Анализатор качества сети

(51)5 Е ИЗОБ ОПИСАН К. АВТОРСКОМУ ЕНИ ТЕЛ ЬСТ(54) АНАЛИЗАТОР КАЧЕСТВА СЕТИ (57) Использование: для контроля качества питания вычислительной техники. Сущрас- ность изобретения; устройство содержит1 выпрямительный блок /1/, 2 компаратооа- ра /2, 3/, 1 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ/4/, 1 элемент НЕ /5/, 3 элемента И /6 - 8/,1 реверсивный счетчик /9/, 3 счетчика /10 -12/, 3 регистра /13-15/ 3 дешифратора /16-18/, 3 блока индикации /19-21/, 2 элемента ИЛИ /22-23/, 1 ЯЗ-триггер/24/, 1 одновибратор /25/, 1 генератор /26/, 1 элемент ИЛИ-НЕ /27/, 2 элемента задержки /28, 29/, 2 триггера Шмитта /30, 31/, 2 элемента индикации /32, 33/, 3 выхода выпрямительного блока /34-36/, 3 ил. ение Ан Изобретение относится к электротехни- ке, в.частности к диагностированию электрической связи, и может быть использовано для контроля качества питания вцчислительной и другой сложной электронной те)- ники,Известно устройство для обнаружения предельных значений, содержащее триггер Шмитта, конденсатор, стабилитрон, тири- стор.Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обнаруживать провалы и пропажу напряжения, а следовательно, не позволяет провести классификацию сетевцх помех.Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является схема для определения падения напряжения сети йюке допустимого уровня, содержащая трансформатор, двухполупериодный выпрямитель, делитель напряжения, стабилитрон,ОСУДАРСТВЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Патент ГДРМ 113669, кл, Н 02 Н 3/20, 1975Патент ГДРЬЬ 134286, кл, Н 02 Н 3/24, 1979. первый и втб 1)ой ВЯ-триггеры, первый и второй одновибраторы, коммутатор, элемент И, триггер Шмитта,Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обнаружить возникновение в сети всплесков перенапряжения и провалов напряжения, а следовательно, не позволяет провести классификацию сетевых помех.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства за счет возможности классификации сетевых помех путем анализа интенсивностй всплесков перенапряжения, провалов напряжения и пропажи напряжения.Указанная цель достигается тем, что в анализатор качества сети, содержащий выпрямительный блок, ВЗ-триггер, одновибратор, элемент И, компаратор, триггер Шмитта, введенные второй триггер Шмитта, второй компаратор, второй и третий элемен10 20 25 30 35 40 45 50 55 ты И, элемент НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, генератор, первый, второй и третий счетчики, реверсивный счетчик, первый, второй и третий дешифраторы, первый, второй и третий блоки индикации, первый, второй и третий регистры, первый и второй элементы индикации, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем первый выход выпрямительного блока соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого является входом первого опорного напряжения, первый вь.ход выпрямительного блока соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого явл 1 ется входом второго опорного напряжения, а выход соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с входом элемента НЕ и с выходом первого элемента И, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вход переключения счета которого соединен с выходом элемента НЕ, а выходы соединены с О-входами первого регистра, выходы которого соединены со входами первого дешифратора, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока индикации, а второй выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым выходом второго дешифратора, вторые выходы которого соединены с входами второго блока индикации, а входы с выходами второго регистра,.О-входы которого соединены с выходами первого счетчика, счетный вход котороо соединен с выходом второго компаратора и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго разряда реверсивного счетчика, а выход с Я-входом ВЯ-триггера, выход которого соединен через одновибратор с входами начальной установки первого,второго, третьего и реверсивного счетчиков, В-вход ЙЯ-триггера соединен с входами синхронизации первого, второго и третьего регистров и с выходом второго счетчика, счетный вкод которого соединен с выходом генератора и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки и с первым входом первого элемента И, второй вход которого. соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого триггера Шмитта, соединенного входом со вторым выходом выпрямительного блока, вход которого является входом анализатора, а третий выход соединен со входом второго триггера Шмитта, выход которого соединен со входом первого элемента задержки, выход третьего элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с О-входами третьего регистра, выходы которого соединены со входами третьего дешифратора, первые выходы которого соединены с соответствующими входами третьего блока индикации, а второй выход с третьим входом первого элемента ИЛИ и с третьим входом второго элемента И, выход. второго элемента И является выходом "Авария" анализатора и входом первого элемента индикации, а выход первого элемента ИЛИ является выходом "Предупреждение" анализатора и входом второго элемента индикации.Отличительными признаками предлагаемого устройства является введение второго триггера Шмитта, второго компаратора, второго и третьего элементов И, элемента НЕ, элемента ИЛИ-НЕ, первого и второго элементов ИЛИ, первого и второго элементов задержки, генератора, первого, второго, третьего и реверсивного счетчиков, первого, второго и третьего дешифраторов, первого, второго и третьего блоков индикации, первого, второго и третьего регистров, первого и второго элементов индикации, элемента исключающее ИЛИ с их связями с остальными элементами,Введение элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третьего реверсивного счетчика с их связями с другими элементами позволило отличать провалы напряжения от переходов через О напряжения сети,Введение первого, второго и третьего дешифраторов с их связями позволило перестраивать пороги интенсивности соответственно пропажи напряжения, провалов напряжения и всплесков перенапряжения для различных типов электронного оборудования в зависимости от уровня их помехозащищенности.Введение второго элемента ИЛИ с его связями с остальными элементами позволяет получить информацию о выходе за порог интенсивности по одному из видов помех (пропажа напряжения или провалы напряжения, или всплески перенапряжения).Введение первого элемента индикации позволяет получить сигнал "Предупреждение" о выходе за порог интенсивности по одному из видов помех.Введение третьего элемента И с его связями позволяет получить информацию о выходе за порог интенсивности по всем видам10 20 30 35 40 и с входом элемента НЕ 5, выход которого, 55соединен с входом переключения счета реверсивного счетчика 9. Выход элемента ИСпомех для данного типа электронного оборудования.Введение первого, второго и третьего блоков индикации с их связями позволяет отобразить интенсивность пропаж напряжения, провалов напряжения и всплесков перенапряжения соответственно.Введение всех вышеперечисленных блоков анализатора с их связями позволяет провести классификацию действующей в сети помехи за счет анализа интенсивности провалов напряжения, всплесков перенапряжения и пропаж напряжения. Известные устройства предполагают лишь контроль за отдельными помехами, действующими в электрической сети, и не пригодны для анализа качества сети и классификации действующей в сети помехи.На фиг, 1 представлена блок-схема анализатора качества сети; на фиг, 2 - выполнение выпрямительного блока 1; на фиг, 3 - эпюры, поясняющие работу выпрямитель- ного блока 1.Анализатор качества сети (фиг. 1) содержит выпрямительный блок 1, первый 2 и второй 3 компараторы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, элемент НЕ 5, первый 6, второй 7, третий 8 элементы И, реверсивный счетчик 9, первый 10, второй 1,1 и третий 12 счетчики, первый 13, второй 14 и третий 15 регистры, первый 16, второй 17 и третий 18 дешифраторы, первый 19, второй 20 и третий 21 блоки индикации, первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ, ВЯ-триггер 24, одновибратор 25, генератор 26, элемент ИЛИ-НЕ 27, первый 28, второй 29 элементы задержки, первый 30 и второй 31 триггеры Шмитта, первый 32 и второй элементы индикации, первый 34, второй 35. и третий 36 выходы выпрямительного блока 1 Выпрямительный блок 1 фиг. 2) содержит трансформатор 37 с обмотками 38-41,диоды 42 - 45,Вход выпрямительного блока 1 является входом анализатора качества сети Первый выход 34 выпрямительного блока 1 соединен с первыми входами первого 2 и второго 3 компараторов, вторые входы которых являются входами опорных найряжений 0 "провал" и 0 "всплеск соответственно. Выход первого компаратора 2 соединен с одним из входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И 6 КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 9, выходы которого соединены с 0-входами первого регистра 13, выходы которого соединены со входами первого дешифратора 16, первые выходы которого соединены со входамипервого блока индикации 19, а второй выход дешифратора 16 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 22 и первым входом второго элемента И 7, Выход второго компаратора 3 соединен со счетным входом первого счетчика 10 и одним входом второго элемента ИЛИ 23, второй вход которого соединен с Я-входом ВЗ-триггера 24, выход которого является входом одновибратора 25, выход которого соединен со входами начальной установки первого 10, второго 11 и третьего 12 счетчиков и реверсивного счетчика 9. Выходы первого счетчика 10 соединены с О-входами второго регистра 14, выходы которого соединены со входами второго дешифратора 17, первый выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 22 и со вторым входом второго элемента И 7, вторые входы которого соединены с входами .второго блока индикации 20. Второй выход 35 выпрями- тельного блока 1 соединен с входом первого триггера Шмитта 30, выход которогосоединен через второй элемент задержки 29 со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 27 и вторым входом элемента И 6, Третий выход 36 выпрямительного блока 1 соединен с входом второго триггера Шмитта 31, выход которого через первый элемент задержки 28 соединен с первым входом первого элемента И 6 и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 27, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И 8, первый вход которого соединен с выходом генератора 26 и счетным входом второго счетчика 11, выход которого соединен с й-входом ВЯ-триггера 24 и входами синхронизации первого 13, второго 14 и третьего 15 регистров. Выход третьего элемента И 8 соединен со счетным входом третьего счетчика 12, выход которого соединены с 0-входами третьего регистра 15, выходы которого соединены с входами третьего дешифратора 18, группа первых выходов которого соединена с входами третьего блока индикации 21, а второй выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с входом второго элемента индикации 33 и является выходом "Предупреждение" анализатора. Третий вход первого элемента ИЛИ 22 соединен с третьим входом второго элемента И 7, выход которого является выходом "Авария" анализатора и соединен со входом первого элемента индикации 32.Работа анализатора качества сети основана на следующем принципе,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Действующие в электрической сети помехи делятся на всплески перенапряжения, провалы напряжения и пропажу напряжения, по интенсивности и совокупности которых можно отнести действующую в сети помеху к тому или иному классу,Анализатор качества сети подсчитывает количество провалов напряжения, времени пропажи напряжения и всплесков перенапряжения за фиксированное время, что позволяет по словарю помех отнести действующую в сети помеху к тому или иному классу.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы каждый дешифратор 16 - 18 программируется на предельные величины интенсивностей, составляющих помехи (всплеска перенапряжения, провала напряжения, пропажи напряжения), вызывающие сбой того или иного электронного оборудования. При включении анализатора обнуляется содержимое счетчиков 10-12 и реверсивного счетчика 9, устанавливается в нулевое состояние ВЯ-триггер 24. Эти цепи на чертеже не показаны (последующие циклы обнуления происходят автоматически).Напряженйесети переменйого тока подается на вход выпрямительного блока 1, который служит для гальванической развязки и выпрямления напряжения сети, Выпрямленное напряжение сети с выхода 34 выпрямительного блока 1 поступает на входы компараторов 2 и 3. При возникновении в сети помехив виде проваловнапряжения, пропажи напряжения или всплесков перенапряжения сигналов с выхода второго разряда реверсивного счетчика 9 или сигналом с выхода компаратора 3 на выхбде элемента ИЛИ 23 формируется сигнал логической единицы, который, постуйая на 3-вход ВЗ- триггера 24, устанавливает на его выходе сигнал логической единицы. Одновибратор 25 формирует на выходе короткий сигнал начальной установки, который обнуляет содержимое счетчиков 10-12 и реверсивного счетчика 9. Начинается цикл регистрациисетевых помех.При возникновении в сети всплесков перенапряжения, превышающих опорное напряжение О ".всплеск", компаратор 3 формирует на выходе сигнал логической единицы, счетчик 10 срабатывает и увеличивает свое состояние на единицу,С выхода 36 выпрямительного блока 1 на вход триггера Шмитта 31 подаются только положйтельные полупериоды напряже: ния сети. С выхода триггера Шмитта 31 логический сигнал подаеся на вход элемента задержки 28, который, не изменяя переднего фронта сигнала, задерживает его спад на некоторое время 1, Аналогично с выхода 35 выпрямительного блока 1 на вход триггера Шмитта 30 подаются только отрицательные полупериоды напряжения сети. С выход триггера Шмитта 30 логический сигнал поступает на вход элемента задержки 29, который задерживает спад этого сигнала на время т. При исчезновении напряжения сети на время, большее т, на выходе элемен-. та ИЛИ-НЕ 27 устанавливается сигнал логической единицы, который разрешает прохождение с генератора 26 тактовых импульсов на счетный вход счетчика 12. При этом счетчик 12 устанавливает свое состояние, Элемент И 6 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛЙ 4 служат для отличия провалов напряжения от переходов через ноль напряжения сети. Элемент НЕ 5 служит для инверсии сигнала с выхода элемента И 6 и для повышения устойчивости работы.При опускании напряжения сети ниже опорного напрякения 0 "провал" на выходе компаратора формируется сигнал логиче. ской единицы. Если этот сигнал совпал по времени с сигналом логической единицы на выходе элемента И 6, то это означает, что напряжение сети в даннйй момент времени переходит с отрицательного полупериода на положительный или наоборот, В этом случае на счетный вход реверсивного счетчика 9 поступают два импульса так, что передний фронт второго импульса совпадает с сигналом логической единицы на входе переключения счета реверсивного счетчика 9. Реверсивный счетчик 9 сначала увеличиваетсвое состояние на 1, а потом на 1 уменьшает, т.е. фактически не изменяет свое состояние.Если возник провал напряжения, то реверсивный счетчик 9 просто увеличивает свое состояние на 1.Окончание цикла регистрации сетевых помех осуществляется в момент переполнения счетчика 11, который производит счет тактовых импульсов, Сигнал переполнения поступает на синхронизирующие входы регистров 13-15, которые устанавливают на своих выходах логические уровни, соответствующие входам счетчика 12, реверсивного счетчика 9, счетчика 10 соответственно. С групп выходов дешифраторов 18, 16, 17 информация отображается блоками индикации 21, 19, 20 соответственно. В случае появления на одном или нескольких выходах дешифраторов 18, 16, 17 сигнала логической единицы на выходе элемента ИЛИ 22 устанавливается сигнал "Предупреждение", который индицируется элементом индика1755203 10 9ции ЗЗ. Когда сигнал логической единицы ратор, элемент И, компаратор, триггер появился на выходах дешифраторов 16, 17, Шмитта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 18, на выходе элемента И 7 устанавливается целью расширения функциональных возсигнал "Авария", который индицируетсяможностей, в него введены второй триггер элементом индикации 32. 5 Шмитта, второй компаратор, второй и треСигнал переполнения с выхода счетчи- тий элементы И, элемент НЕ, элемент ИЛИ- ка 11, поступая на й-вход й 8-триггера 24, НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, первый переводит его выход в начальное нулевое и второй элементы задержки, генератор, состояниеиустройствосноваготовокреги- первый, второй и третий счетчики, реверстрации сетевых помех. 10 сивный счетчик, первый, второй и третийВыпрямительный блок 1 (фиг. 2) работа- дешифраторы, первый второй и третий блоет следующим образом. ки индикации, первый, второйи третий реНапряжение сети переменного тока по- гистры, первый и второй элементы ступает на входную обмотку трансформато- индиквции, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ра 37(фиг.3). Положительные полуперйоды 15 ИЛИ, причем первый вход выпрямительнонапряжения сети проходят с обмотки 38 че-. го блока соединен с первым входом второго рез диод 42 и с обмотки 40 через диод 44 компаратора, второй вход которого являетсоответственйона первый 34 и третий 36 ся входом первого опорного напряжения выходы выпрямительного блока 1 (фиг.3), анализатора, первый выход выпрямитель- Отрицательные полупериоды напряжения 20 ного блока соединен с первым входом персети проходят с обмотки 39 через диод 43 ивого компаратора, второй вход которого с обмотки 41 через диод 45 соответственно. является входом второго опорного напряна второй 35 и третий 36 выходы выпрями- жения анализатора, а выход соединен с пертельного блока 1 (фиг. 3), вым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕВыпрямительный блок 1 может быть ре ИЛИ, второй вход которого соединен с вхоализован на широкополосном трансформа-, дом элемента НЕ и с выходом первого злетореичетырехдиодахилиподругимсхемам мента И, а выход соединен со счетным гальванического разделения, По сути пред-: входом реверсивного счетчика, вход переставляет из себя совокупность известных ключения счета которого соединен с выхосхем двухполупериодного выпрямителя" и 30 дом элемента НЕ, а выходы соединены с двух однополупериодных выпрямителей. О-входами первого регистра, выходы котоПредложенная структура устройства и рого соединены с входами первого дешиф. принцип ее построения отличает устройст-ратора, первые выходы которого соединены во от прототипа, так как позволяет расши- с соответствующими входами первого блока рить функциональные возможйости 35 индикации, а второй выход соединен с перклассификации сетевых помех анализа ка- вым входом первого элемента И, второй чества сети путем обнаружения провалов вход которого соединей с вторым входом напряжения, пропажи напряжения и Вспле- первого элемента ИЛИ и первым выходом сков перенапряжения второго дешифратора, вторые входы котоАнализатор качествасети позволяетус рого соединены с входами второго блока тановить корреляцию сбоев сложного алек- индикации, а входы с выходами второго ретронного оборудования с наличием в гистра,О-входыкоторогосоединенысвыхопитающей сетипомехопределенноговида, дами первого счетчика счетный вход а также установить максимальный уровень которого соединен с выходом второго коминтенсивности помех, при котором еще воз паратора и первым входом. второго элеменможна надежная работа; та ИЛИ, второй вход которого соединен сС помощью словаря сетевых помех по выходом второго разряда реверсивного коду, отображаемому индикаторами, опре- . счетчика; а выход с 8-входом ВЯ-триггера, деляется возможный класс действующих ввыход которого соединен через одновибрасети активных или пассивных помех и реко тор с входами начальной установки первого, мендуются меры по их устранению.второго и третьего и реверсивного счетчиАнализатор может быть применен для- ков, В-входйЯ-триггерасоединенс входами диагностирования систем электропитаниясинхронизации первого,второго и третьего вычислительных комплексов, персональныхрегистров и выходом второго счетчика, счет- ЭВМ, видео- и звукозаписывающих студий, 55 ный вход которого соединен с выходом гесудовыхибортовыхсистемэлектропитания нератора и первым входом третьего к качеству и надежности электрОпитания, " . элемента И, второй вход которого соединенф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я. с выходом элемента ИЛИ-НЕ, первый вход Анализатор качеСтва сети, содержащий которого соединен с выходом первого элввыпрямительный блок,йЗ-триггер, одновиб- мента задержки и первым входом первого,77 элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого триггера Шмитта, соединенного входом с вторым выходом выпрямиельного блока, вход которого является входом анализатора, а третий выход соединен с входом второго триггера Шмитта, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход третьего элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с 0-входами третьего регистра, выходы которого соединены с входами третьего дешифратора, первые выходы которого соединены с соответствующими входами третье го блока индикации, а второй выход с третьимвходом первого элемента ИЛИ и с третьим входом второго элемента И, выход второго элемента И является выходом "Авария" анализатора и входом первого элемента индика ции, а выход первого элемента ИЛИ являетсявыходом "Предупреждение" анализатора и входом второго элемента индикации,Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2890 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/б