в выходном регистре АЦП 3, который в этот же момент времени, совпадающий с началом следующего периода Т 0(с + 1) следования импульсов на выходетриггера 17 фиг.1 б), производит выборку следующего значения Ор+1) входного сигнала Оф).В течение первой четверти цр+1) периода Тоо+1) (фиг.1 а,б) первмножителем 7 осуществляется перемножение кодов й иконстанты единицы, подключаемых к входам перемножителя 7 коммутаторами 4 и 5 соответственно (фиг.1 г,д) с выходов соответственно АЦП 3 и блока 11 (фиг, 1 в,е). В конце тих+1) под управлением положительного перепада сигнала с выхода импульсного элемента ИЛИ 22 (фиг.1 э) результата перемножения М фиксируется в выходном регистре перемножителя 7,В течение второй четверти й(1+1) периода То 0+1) (фиг.1 а,б) сумматором 8, включаемым в режим вычитания (фиг.1 г), осуществляется вычитание иэ М кода Магах(+1) максимального значения О,(т) за предыдущие точки его дискретизации в текущем периоде Тх), подключаемого к входам сумматора коммутатором 6 с выходов регистра 15 (фиг.1 и, к). При МЙаах(ь 1) на знаковом выходе сумматора 8 формируется "нулевой" потенциал, который обеспечивает при появлении импульса на выходе импульсного элемента ИЛИ 22 в конце й(1+1) (фиг,1 э) установление триггера 18 в "нулевое" состояние. В "единичное"состояние триггер 18 возвращается в конце третьей четверти тзр+1) периода Тон 1) (фиг, 1 а, б) под воздействием нулевого потенциала, поступающего на его 3-вход с выхода блока 12 (фиг,1 м) 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 ф+) приводит к записи в регистр 15 кода М с выхода АЦП 3. При ММвах(ь 1) на знаковомвыходе сумматора 8 в процессе вычитания Йеах(-1) из М в течение тг(+1) формируется "единичный" потенциал, не приводящий к изменению состояния триггера 18. При этом в регистре 18 остается код Мвах(-1),В течение т 2(+1) перемножителем 7 осуществляется перемножение М с константой единицы и в конце т 2(н 1) результат перемножения М фиксируется в выходном регистре перемножителя 7 (фиг.1 э)В течение третьей четверти тзО+1) периода То(+1) (фиг.1 а,б) сумматором 8, включаемым в режим вычитания (фиг.1 г) осуществляется вычитание из М кода Йеь(ь 1) минимального значения Щт) 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 ММвь(и) на знаковом выходе сумматора 8 формируется "единичной" потенциал, обеспечивающий при появлении импульса на выходе элемента ИЛИ 22 в конце й(+1) (фиг.1 з) установле в регистр 14 (фиг.1 б),И так далее до конца текущего периодаТх) контролируемого сигнала Ох(1) При этомк концу Тх(т) в регистре 14 устанавливается35 коди,-м 1-к г и,) а 1. (1)Тогде п = Т,/То 1, а в регистрах 15 и 1640 соответственно положительное и отрицательное амплитудные значения Ох(т) за еготекущий период,В счетчике 10 в течение текущего периода Т) контролируемого сигнала подсчи 45 тываются по отрицательным фронтамимпульсы с выхода триггера 17, При этом кконцу Т) в нем накапливается число и, Вчетвертой четверти каждого текущего периода следования импульсов на выходе триг 50 гера 17 (фиг.1 а,б) текущий код с выходовсчетчика 10 умножается умножителем 7 наконстанту единицы, после чего фиксируетсяв выходном регистре перемножителя 7(фиг,1 з). Таким образом, к моменту формирования на выходе нуль-органа положительного импульса го (фиг.1 б), указывающего наокончание текущего периода Тх) контролируемого сигнала Ох(т), на выходах умножителя 7 фиксируется код и. 5 10 15 20 25 ние триггера 19 в "единичное" состояние, В "нулевое"состояние триггер 19 возвращается в конце То(+1) "нулевым" потенциалом на его й-входе с выхода ПЗУ 12 (фиг.1 н). Положительный перепад напряжения напрямом выходе триггера 19 при его установкев "1" в конце гз(1+1) приводит к записи в регистре 16 кода Ц с выхода АЦП 3. При ЮЙвр) на знаковом выходе сумматора 8 в процессе вычитания Мю(ь 1) иэ Й в течение тз(+1) формируется "нулевой" потенциал, не приводящий к изменению состояния триггера 19 и регистра 16.В течение щ+1) перемножителем 7 осуществляется перемножение кода М, подключаемого к входам перемножителя 7 переключателями 4 и 5 (фиг,1 г,д) самого на себя. В конце Гз(1+1) результат перемножения М фиксируется в выходном регистре перемножителя 7 (фиг.1 з).В течение четвертой четверти г 4 (+1) периода То(+1) (фиг,1 а,б) сумматором 8, включаемым в режим сложения (фиг.1 г), осуществляется сложение М с суммой квадратов мгновенных значений О(1) за предшествующие (1-1) точки его дискретизации в текущем периоде Тх), подключаемой к входам сумматора 8 переключателем 6 (фиг.1 и,к) с выходов регистра 14, В концет 4 р+1) результат суммирования переноситсяВ течение первой четверти Х 1 ц по длительности импульса тц на выходе нуль-органа 2(фиг.1 в) сумматором 8, устанавливаемым в режим сложения (фиг.1 г), осуществляется прибавление кода и к коду длительности переходного процесса до периода Тх 1, подключаемого к входам сумматора 8 переключателем 6 (фиг.1 и,к) с выходов регистра 13.В конце т 1 ц результирующий код суммы переносится в регистр 13 (фиг.1 е).В течение т 1 ц 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.1 г,д) с выходов соответственно счетчика 10 и блока 11 (фиг.1 в,е). В конце т 1 ц результат перемножения (-пйоь) фиксируется в выходном регистре умножителя 7 (фиг,1 з).В течение второй четверти т 2 ц по длительности импульса на выходе нуль-органа 2 (фиг.1 в) перемножителем 7 осуществляется перемножение и с кодом Йовзх опорного максимального уровня среднеквадрзтического значения напряжения для установившегося режима с выходов блока 11 (фиг.1 в,е) и результат перемножения в конце г 2 ц фиксируется на выходах умножителя 7,В течение ац сумматором 8, включенным в режим сложения (фиг.1 г), осуществляется сложение (-пйовь) с кодом Йц с вьаедз регистра 14, а в течение третьей четвеРти гзц по Длительности и 14 пУльса с выхода нуль-органа 2 (фиг,1 в), когда сумматор включается в режим вычитания (фиг.1 г), вычитание Йц из пйо вах, При выполнении хотя бы одного из условий2 тЙця Йо вв (-у -Ох (т) отЙо ваап), так кзк Топ " Тх илиК 2 тЙе Р П Йо гпах (-ч - Я Ох (1) бтЙо вах) Наознаковом выходе сумматора 8 появляется единичный потенциал - к концу хы при ИцЙе вь или к концу тзц при ЙцЙо вах пеэволюощий установку триггера 20 в "едиимчнэв" состояние ближзйшим положитель. ным Фронтом импульса с выхода элемента ИЛИ 22 (фиг.1 з,п), В конце % сигнаем с выхода блока 12 триггер 20 по й-входу Ямг.1 з) возвращается в "нулевое" состояеев и удерживается в нем этим сигналом до еледующего импульса с выхода нуль-органа 2. Появление положительного импульса нз прямом выходе триггера 20 (фиг.1 п) указы В течение г 4 ц РегистР 14 и счетчик10 устанавливаются соответственно в "нулевое" состояниеи состояние "001" (фиг.1 л), а в конЦе т 4 ц РегистРы 15 и 16 - в "нУлевое" З 5 состояние (фиг,1 т). и устройство приступаетк исследованию сигнала Ох(т) по его следующему периоду. Следует отметить, чтоначальным состоянием счетчика 10 выбирается не "нулевое", а "001"; так как отрица тельный фронт импульса с выхода триггера17 в течение кц остается неучтенным,Формула изобретения Устройстао для контроля среднеквадратического значения переменного напря жения, содержащее датчик напряжения,нуль-орган, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй переключатели кодов, перемножитель, сумматор, генераторопорной 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 5 10 15 20 25 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 Гзц триггер 21 положительным фронтом сигнала с выхода блока 12 (фиг.1 о) устанавливается в "нулевое" состояние (фиг.1 р), однако при установке триггера 20 в "единицу" (на инверсном входе - "нулевой" потенциал) по Я-входу возвращается в "единичное" состояние. При этом на выходе элемента ИЛИ 24 имеет место неизменный положительный потенциал (фиг.1 с).При пйо впЙцп Йо взх (переходной процесс отсутствует) ни к концу т 2 ц, ни к концу тзц "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.1 о) остается в этом состоянии и в течение т 4 ц (фиг.1 в), что приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ 24 отрицательного импульса (фиг.1 с), сбрасывающего регистр 13 в "нулевое" состояние,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 О-вход второго триггера 10 подключены соответственно к С-входу и О-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 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 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 "О" - к выходу дифференцирующего элемента, а выходы - соответственно к третьим и четвертым вхо- ЗО 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 О-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, О-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, Я-входу второго триггера, й-входам третьего и четвертого триггеров, С- входу пятого триггера, первому входу элемента ИЛИ, входу дифференцирующего элемента и входу записи первого регистра, Я-вход пятого триггера соединен с инверсным выходом четвертого триггера, О-вход - с общей шиной, а прямой выход - с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "О" первого регистра. :1709228 Составитель А, Рафиковехред М.Моргентал Корректор Н. Ревск Редактор Ю. Середа акаэ 4 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Тираж ПИ Государственного комитета и 113035, Москва, ЖПодписное обретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5