RU2010241C1 - Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency - Google Patents

Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency Download PDF

Info

Publication number
RU2010241C1
RU2010241C1 SU5017105A RU2010241C1 RU 2010241 C1 RU2010241 C1 RU 2010241C1 SU 5017105 A SU5017105 A SU 5017105A RU 2010241 C1 RU2010241 C1 RU 2010241C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
outputs
output
adders
accumulating
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Р. Гаджибабаев
Original Assignee
Дагестанский Политехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дагестанский Политехнический Институт filed Critical Дагестанский Политехнический Институт
Priority to SU5017105 priority Critical patent/RU2010241C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010241C1 publication Critical patent/RU2010241C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: electric measurement technology. SUBSTANCE: device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency has pulse generator 1, analog-to-digital converter 2, pulse counter 3, demultiplexer 4, five storing adders 5-9, five adders 15-19, divider 20, four multipliers 11-14, two registers 21,22. EFFECT: improved efficiency in extraction of orthodontia components of harmonic voltage during transition processes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в устройствах релейной защиты, при измерительном преобразовании активной или реактивной мощностей промышленного тока в условиях апериодического электромагнитного переходного процесса в электроэнергетической системе. The invention relates to electrical engineering and can be used, in particular, in relay protection devices, when measuring the conversion of active or reactive capacities of an industrial current under conditions of an aperiodic electromagnetic transient in an electric power system.

Устройство выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения можно осуществить численным интегрированием произведений сигнала на коэффициенты в виде синусоидальных напряжений на основе способа, приведенного в [1] . A device for separating the orthogonal components of harmonic voltage can be implemented by numerically integrating the products of the signal by the coefficients in the form of sinusoidal voltages based on the method described in [1].

Недостатком прототипа является относительно большая погрешность выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения из его суммы с апериодической составляющей. The disadvantage of the prototype is the relatively large error in the allocation of the orthogonal components of the harmonic voltage from its sum with an aperiodic component.

Целью изобретения является повышение точности выделения ортогональных составляющих напряжения, содержащего апериодическую составляющую. The aim of the invention is to improve the accuracy of the selection of the orthogonal components of the voltage containing the aperiodic component.

Цель достигается тем, что в устройство выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения известной частоты, содержащее два умножителя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), генератор импульсов (ГИ), элемент задержки, два накапливающих сумматора (интегратора), два регистра, введены счетчик импульсов, демультиплексор (DMS), три накапливающих сумматора (интегратора), два умножителя, четыре сумматора, устройство деления, причем выход генератора импульсов подключен к синхровходу АЦП, входу счетчика импульсов и информационному входу DMS, выход счетчика импульсов подключен к адресным входам DMS, выходы DMS подключены к синхровходам накапливающих сумматоров, информационные входы которых подключены к выходу АЦП, пятый выход DMS подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к входам сброса накапливающих сумматоров и к выходам регистров, выходы второго и четвертого накапливающих сумматоров подключены к входам первого сумматора, а выходы первого, второго и пятого накапливающих сумматоров подключены к входам третьего сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам устройства деления, выход которого подключен к входам первого и второго умножителей, к другим входам которых подключены выходы первого и третьего сумматоров соответственно, выходы первого и второго умножителей подключены к входам четвертого и пятого cумматоров, к другим входам которых подключены выходы третьего и четвертого накапливающих cумматоров cоответcтвенно; выходы четвертого и пятого cумматоров cоответcтвенно подключены к входам третьего и четвертого умножителей их вход-ных сигналов на постоянный коэффициент k= 0,5 ω Ти, где Ти - время интегрирования первого, второго, третьего, четвертого и пятого накапливающих сумматоров, равное половине периода промышленного тока, при этом интервалы интегрирования сдвинуты относительно друг друга на значение времени, равное четверти периода промышленного тока, выходы третьего и четвертого умножителей подключены к другим входам первого и второго регистров соответственно.The goal is achieved by the fact that in the device for separating the orthogonal components of the harmonic voltage of known frequency, containing two multipliers, an analog-to-digital converter (ADC), a pulse generator (GI), a delay element, two accumulating adders (integrator), two registers, a pulse counter is introduced, a demultiplexer (DMS), three accumulating adders (integrators), two multipliers, four adders, a dividing device, and the output of the pulse generator is connected to the ADC clock input, the pulse counter input, and the information DMS ode, the pulse counter output is connected to the DMS address inputs, the DMS outputs are connected to the clock inputs of the accumulating adders, the information inputs of which are connected to the ADC output, the fifth DMS output is connected to the input of the delay element, the output of which is connected to the reset input of the accumulating adders and to the outputs of the registers, the outputs of the second and fourth accumulating adders are connected to the inputs of the first adder, and the outputs of the first, second and fifth accumulating adders are connected to the inputs of the third adder, the outputs of the first and second sum mators are connected to the inputs of the division device, the output of which is connected to the inputs of the first and second multipliers, the outputs of the first and third adders are connected to the other inputs respectively, the outputs of the first and second multipliers are connected to the inputs of the fourth and fifth adders, the outputs of the third and the fourth accumulating adders, respectively; the outputs of the fourth and fifth adders are respectively connected to the inputs of the third and fourth multipliers of their input signals by a constant coefficient k = 0.5 ω T and , where T and are the integration time of the first, second, third, fourth and fifth accumulating adders equal to half period of industrial current, while the integration intervals are shifted relative to each other by a time value equal to a quarter of the period of industrial current, the outputs of the third and fourth multipliers are connected to other inputs of the first and second registers accordingly.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.

Устройство состоит из ГИ1, АЦП2, счетчика 3 импульсов, DMS4, накапливающих сумматоров 5-9, элемента задержки 10, умножителей 11-14, сумматоров 15-19, элемента 20 деления, регистров 21, соединенных между собой. The device consists of GI1, ADC2, 3 pulse counter, DMS4, accumulating adders 5-9, delay element 10, multipliers 11-14, adders 15-19, division element 20, registers 21 interconnected.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С выхода ГИ1 тактовые импульсы поступают на синхровход АЦП2, вход счетчика 3 и информационный вход DMS4. На информационный вход АЦП2 поступает напряжение (фиг. 2), и на его выходе выделяются цифровые значения U(nT1) этого напряжения с интервалом дискретизации Т1, поступающие на информационные входы накапливающих сумматоров 5-9. Тактовые импульсы, поступающие с выхода ГИ1 в интервалы времени 0-Ти, Т-Т+Ти, 2Т-2Т+Ти, 3Т-3Т+Ти, 4Т-4Т+Ти (фиг. 2) на информационный вход DMS4, проходят на выходы 1, 2, 3, 4, 5 соответственно в зависимости от адресного сигнала на адресном входе DMS4, поступающего с выхода счетчика 3. Сигналы с выходов 1, 2, 3, 4, 5 DMS4 поступают на синхровходы накапливающих сумматоров, которые позволяют записать сигналы, поступающие с выхода АЦП2, в накапливающих сумматорах 5, 6, 7, 8, 9 соответственно. Интегральные значения сигналов
Uи1=

Figure 00000002
U(nT1); Uи2=
Figure 00000003
U(nT1); Uи3=
Figure 00000004
U(nT1);
Uи4=
Figure 00000005
U(nT1); Uи5=
Figure 00000006
U(nT1), где r= Ти1 - четный; r1= T/T1, с выходов накапливающих сумматоров 5, 6, 7, 8, 9 поступают на входы сумматора 16, сумматора 15, сумматоров 16, 17, 18, сумматоров 15, 19, сумматоров 16, 17 соответственно. Напряжение Uи2+ Uи4 c выхода сумматора 15 поступает на входы устройства 20 деления и умножителя 11. Напряжение Uи1+2Uи3+Uи5 (здесь слагаемое 2Uи3формируется сдвигом его в сторону старшего разряда) с выхода сумматора 16 поступает на вход устройства 20 деления, а напряжение Uи3+Uи5 с выхода сумматора 17 поступает на вход умножителя 12. Напряжение (Uи2+Uи4)/(Uи1+2Uи3+Uи5) с выхода устройства 20 деления поступает на входы умножителей 11, 12, с выходов которых напряжения (Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5) и (Uи2+Uи4)(Uи3+Uи5) / (Uи1+2Uи3+Uи5) поступают на входы сумматоров 18, 19 соответственно. С выходов сумматоров 18, 19 напряжения (Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5)-Uи3 и Uи4-(Uи2+Uи4)(Uи3+Uи5)/(Uи1+2Uи3+Uи5) поступают на входы умножителей 13, 14, на выходах которых выделяются напряжения Umcosφи1= 0,5ω Ти[(Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5)-Uи3] и Umsin φи1 = 0,5 ω Tи[Uи4-(Uи2+Uи4)х(Uи3+Uи5)/(Uи1+2Uи3+Uи5)] соответственно. Напряжения Umcosφи1 и Umsinφи1 c выходов умножителей 13, 14 поступают на входы регистров 21, 22. На выходе элемента 10 задержки формируется импульсный сигнал, задержанный относительно последнего импульса на выходе 5 DMS4, причем значение времени задержки определяется временем протекания переходных процессов в сумматорах 15-19, умножителях 11-14, устройстве 20 деления. Выходной сигнал элемента 10 задержки записывает информацию Umсos φи1, Umsin φи1, в регистры 21, 22 соответственно и одновременно сбрасывает значения, записанные в накапливающих сумматорах 5-9. Процесс повторяется.From the output of GI1, clock pulses are fed to the ADC2 clock input, counter input 3, and information input DMS4. A voltage is supplied to the ADC2 information input (Fig. 2), and digital values U (nT 1 ) of this voltage with a sampling interval T 1 allocated to the information inputs of accumulating adders 5-9 are allocated at its output. Clock pulses coming from the output of GI1 at time intervals 0-Ti, TT-T + T and , 2T-2T + T and , 3T-3T + T and , 4T-4T + T and (Fig. 2) to the information input DMS4 pass to outputs 1, 2, 3, 4, 5, respectively, depending on the address signal at the address input DMS4 coming from the output of counter 3. The signals from outputs 1, 2, 3, 4, 5 DMS4 go to the clock inputs of the accumulating adders, which allow you to record the signals coming from the output of the ADC2, in the accumulating adders 5, 6, 7, 8, 9, respectively. Signal Integral Values
U and 1 =
Figure 00000002
U (nT 1 ); U and 2 =
Figure 00000003
U (nT 1 ); U u3 =
Figure 00000004
U (nT 1 );
U and 4 =
Figure 00000005
U (nT 1 ); U and 5 =
Figure 00000006
U (nT 1 ), where r = T and / T 1 is even; r 1 = T / T 1 , from the outputs of accumulating adders 5, 6, 7, 8, 9 are fed to the inputs of the adder 16, adder 15, adders 16, 17, 18, adders 15, 19, adders 16, 17, respectively. The voltage U and 2 + U and 4 from the output of the adder 15 is supplied to the inputs of the division device 20 and the multiplier 11. The voltage U and 1 + 2U and 3 + U and 5 (here the term 2U and 3 is formed by shifting it to the higher order) from the output of the adder 16 is fed to the input of the device 20 divisions, and the voltage U and 3 + U and 5 from the output of the adder 17 is fed to the input of the multiplier 12. The voltage (U and 2 + U and 4 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) from the output of the 20 division device is supplied to the inputs of the multipliers 11, 12, from the outputs of which the voltages (U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) and (U and 2 + U and 4 ) (U and 3 + U and 5 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) arrive at the inputs of adders 18, 19 with responsibly. From the outputs of the adders 18, 19 voltage (U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5) -U and 3 and U and 4 - (U and 2 + U and 4 ) (U and 3 + U and 5 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5) are fed to the inputs of the multipliers 13, 14, at the outputs of which the voltages U m cosφ and 1 = 0,5ω T and [(U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) -U u3 ] and U m sin φ u1 = 0.5 ω T and [U u4 - (U u2 + U u4 ) x (U u3 + U u5 ) / (U u1 + 2U u3 + U u5 )] respectively . The voltages U m cosφ and 1 and U m sinφ and 1 from the outputs of the multipliers 13, 14 are fed to the inputs of the registers 21, 22. At the output of the delay element 10, a pulse signal is generated, delayed relative to the last pulse at the output 5 of DMS4, and the value of the delay time is determined by the transition time processes in adders 15-19, multipliers 11-14, device 20 division. The output signal of the delay element 10 records information U m cos φ and 1 , U m sin φ and 1 , in the registers 21, 22, respectively, and simultaneously resets the values recorded in the accumulating adders 5-9. The process is repeated.

Действие предлагаемого устройства основано на решении системы уравнений

Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
представляющих интегралы напряжения U в виде суммы затухающей апериодической Uoe-αt и гармонической Umsin( ωt+ φи1) составляющих, причем интегрирование производится за время Tи= 10 мс, а интервалы интегрирования Ти для значений Uи1, Uи2, Uи3, Uи4, Uи5 сдвинуты относительно друг друга на интервал Т= 5 мс (фиг. 2). Решение системы уравнений (1) относительно ортогональных составляющих имеет вид
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Очевидно, что выражения (2), являющиеся корнями системы уравнений (1), имеют мес-то практически при всех значениях параметров Uo, α , Um, φи1.The action of the proposed device is based on solving a system of equations
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
representing the voltage integrals U in the form of the sum of the damped aperiodic U o e -αt and harmonic U m sin (ωt + φ и1 ) components, moreover, integration is carried out in a time T and = 10 ms, and integration intervals T are also for values of U and 1 , U and 2 , U and 3 , U and 4 , U and 5 are shifted relative to each other by the interval T = 5 ms (Fig. 2). The solution of the system of equations (1) with respect to the orthogonal components has the form
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Obviously, expressions (2), which are the roots of the system of equations (1), occur at almost all values of the parameters U o , α, U m , φ and 1 .

Достоверность соотношений (2) подтверждена расчетами на программируемом микрокалькуляторе МК -61. Так, например, согласно прототипу при Um1= Uo= 1 В, φи1 = = 1 рад. , Т1= 1 мс, α = 200 с-1приведенная погрешность измерения ортогональных составляющих Umsin φи1и Umcos φи1 равна 32 и 51% , а при φи1= 3 рад. , Т1= 1 мс, α = 50 с-1 эти погрешности равны 15 и 100% соответственно. При использовании формул (2) погрешность вычислений отсутствует. При этом расчеты по предлагаемым формулам (1), (2) производились при наличии второй гармоники Um2sin(2ωt+φи2) в напряжении u (фиг. 2), интегральное значение которой равно нулю при Ти= 10 мс. (56) 1. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для Вузов. - М. : Энергоатомиздат, 1984, с. 520, с. 266-268.Reliability of relations (2) is confirmed by calculations on a MK -61 programmable calculator. So, for example, according to the prototype at U m1 = U o = 1 V, φ and 1 = 1 rad. , T 1 = 1 ms, α = 200 s -1 reduced error of measurement of the orthogonal components U m sin φ u1 and U m cos φ u1 is 32 and 51%, and for φ u1 = 3 rad. , T 1 = 1 ms, α = 50 s -1 these errors are 15 and 100%, respectively. When using formulas (2), there is no calculation error. Moreover, the calculations according to the proposed formulas (1), (2) were performed in the presence of the second harmonic U m2 sin (2ωt + φ and 2 ) at voltage u (Fig. 2), the integral value of which is zero at T and = 10 ms. (56) 1. Fedoseev A.M. Relay protection of electric power systems. Relay protection of networks: Textbook. manual for universities. - M.: Energoatomizdat, 1984, p. 520, p. 266-268.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ГАРМОНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЗВЕСТНОЙ ЧАСТОТЫ из его суммы с апеpиодической составляющей, содеpжащее два умножителя, аналого-цифpовой пpеобpазователь, генеpатоp импульсов, элемент задеpжки, два накапливающих сумматоpа, два pегистpа, пpичем выход генеpатоpа импульсов соединен с синхpовходом аналого-цифpового пpеобpазователя, выход котоpого соединен с инфоpмационным входом пеpвого накапливающего сумматоpа, выход элемента задеpжки соединен с входами записи pегистpов, выходы пеpвого и втоpого pегистpов соединены с соответствующими выходами устpойства, отличающееся тем, что, в него введены счетчик импульсов, демультиплексоp, тpи накапливающих сумматоpа, два умножителя, пять сумматоpов, элемент деления, пpичем инфоpмационный вход аналого-цифpового пpеобpазователя соединен с входом устpойства, выход генеpатоpа импульсов соединен с инфоpмационным входом демультиплексоpа и входом счетчика импульсов, выход котоpого подключен к адpесным входам демультиплексоpа, с пеpвого по пятый выходы демультиплексоpа соединены с синхpовходами соответствующих накапливающих сумматоpов, инфоpмационные входы с втоpого по пятый накапливающих сумматоpов соединены с выходом аналого-цифpового пpеобpазователя, пятый выход демультиплексоpа соединен с входом элемента задеpжки, выход котоpого соединен с входами сбpоса накапливающих сумматоpов, выходы втоpого и четвеpтого накапливающих сумматоpов соединены с входами пеpвого сумматоpа, а выходы пеpвого, тpетьего и пятого накапливающих сумматоpов соединены с входами втоpого сумматоpа, выходы тpетьего и пятого накапливающих сумматоpов соединены с входами тpетьего сумматоpа, выходы пеpвого и втоpого сумматоpов соединены с входами элемента деления, выход котоpого соединен с пеpвыми входами пеpвого и втоpого умножителей, втоpые входы котоpых соединены с выходами пеpвого и тpетьего сумматоpов соответственно, выходы пеpвого и втоpого умножителей соединены с пеpвыми входами четвеpтого и пятого сумматоpов, втоpые входы котоpых соединены с выходами тpетьего и четвеpтого накапливающих сумматоpов соответственно, выходы четвеpтого и пятого сумматоpов соединены с входами тpетьего и четвеpтого умножителей соответственно, выходы котоpых соединены с инфоpмационными входами пеpвого и втоpого pегистpов соответственно. Highlighter orthogonal component harmonic voltage known frequency of its amount with apepiodicheskoy component sodepzhat two multiplier, analog-DIGITAL Transmitter, paralleling points pulses the delay the element, two collecting summatopa two registers, ppichem pulse output of generators connected to sinhpovhodom analog-DIGITAL Transmitter yield which is connected to the information input of the first accumulating adder, the output of the delay element is connected to the inputs of recording registers, the outputs of the first and second registers connected to the corresponding outputs of the device, characterized in that it includes a pulse counter, a demultiplexer, three accumulators, two multipliers, five adders, a division element, and the information input of the analog-digital converter is connected to the input of the device demultiplexer input and pulse counter input, the output of which is connected to the address inputs of the demultiplexer, from the first to fifth outputs of the demultiplexer are connected to the clock inputs of the corresponding of accumulating sums, information inputs from the second to fifth accumulating sums are connected to the output of an analog-to-digital converter, the fifth output of the demultiplexer is connected to the input of the delay element, the output of which is connected to the inputs of the reset accumulating sums of the total the outputs of the first, third and fifth accumulating adders are connected to the inputs of the second adder, the outputs of the third and fifth accumulating adders are connected to the inputs of the third ummatora, the outputs of the first and second totalizers are connected to the inputs of the division element, the output of which is connected to the first inputs of the first and second multipliers, the second inputs of which are connected to the outputs of the first and third sums of the fourth, fourth and fourth the second inputs of which are connected to the outputs of the third and fourth accumulating adders, respectively, the outputs of the fourth and fifth adders are connected to the inputs of the third and fourth multipliers, respectively but outputs eccentricity infopmatsionnymi coupled to inputs of first and second type of registers, respectively.
SU5017105 1991-07-22 1991-07-22 Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency RU2010241C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017105 RU2010241C1 (en) 1991-07-22 1991-07-22 Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017105 RU2010241C1 (en) 1991-07-22 1991-07-22 Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010241C1 true RU2010241C1 (en) 1994-03-30

Family

ID=21591844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5017105 RU2010241C1 (en) 1991-07-22 1991-07-22 Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010241C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930001296B1 (en) Filtering device
CA1054720A (en) Analog-to-digital conversion apparatus
US4291377A (en) Apparatus for measuring electrical power
US3696235A (en) Digital filter using weighting
EP0058050B1 (en) Measuring method
US3689750A (en) Phase-independent digital correlator for use in radar systems
RU2010241C1 (en) Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency
RU2010240C1 (en) Device for measurement of orthogonal components of voltage
RU2028623C1 (en) Method for determining voltage dc component
RU2074397C1 (en) Digital meter of active power
RU2110145C1 (en) Linear frequency-modulated signal shaper
RU2099721C1 (en) Phase shift measurement method and device for its realization
RU2404438C1 (en) Signal real-time analysis device
SU822075A1 (en) Digital phase meter
SU723585A1 (en) Analogue-digital filter
SU1040432A1 (en) Phase shift meter (its versions)
SU928252A1 (en) Method and device for measuring phase shift
SU1020781A1 (en) Digital phase meter (its versions)
SU686034A1 (en) Multichannel digital smoothing device
SU1541531A2 (en) Digital phase meter
RU2046360C1 (en) Device for measuring phase shift between two signals
SU1083361A1 (en) Phase-sensitive voltage-to-number converter
SU767664A1 (en) Digital phase meter
SU1686600A1 (en) Device for symmetrization current in three-phase networks
SU1700490A1 (en) Interpolation peak detector