Устройство для контроля среднеквадратического значения переменного напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах порогового контроля среднеквадратического значения напряжения в сетях переменного тока. Устройство позволяет повысить точность определения оценки среднеквадратического значения контролируемого напряжения за счет исключения ее зависимости от изменения периода напряжения и расширить функциональные возможности путем определения времени выхода напряжения за допусковую зону. Для этого в устройство вводятся аналого-цифровой преобразователь 3, переключатели 4 и 5 кодов, умножитель 6, накапливающий сумматор 7, генератор 8 опорной частоты, счетчик 9 импульсов, блок 12 постоянной памяти, блоки 13 и 14 сравнения, триггеры 15 и 16, инвертор 18 и импульсный элемент ИЛИ 19, осуществляющие определение оценки среднеквадратического значения контролируемого напряжения по каждому полупериоду его следования и отслеживание ее выхода за допусковую зону, определение продолжительности которого осуществляется благодаря введению счетчика 10, регистра 11 и триггера 17. Кроме того, устройство содержит датчик 1 напряжения, нуль-орган 2, элемент ИЛИ 20. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГЬ БЛИК

Ф 3:МВЖИЧЫИ!ЖИИЫВЩйй3МЮ

Г СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

РИ ГКНТ СССР (21) 4388740/24-2.1 (22) 09,03.88 (46) 07.08,90. Бюл.h"- 29 (71) Львовский политехнический институт им, Ленинского комсомола 72) O.М.Доронина, В.М.Ванько

Й Г.Н.Лавров 53) 621.317.7 (088.8)

156) Авторское свидетельство СССР

1354122, кл. С 01 R 19/165, 1986, Авторское свидетельство СССР

Ф 900196, кл. G 0! R 19/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ЯжЕНИЯ (57) Иэобретенис относится к электфоизмерительной технике и может быть

Йспользовано в системах порогового контроля среднеквадратического эначейия напряжения в сетях переменного тока. Устройство позволяет повысить точность определения оценки среднефвадратического значения контролируемого напряжения за счет исключения

„„ЯО„„1583857 А 1 (51) 5 С 01 R 19/02, 19/165 ее зависимости от изменения периода напряжения и расщирить функциональные возможности путем определения времени выхода напряжения за допусковую зону, Для этого в устройство вводятся аналого-цифровой преобраэсватель

3, переключатели 4 и 5 кодов, у 1ножитель 6, накапливающий сумматор 7, генератор 8 опорной частоты, счетчик

9 импульсов, блок 12 постоянной памяти,. блоки 13 и 14 сравнения,триггеры 15 и 16, и вертор 18 и импульсный элемент 1ПИ 19, осуществляющие определение оценки среднеквадратпческого значения. контролируемогО напряжения по каждому полупериоду его следования и отслеживание ее выхода за,цопусковую зону, определение продолжительности которого осуществляется благодаря ввецению счетчика 10, регистра 11 и триггера 1?. Кроме того, устройство содержит цатчик 1 напряжения, нуль-орган 2, элемент ИЛИ 20.

2 ил.

1583857

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах порогового контроля среднеквадрати5 ческого значения напряжения в сетях переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет определения времени выхода напряжения эа допусковую зону.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для контроля переменного напряжения; на фиг.2 — 15 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для контроля переменного напряжения содержит датчик 1 напряжения, нуль-орган 2, аналого- 20 цифровой преобразователь 3, переключатели 4 и 5 кодов, умножитель 6,накапливающий сумматор 7, генератор 8 опорной частоты, счетчики 9 и 10 импульсов, регистр 11, блок 12 постоян- 25 ной памяти, блоки 13 и 14 сравнения, триггеры 15 - 17, инвертор 18, импульсный элемент ИЛИ 19 и элемент

ИЛИ 20, Вход датчика 1 подключен к шине входного напряжения, а выход— к входу нуль-органа 2 и аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 3, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 8 опорной частоты подключенным также к входам счетчиков 9 и ° 10, входу установки в

"1" триггера 15, входу синхронизации нуль-органа 2 и через инвертор 18— к первому входу импульсного элемента

ИЛИ 19, входу записи накапливающего сумматора ? и входам установки в

"0" и "1" соответственно триггеров

16 и 17. Первые входы переключателей

4 и 5 кодов соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 3, вторые входы — с выходами с оо т в е т с твенно накапливающего сумматора 7 и блока 12 постоянной памяти, а выходы — соответственно с первыми и вторыми входами умножителя 6, вход записи которого подкпючен к выходу импульсного элемента ИЛИ 19, а выходы— к входам накапливающего сумматора

7 и первым входам блоков 13 и 14 ср авнения. В т оры е входы бл QKo в 1 3 и

14 подключены соответственно к шинам максимальной и минимальной оценок допустимых уровней напряжения, а выходы — соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 20, выход которого соединен с D-входами триггеров 16 и 17. Выход нуль-органа подключен к входу установки в "0 триггера 15, прямой выход которого соединен с входами управления переключателей 4 и 5 кодов, вторым входом импульсного элемента ИЛИ 19, входами установки в "0" счетчика 9 импульсов и накапливающего сумматора 7, а также входами синхронизации триггеров

16 и 17. Выходы счетчика 9 подключены к адресным входам блока 12 постоянной памяти. Выходы счетчика 10 соединены с входами регистра 11,вход установки в "0 которого подключен к входу установки в "0" счетчика 1О и инверсному выходу триггера 17, а вход записи — к прямому выходу триггера 1б.

Устройство для контроля переменного напряжения работает следующим образом.

Контролируемое напряжение U„(t) с периодом следования Т поступает на вход датчика 1, на выходе которого формируется нормированное выпрямленное напряжение (фиг.2а)

U „(t) = К tU„(t)f, (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, Напряжение U„ (t) поступает на входы нуль-органа 2 и аналого-цифрово "o пр ео бр аз ов ател я 3. Нуль- ор г ан

2 выделяет полупериоды сигнала 11д(г.) (фиг.2в) и при помощи триггера 15 формирует импульсный сигнал с периодом следования, равным полупериоду

U<(t), тактируемый импульсами с выхода генератора 8 с опорным периодом следования T > (фиг.2г,б) . По перепаду из "0" в "1" этого сигнала (фыг.2г) осуществляется установка в

"0" счетчика 9 и регистра накапливающего сумматора 7.

При очередном перепаде сигнала на выходе генератора 8 из "1" в "0" (фиг.2б) преобразователь 3 фиксирует мгновенное значение U напряжеКJ ния Uz (t) и в течение времени

= Tp /2 (фиг.2б) преобразует это значение в цифровой код К" Uä, где х

К вЂ” коэффициент преобразования преобразователя 3. С перепадом сигнала на выходе генератора 8 из "0" в

"1" преобразователь 3 переходит в режим хранения, и информация с его

158385 7 выхода под управлением импульса с выхода элемента ИЛИ 19 (фиг ° 2д) переписывается в умножитель 6. Здесь код я перемножается сам на себя и кj результат перемножения прибавляется содержимому регистра накапливающего сумматора 7, после чего с переходом сигнала на выходе генератора 8 йз "1" в "0" (фиг.2б) записынается 10 в регистр накапливающего сумматора 7.

При этом к концу текущего полупериода (Т«/2); контролируемого напряжения Б„ (t) (фиг,2в,г) в регистре сум1!а то ра 7 при (T„ /2 ), >>Тр накапливается число (2) ((к/< >; /Т, K

NU =, (KU ) = (K(T) /Ut(t)dt

)р! о где К = (К ° K)

В счетчике 9, подсчитынающем импульсы с выхода генератора 8 по пе репадам из "l н "О" (фиг. 2б), к конx1ó (Т „/2), накапливается число имцульсов

N = (Т /2) /Т,. (3)

Выходной код счетчика 9 является

30 адресным для блока 12 постоянной па рятир где по адресу N т; записан (предварительно до начала работы уст11ойства) код числа N/Мт; р причем

Й = const В начале следующего полупериода (Т„/2);,, входного сигнала триггер 15 (фиг. 2г) устанавливается

"нулевое" состояние, Разрешая тем самым запись кодов М0; и N т; соот етственно с выходов регистра сумматора 7 и блока 12 постоянной памяти

40 в умножитель 6. Формируемая в последЦем в результате перемножения N (!. ! и N т; оценка среднеквадратического значения входного .сигнала за полпеР ойа (Тк/2)

1 ц; Nui N/1 1 т! ((«(4); (7 )- 1 U„(t)dt = KNUI;, (4) IU (Т„2 ); н зависящая от длительности (T /2)

К i сравнивается блоками 13 и 14 сравнещ)(я со своими максимальным (N )

Р М44КС

MHHHMBJIbHblM (Nð 44)н„) ДопУстимыми значениями.. При выполнении условий

N И (! iI 1!10 ир(кс K f иск р (5)

N. o N КЮ4 (),И(4!! У МНН Р указывающих на соответствие среднеквадратического значения входного, напряжения допусковой зоне,.нулевой потенциал на выходе блоков 13,и 14 разрешает устанонку "1" на инверсном выходе триггера 17 в момент перепада напряжения на прямом выходе триггера 15 из "О" в "1" (фиг.2 е, r), следствием чего является установка в "О" счетчика 10 и регистра 11.Êðîме того, в этот же момент времени

II 4! осуществляется установка в 0 счетчика 9 и р е ги с тр а сумматора 7, а чер ез время То / 2 после этого — уст анавлин ае т ся в " 1 " триггер 1 7, и устройство приступает -к исследованию входного сигнала н а следующем пол упер иоде (Т „ / 2 ) ;, {(!)и г . 2 н ) .

Если при сРавнении 1 ) (); с 1 1 () 44„)4 и N „„(„хотя бы одна из условий (5) не выполняется, то на выходе соответствующего блока 13 и 14 сравнения появляется положительный потенциал, и н момент перепада напряжения на прямом выходе триггера 15 из "О" н

"1" (фиг.2г) устананлинается в "1" триггер 16 (фиг,2 ж). Следствием этого является запись содержимого счетчика 10, подсчитывающего импульсы с выхода генератора 8 с момента его ближайшего сброса в "О", в регистр 11, Через время тц /2 после этого триггер 16 устанавливается в нулевое состояние, Появляющийся при этом импульс на прямом выходе триггера 16 (фиг.2ж) указывает на выход среднеквадратического значения контролируемого напряжения за допусковую зону, а кад в регистре 11

N, ) = = LI B /Т 0 (6)

Определяет общее время 4 )4 выхода 11у за допускавую зону к моменту действия импульса. . Конечное число выборок входного сигнала за его палупериад в предлагаемом устройстве приводит к ступенчатой аппроксимации сигнала, а следовательно, и погрешности У(, и от аUÏ аппроксимации. Однако при большом числе (TÄ/2);/Т, выборок эта погрешность для синусоидального напряжения промышленной сети при T /2 х (1/55 — l /45) с и Т, = 1 мкс

1583857

Т (т„/2 1@Го 4 (7) не превышает 0,001 X.

Формула иэ о брет ения

Устройство для контроля среднеквадратического значения переменного напряжения, содержащее датчик напряжения, нуль-орган и элемент ИЛИ,причем вход датчика подключен к шине входного напряжения, а выход — к вхо" ду нуль-органа, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет определения времени выхода напряжения за допусковую зону, в него введены аналого-цифровой преобразоваТель, первый и .второй переключатели кодов, умножитель,накапливающий сумматор, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики импульсов, регистр, блок постоянной памяти, первый и второй блоки сравнения, первый, второй в третий триггеры, инвертор и импульсный эле" мент ИЛИ, причем выход датчика напряжения подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, с входами первого и второго счетчи ков импульсов, входом установки в

"1" первого триггера, входом синхронизации нуль-органа.и через инвертор - с первым входом импульсного элемента ИЛИ, входом записи накапливающего сумматора и входами установки в "0" и "1" соответственно, второго и третьего триггеров, первые входы первого и второго переключателей кодов соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, 5 вторые входы — с выходами соответственно накапливающего сумматора и блока постоянной памяти, а выходы— соответственно с первыми и вторыми входами умножителя, вход записи которого подключен к выходу импульсного элемента ИЛИ, а выходы — к входам накапливающего сумматора и первым входам первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых под" ключены соответственно к шинам максимальной и минимальной оценок допустимых уровней напряжения, а выходысоответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с D-входами второго и третьего триггеров, выход нуль-органа подключен к входу установки в "0 первого триггера, выход которого соединен с входами управления первого и

25 второго переключателей кодов, вторым входом импульсного элемента ИЛИ,входами установки в "0" первого счетчика импульсов и накапливающего сумматора, а также входами синхронизации второго и третьего триггеров, выходы разрядов первого счетчика импульсов подключены к адресным входам. блока постоянной памяти, выходы разрядов второго счетчика импульсов соецинены с входами регистра, выходы которого являются вторыми выходами устройства, а вход установки в "0" подключен к входу установки в "0" второго счетчика импульсов и выходу третьего триггера, а вход эаписи— к выходу второго триггера и является первым выходом устройства.

1583857

Составитель А.Рафиков

Редактор В.Бугренкова Техред Л.Сердокова Корректор Т.Палий

Заказ 2252 Тираж 562 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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