RU2096788C1

RU2096788C1 - Statistic analyzer of quality of electric power characteristics

Info

Publication number: RU2096788C1
Application number: RU93052431A
Authority: RU
Inventors: Олег Владимирович Птицын
Original assignee: Олег Владимирович Птицын
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: electric instruments, in particular, statistic monitoring of voltage alternation. SUBSTANCE: device has converter of input signal to direct voltage, multiple-threshold comparator, channels which have counters and commutators, control unit, statistic processing unit, sample interval setter and unit which calculates statistic moments. Multiple-threshold comparator is designed as generator of set of reference voltage levels and threshold gates. Statistic processing unit has converter of instantaneous voltage levels to digital code, first delay gate, first flip-flop, first group of AND gates, counter of samples number, first squarer, first code adder, second code adder, second delay gate, second flip-flop, first code multiplication circuit, second and third groups of AND gates, reverse counter, second squarer, code subtraction circuit, second code multiplication circuit, first and second code dividing circuits, control input and outputs. unit which calculates statistic moments, sample interval setter and corresponding connections are introduced to accomplish the goal of invention. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике электроизмерений, может быть использовано для контроля качества электроэнергии, например для статистического контроля отклонений напряжения, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авторском свидетельстве СССР N 1223156, кл. G 01R 19/165, 21.06.84. The invention relates to techniques for electrical measurements, can be used to control the quality of electricity, for example, for statistical control of voltage deviations, and is an improvement of the known device described in the USSR copyright certificate N 1223156, class. G 01R 19/165, 06/21/84.

По основному изобретению известен статистический анализатор качества параметров электрической энергии, содержащий преобразователь, многопредельный блок сравнения с n выходами и n каналов, состоящих из счетчиков и коммутаторов, блок управления и блок статистической обработки, состоящий из линейных индикаторов. According to the main invention, there is known a statistical analyzer of the quality of electric energy parameters, comprising a converter, a multi-limit comparison unit with n outputs and n channels consisting of counters and switches, a control unit and a statistical processing unit consisting of linear indicators.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как устройство позволяет формировать только гистограмму распределения отклонений напряжения и не позволяет аппаратурным путем определять численные значения статистических моментов: математического ожидания и дисперсии, например, отклонений напряжения. A disadvantage of the known device is limited functionality, since the device only allows you to generate a histogram of the distribution of voltage deviations and does not allow the hardware to determine the numerical values of statistical moments: mathematical expectation and variance, for example, voltage deviations.

Решение технической задачи, а именно расширение функциональных возможностей устройства, достигается тем, что в статистический анализатор качества параметров электрической энергии, содержащий преобразователь входного сигнала в постоянное напряжение, выход которого соединен с входом многопредельного блока сравнения с n выходами, n каналов, состоящих из счетчиков и соединенных с их входами коммутаторов, блок управления и блок статистической обработки, состоящий из линейных индикаторов, каждый из которых подключен к выходу одного из счетчиков, введены блок вычисления статистических моментов, информационный вход которого объединен с входом многопредельного блока сравнения, а вход управления подключен к выходу блока управления, и задатчик интервалов выборки, связанный с входом блока управления, причем блок вычисления статистических моментов выполнен в виде двух элементов задержки, трех групп элементов И, двух триггеров, двух квадратов, двух сумматоров кодов, счетчика числа выборок, двух схем умножения кодов, схемы вычитания кодов, реверсивного счетчика, двух схем деления кодов и преобразователя мгновенных значений напряжения в цифровой код, информационный вход которого является информационным входом блока вычисления статистических моментов, вход управления которого объединен со счетным входом сложения реверсивного счетчика, входом счетчика числа выборок, входом первого элемента задержки, входом запуска преобразователя мгновенных значений напряжения в цифровой код, выходом связанного с первым входом первой группы элементов И, второй, третий входы и выход которого соединены с выходом первого элемента задержки, выходом первого триггера и входом первого сумматора, объединенного с входом первого квадратора, выходом подключенного к входу второго сумматора, выход которого и выход первого сумматора подключены соответственно к второму входу первой схемы умножения кодов и первому входу второй группы элементов И, второй вход которой объединен с вторым входом третьей группы элементов И и подключен к выходу второго триггера, вход сброса которого объединен с входом сброса первого триггера, счетным входом вычитания реверсивного счетчика и присоединен к выходу второго элемента задержки, входом объединенного с входом установки второго триггера и подключенного к выходу переполнения счетчика числа выборок, информационный выход которого подключен одновременно к входу делителя первой схемы деления кодов, первому входу второй схемы умножения кодов и первому входу первой схемы умножения кодов, выходом присоединенной к первому входу третьей группы элементов И, выход которой связан с входом уменьшаемого схемы вычитания кодов, входом вычитаемого и выходом подключенной соответственно к выходу второго квадратора и входу делимого второй схемы деления кодов, входом делителя связанной с выходом второй схемы умножения кодов, а выходом объединенной с вторым выходом блока вычисления статистических моментов, первый выход которого объединен с выходом первой схемы деления кодов, вход делимого которой объединен с входом второго квадратора и подключен к выходу второй группы элементов И, причем выход реверсивного счетчика присоединен к второму входу второй схемы умножения кодов. The solution to the technical problem, namely the expansion of the device’s functionality, is achieved by the fact that a statistical analyzer of the quality of electric energy parameters contains an input signal to DC voltage converter, the output of which is connected to the input of a multi-limit comparison unit with n outputs, n channels consisting of counters and commutators connected to their inputs, a control unit and a statistical processing unit, consisting of linear indicators, each of which is connected to the output of one of the accounts Chikov, a statistical moments calculation unit has been introduced, the information input of which is combined with the input of the multi-limit comparison unit, and the control input is connected to the output of the control unit, and a sampling interval adjuster associated with the input of the control unit, and the statistical moments calculation unit is made in the form of two delay elements, three groups of AND elements, two triggers, two squares, two code adders, a counter of the number of samples, two codes multiplication schemes, a code subtraction scheme, a reversible counter, two division schemes codes and a converter of instantaneous voltage values to a digital code, the information input of which is an information input of a statistical moments calculation unit, the control input of which is combined with a counting input of addition of a reversible counter, an input of a counter of the number of samples, an input of the first delay element, an input to start a converter of instantaneous voltage values to digital code, the output associated with the first input of the first group of elements AND, the second, third inputs and the output of which are connected to the output of the first element and the delay, by the output of the first trigger and the input of the first adder, combined with the input of the first quadrator, by the output connected to the input of the second adder, the output of which and the output of the first adder are connected respectively to the second input of the first code multiplication circuit and the first input of the second group of elements AND, the second input of which combined with the second input of the third group of AND elements and connected to the output of the second trigger, the reset input of which is combined with the reset input of the first trigger, the counting input of the subtraction of the reverse counter, etc. and connected to the output of the second delay element, the input combined with the installation input of the second trigger and connected to the overflow output of the counter of the number of samples, the information output of which is connected simultaneously to the input of the divider of the first code division circuit, the first input of the second code multiplication circuit and the first input of the first code multiplication circuit, the output connected to the first input of the third group of AND elements, the output of which is connected to the input of the reduced code subtraction circuit, the input of the subtracted and the output of the connected corresponding to the output of the second quadrator and the input of the divisible second code division circuit, the input of the divider associated with the output of the second code multiplication circuit, and the output combined with the second output of the statistical moments calculation unit, the first output of which is combined with the output of the first code division circuit, the dividend input of which is combined with the input of the second quadrator and is connected to the output of the second group of AND elements, and the output of the reverse counter is connected to the second input of the second code multiplication circuit.

Сущность изобретения состоит в расширении функциональных возможностей путем преобразования мгновенных значений напряжения, пропорционального контролируемому, в цифровые коды, последующей обработке этих кодов и автоматическом вычислении значений математического ожидания и дисперсии отклонений напряжения. Заявляемое техническое решение отличается от известного устройства тем, что дополнительно содержит блок вычисления статистических моментов, состоящий из двух элементов задержки, трех групп элементов И, двух триггеров, двух квадраторов, двух сумматоров, счетчика числа выборок, двух схем умножения кодов, схемы вычитания кодов, реверсивного счетчика, двух схем деления кодов и преобразователя мгновенных значений напряжения в цифровой код, а также задатчик интервалов выборки и соответствующие связи. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". The essence of the invention is to expand the functionality by converting instantaneous voltage values proportional to the controlled into digital codes, subsequent processing of these codes and automatic calculation of the values of the mathematical expectation and variance of voltage deviations. The claimed technical solution differs from the known device in that it further comprises a unit for calculating statistical moments, consisting of two delay elements, three groups of AND elements, two triggers, two quadrants, two adders, a counter of the number of samples, two code multiplication schemes, code subtraction schemes, a reversible counter, two schemes for dividing codes and a converter for instantaneous voltage values into a digital code, as well as a dial interval selector and associated communications. These differences allow us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого технического решения с другими решениями показывает, что в научно-технической литературе не обнаружено устройств с такой совокупностью новых блоков, их конструктивным выполнением и соответствующими связями. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed technical solution with other solutions shows that in the scientific and technical literature there are no devices with such a totality of new blocks, their constructive implementation and corresponding connections. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "significant differences".

Суть измерения статистических моментов состоит в следующем. The essence of measuring statistical moments is as follows.

Если случайный процесс изменения напряжения U_x(t) представить совокупностью мгновенных значений i-ых реализаций U_xi(t), то для определения математического ожидания M[U(t)] и дисперсии D[U(t)] отклонений напряжения можно использовать линейные несмещенные оценки

, формируемые из дискретных выборок реализации U_xi(t) случайного процесса U_x(t).If the random process of changing the voltage U _x (t) is represented by the set of instantaneous values of the ith implementation U _xi (t), then to determine the mathematical expectation M [U (t)] and the variance D [U (t)] of the voltage deviations, linear unbiased estimates

formed from discrete samples of the implementation U _xi (t) of the random process U _x (t).

Для построения оценок

воспользуемся методом моментов, который в качестве оценки для математического ожидания отклонений напряжения дает выборочное среднее

где N_i цифровой код i-ой реализации мгновенного значения напряжения U_xi(t),

m объем выборки,
а для дисперсии отклонений напряжения выборочную дисперсию

Однако оценка (2) не является несмещенной. Смещение оценки для дисперсии дает систематическую погрешность измерения этой характеристики.To build ratings

we use the method of moments, which gives a sample mean as an estimate for the mathematical expectation of voltage deviations

where N _{i is the} digital code of the i-th implementation of the instantaneous voltage value U _xi (t),

m sample size
and for the variance of the voltage deviations, the selective variance

However, estimate (2) is not unbiased. The bias of the estimate for the variance gives a systematic error in the measurement of this characteristic.

Оценка для дисперсии будет несмещенной, если математическое ожидание этой оценки совпадает с истинным значением дисперсии D. Можно показать, что

.The estimate for the variance will be unbiased if the mathematical expectation of this estimate coincides with the true value of the variance D. It can be shown that

.

Для построения несмещенной оценки дисперсии отклонений напряжения выразим оценку (2) через второй начальный момент и введем поправочный коэффициент в виде числа

Тогда получим

Оценка (3) для дисперсии отклонений напряжения будет несмещенной и, следовательно, состоятельной.To construct an unbiased estimate of the variance of the voltage deviations, we express estimate (2) in terms of the second initial moment and introduce a correction factor in the form of a number

Then we get

The estimate (3) for the variance of the voltage deviations will be unbiased and, therefore, consistent.

На фиг. 1 представлена функциональная схема статистического анализатора качества параметров электрической энергии, на фиг. 2 функциональная схема блока вычисления статистических моментов. In FIG. 1 is a functional diagram of a statistical analyzer of the quality of parameters of electric energy, FIG. 2 is a functional block diagram for calculating statistical moments.

Статистический анализатор качества параметров электрической энергии содержит преобразователь 1 входного сигнала в постоянное напряжение, выход которого соединен с входом многопредельного блока 2 сравнения с n выходами, n каналов, состоящих из счетчиков 3 и соединенных с их входами коммутаторов 4, блок 5 управления, блок 8 статистической обработки, задатчик 10 интервалов выборки и блок 11 вычисления статистических моментов. The statistical analyzer of the quality of parameters of electric energy contains a converter 1 of the input signal into a direct voltage, the output of which is connected to the input of the multi-limit block 2 of comparison with n outputs, n channels, consisting of counters 3 and connected to their inputs of the switches 4, control unit 5, statistical unit 8 processing unit 10 sampling intervals and block 11 calculation of statistical moments.

Многопредельный блок 2 сравнения выполнен из формирователя 6 шкалы опорных напряжений с n выходами и n пороговых элементов 7 с прямым и инверсным выходами, первый вход каждого из которых подключен к одному из выходов формирователя 6 шкалы опорных напряжений, а вторые объединены с входом многопредельного блока 2 сравнения. The multi-limit comparison block 2 is made of a voltage reference scaler 6 with n outputs and n threshold elements 7 with direct and inverse outputs, the first input of each of which is connected to one of the outputs of the voltage reference scaler 6, and the second are combined with the input of the multi-limit comparison block 2 .

Коммутаторы 4 выполнены в виде трехвходовых элементов И, первый вход каждого из которых подключен к инверсному выходу порогового элемента 7 данного канала, второй вход к прямому выходу порогового элемента старшего по шкале опорных напряжений канала, а третьи входы элементов И соединены с выходом блока 5 управления. Блок 5 управления может быть выполнен, например, в виде управляемого генератора тактовых импульсов. The switches 4 are made in the form of three-input elements And, the first input of each of which is connected to the inverse output of the threshold element 7 of this channel, the second input to the direct output of the threshold element of the highest channel on the reference voltage scale, and the third inputs of the elements And are connected to the output of the control unit 5. The control unit 5 can be performed, for example, in the form of a controlled clock generator.

Блок 8 статистической обработки предназначен для формирования гистограммы и состоит из линейных индикаторов 9, каждый из которых подключен к одному из счетчиков 3. The statistical processing unit 8 is intended for the formation of a histogram and consists of linear indicators 9, each of which is connected to one of the counters 3.

Задатчик 10 интервалов выборки служит для регулирования интервалов выборки и может быть выполнен, например, в виде таймера, выход которого подключен к входу блока 5 управления. The controller 10 sampling intervals is used to control sampling intervals and can be performed, for example, in the form of a timer, the output of which is connected to the input of the control unit 5.

Блок 11 вычисления статистических моментов (фиг.2) реализует алгоритмы (1) и (3) получения оценок для математического ожидания и дисперсии отклонений напряжения. Вход управления и информационный вход блока 11 связаны соответственно с выходом блока 5 управления и выходом преобразователя 1. Блок 11 вычисления статистических моментов содержит преобразователь 12 мгновенных значений напряжения в цифровой код, первый элемент задержки 13, первый триггер 14, первую группу 15 элементов И, счетчик 16 числа выборок, первый квадратор 17, первый сумматор 18 кодов, второй сумматор 19 кодов, второй элемент задержки 20, второй триггер 21, первую схему 22 умножения кодов, вторую группу 23 и третью группу 24 элементов И, реверсивный счетчик 25, второй квадратор 26, схему 27 вычитания кодов, вторую схему 28 умножения кодов, первую схему 29 и вторую схему 30 деления кодов. Block 11 calculation of statistical moments (figure 2) implements algorithms (1) and (3) for obtaining estimates for the mathematical expectation and variance of voltage deviations. The control input and information input of block 11 are connected respectively with the output of control block 5 and the output of converter 1. Block 11 of calculating statistical moments contains a converter 12 of instantaneous voltage values into a digital code, a first delay element 13, a first trigger 14, a first group of 15 And elements, a counter 16 the number of samples, the first quadrator 17, the first adder 18 codes, the second adder 19 codes, the second delay element 20, the second trigger 21, the first circuit 22 multiplying codes, the second group 23 and the third group of 24 elements And, reversible a counter 25, a second quadrator 26, a code subtraction circuit 27, a second code multiplication circuit 28, a first circuit 29 and a second code division circuit 30.

Триггеры 14 и 21 выполнены в виде RS-триггеров. Первая группа 15 элементов И имеет три входа, а вторая и третья группы 23 и 24 элементов И - два входа. Счетчик 16 числа выборок выполнен на m импульсов и имеет кодовый выход и выход переполнения счетчика. Triggers 14 and 21 are made in the form of RS-triggers. The first group of 15 And elements has three inputs, and the second and third groups of 23 and 24 And elements have two inputs. The counter 16 of the number of samples is made on m pulses and has a code output and a counter overflow output.

Блок 11 имеет информационный вход 31, вход 32 управления, первый из которых объединен с входом многопредельного блока 2 сравнения, а второй вход 32 подключен к выходу блока 5 управления, и выходы 33, 34. Выход 33 объединен с выходом первой схемы 29 деления кодов, а второй с выходом второй схемы 30 деления кодов. Block 11 has an information input 31, control input 32, the first of which is combined with the input of the multi-limit comparison unit 2, and the second input 32 is connected to the output of the control unit 5, and outputs 33, 34. Output 33 is combined with the output of the first code division circuit 29, and the second with the output of the second circuit 30 code division.

Блок 11 вычисления статистических моментов работает следующим образом. Block 11 calculation of statistical moments works as follows.

В исходном состоянии триггеры 14 и 21, счетчики 16 и 25, сумматоры 18 и 19 находятся в нулевом состоянии. Блок 11 подготовлен к выполнению процедуры измерения, состоящей на m циклов. In the initial state, triggers 14 and 21, counters 16 and 25, adders 18 and 19 are in the zero state. Block 11 is prepared to perform a measurement procedure consisting of m cycles.

При поступлении сигнала ПУСК на S-вход триггера 14 осуществляется его перевод в единичное состояние, обеспечивая присутствие логической "1" на третьем входе группы 15 элементов И. С приходом первого из m импульсов по входу 32 на вход управления преобразователя 12 осуществляется его запуск на преобразование мгновенного значения напряжения, присутствующего на входе 31, в цифровой код N₁.When the start signal arrives at the S-input of the trigger 14, it is put into a single state, ensuring the presence of logical "1" at the third input of the group of 15 elements I. With the arrival of the first of m pulses at input 32 to the control input of converter 12, it is launched for conversion the instantaneous value of the voltage present at input 31 to the digital code N ₁ .

Одновременно с этим импульс управления поступает на вход элемента 13, вход счетчика 16 и счетный вход сложения реверсивного счетчика 25. Импульс управления повторяется на выходе элемента 13 и поступает на второй вход первой группы 15 элементов И с временной задержкой, равной времени преобразования мгновенного значения напряжения U₁(t) в цифровой код N₁, осуществляемый в преобразователе 12. С приходом первого из импульсов управления на второй вход первой группы 15 элементов И код N₁ повторяется на ее выходе и вводится одновременно в квадратор 17 и сумматор 18 кодов. После выполнения операции квадрирования в квадраторе 17 код N₁ ² вводится во второй сумматор 19. При этом в счетчике 16 и реверсивном счетчике 25 записывается единица. Первый цикл процедуры измерения завершен.At the same time, the control pulse enters the input of element 13, the input of the counter 16 and the counting input of addition of the reverse counter 25. The control pulse is repeated at the output of element 13 and enters the second input of the first group of 15 elements And with a time delay equal to the conversion time of the instantaneous voltage value U ₁ (t) into a digital code N _1, implemented in the transmitter 12. With the arrival of the first control pulse to the second input of the first group 15 elements and code N ₁ repeated at its output and input simultaneously squarer 17 and ummator 18 codes. After completing the squaring operation in quadrator 17, code N ₁ ² is entered into the second adder 19. At the same time, one is written in counter 16 and in reverse counter 25. The first cycle of the measurement procedure is completed.

Через время, определяемое задатчиком 10, его выходной импульс осуществляет запуск блока 5 управления во втором цикле процедуры измерения. Работа блока 11 во втором и последующих циклах процедуры измерения происходит аналогично описанной в первом цикле. After the time determined by the setter 10, its output pulse starts the control unit 5 in the second cycle of the measurement procedure. The operation of block 11 in the second and subsequent cycles of the measurement procedure is similar to that described in the first cycle.

За время T поступления m импульсов в сумматоре 18 будет накоплена сумма

, а в сумматоре 19

, первая из которых поступает на первый вход второй группы 23 элементов И, а вторая на второй вход первой схемы 22 умножения кодов.During the time T of the arrival of m pulses in the adder 18, the sum will be accumulated

, and in the adder 19

the first of which goes to the first input of the second group of 23 AND elements, and the second to the second input of the first code multiplying circuit 22.

При достижении числа m импульсов, равного объему выборки, в счетчике 16 и реверсивном счетчике будет зафиксирован код числа m. При этом на кодовом выходе счетчика 16 будет присутствовать код числа m, а на выходе переполнения будет сформирован импульс, который установит по S-входу второй триггер 21 в единичное состояние и через элемент 20 задержки поступает на счетный вход вычитания реверсивного счетчика 25, на выходе которого будет присутствовать код числа (m-1). В то же время код числа m одновременно поступает на первые входы умножения схем 22, 28 умножения и вход делителя первой схемы 29 деления кодов. В результате выполнения операции умножения, осуществляемой схемой 22, на ее выходе появляется код числа

, который поступает на первый вход третьей группы 24 элементов И. При этом логическая "1", поступив с выхода триггера 21 на первые входы групп 23 и 24 элементов И, разрешает, во-первых, поступление кода суммы

в квадратор 26 и вход делимого схемы 29 деления кодов, а во-вторых, разрешает поступление кода

на вход уменьшаемого схемы 27 вычитания. Кроме этого, импульс переполнения счетчика 16 через элемент 20 задержки переводит по R-входу триггеры 14 и 21 в нулевое состояние.Upon reaching the number m of pulses equal to the sample size, the code of the number m will be fixed in the counter 16 and the reverse counter. In this case, a code of the number m will be present on the code output of counter 16, and a pulse will be generated at the overflow output, which will set the second trigger 21 to the single state at the S-input and, through the delay element 20, will be fed to the subtracting input of the reverse counter 25, at the output of which there will be a number code (m-1). At the same time, the code of the number m simultaneously arrives at the first inputs of the multiplication of the multiplication circuits 22, 28 and the input of the divider of the first code division circuit 29. As a result of the multiplication operation carried out by the circuit 22, a code of the number appears on its output

, which goes to the first input of the third group of 24 elements I. Moreover, the logical "1", coming from the output of trigger 21 to the first inputs of the groups of 23 and 24 elements AND, allows, firstly, the receipt of the sum code

into the quadrator 26 and the input of the divisible code division circuit 29, and secondly, it allows the receipt of the code

the input of the reduced circuit 27 subtraction. In addition, the overflow pulse of the counter 16 through the delay element 20 translates the triggers 14 and 21 to the zero state on the R-input.

Код числа (m-1) с выхода реверсивного счетчика 25 поступает на второй вход второй схемы 28 умножения кодов. В результате выполнения операции умножения схемой 28 на ее выходе появляется код числа m(m-1), который поступает на вход делителя второй схемы 30 деления кодов. The number code (m-1) from the output of the reverse counter 25 is supplied to the second input of the second code multiplying circuit 28. As a result of the multiplication operation by the circuit 28, a code of the number m (m-1) appears at its output, which is input to the divider of the second code division circuit 30.

Одновременно с этим в результате выполнения операции квадрирования, осуществляемой квадратором 26, на его выходе будет зафиксирован код числа

, который поступает на вход вычитаемого схемы 27 вычитания. После выполнения операции вычитания кодов, реализуемой схемой 27 вычитания, на вход делимого второй схемы 30 деления поступает код числа

. Далее в схеме 29 осуществляется деление кода

на код числа m и на выходе 33 фиксируется значение оценки математического ожидания отклонений напряжения.At the same time, as a result of the operation of the squaring carried out by the quadrator 26, the code of the number will be fixed at its output

which is input to the subtracted subtraction circuit 27. After the operation of subtracting codes implemented by the subtraction circuit 27, a number code is input to the dividend second division circuit 30

. Next, in circuit 29, code is divided

on the code of the number m and at the output 33, the value of the estimate of the mathematical expectation of voltage deviations is fixed.

Вместе с тем в схеме 30 выполняется деление кода числа

на код числа m(m-1) и на выходе 34 фиксируется значение оценки дисперсии отклонений напряжения. Процедура измерения завершена.However, in circuit 30, the division of the number code is performed

on the code of the number m (m-1) and at the output 34, the value of the estimation of the variance of the voltage deviations is fixed. The measurement procedure is completed.

Статистический анализатор качества параметров электрической энергии работает следующим образом. A statistical analyzer of the quality of electric energy parameters works as follows.

Входной сигнал преобразуется преобразователем 1 в постоянное напряжение, которое пороговыми элементами 7 сравнивается со шкалой опорных напряжений, формируемых формирователем 6. Сравнение входного сигнала производится со всеми опорными напряжениями одновременно. Пороговые элементы 7 при условии превышения уровня выходного напряжения преобразователя 1 соответствующих опорных напряжений формируют сигнал, например, логической "1" на прямом выходе и логического "0" на инверсном выходе. На выходах пороговых элементов 7, для которых уровень их входного напряжения меньше опорного напряжения, на прямом выходе формируется сигнал логического "0", а на инверсном логической "1". The input signal is converted by the Converter 1 into a constant voltage, which threshold elements 7 are compared with the scale of the reference voltages generated by the shaper 6. The input signal is compared with all the reference voltages simultaneously. The threshold elements 7, provided that the output voltage level of the converter 1 exceeds the corresponding reference voltages, generate a signal, for example, a logical "1" at the direct output and a logical "0" at the inverse output. At the outputs of the threshold elements 7, for which the level of their input voltage is less than the reference voltage, a logical "0" signal is generated at the direct output, and a "1" logic signal at the inverse.

Задатчик 10 интервалов выборки выдает за время T процедуры измерения число m импульсов на запуск блока 5 управления в моменты времени

,
где i 1, 2, m.The controller 10 sampling intervals for the time T of the measurement procedure, the number m of pulses to start the control unit 5 at time

,
where i 1, 2, m.

Блок 5 управления формирует уровни напряжения, принимающие поочередно значения логического "0" и логической "1". Коммутаторы 4, выполненные в виде элемента И, формируют сигналы с уровнем логического "0", если на всех входах присутствуют сигналы уровня логического "0", и логической "1", если хотя бы на одном из входов сигнал с уровнем логической "1". The control unit 5 generates voltage levels, taking alternately the values of logical "0" and logical "1". Switches 4, made in the form of an AND element, generate signals with a logic level of “0” if there are signals of a logic level of “0” at all inputs, and a logic of “1” if a signal with a logic level of “1” is at least one of the inputs .

Счетчики 3 подсчитывают количество импульсов, имеющих уровни логического "0", поступающих с коммутаторов 4. Уровни логического "0" присутствуют на всех входах только того элемента И, который соединен с инверсным выходом порогового элемента 7, опорное напряжение которого является наибольшим из всех опорных напряжений, меньших выходного напряжения преобразователя 1. Counters 3 count the number of pulses having logical “0” levels coming from the switches 4. Logical “0” levels are present at all inputs of only the And element that is connected to the inverse output of the threshold element 7, whose reference voltage is the largest of all reference voltages lower than the output voltage of the converter 1.

Поскольку блок 5 управления формирует импульсное напряжение с изменяющимися логическими уровнями, на вход счетчика 3 в соответствующем канале поступают импульсы, количество которых за определенный период времени указывает на то, что в этот период времени уровень контролируемого напряжения находится между уровнем наибольшего опорного напряжения из всех подключенных к сработавшим пороговым элементам 7 и следующим по величине в сторону увеличения опорным напряжением. На входах всех трехвходовых элементов И, подключенных к инверсным выходам пороговых элементов 7 с меньшими напряжениями, не может быть одновременно сигналов с уровнем логического "0", так как на их входы, подключенные к прямым входам сработавших пороговых элементов 7, постоянно подаются сигналы с уровнем логической "1". Таким образом, импульсы с уровнем логического "0" фиксируются только счетчиком 3, связанным с пороговым элементом 7, имеющим опорное напряжение, наиболее близкое снизу к выходному напряжению преобразователя 1, пропорциональному входному сигналу. При изменении уровня входного сигнала, приводящем к изменению выходного напряжения преобразователя 1 по сравнению с опорными напряжениями формирователя 6, сигналы с уровнем логического "0" появляются на всех входах одновременно у другого трехвходового элемента И и работает другой счетчик 3. Выходные сигналы со счетчиков 3 поступают на линейные индикаторы 9, которые представляют информацию, накопленную в каждом счетчике в визуальной форме, а все вместе они формируют гистограмму распределения амплитуды входного сигнала по фиксированным уровням за определенный период T времени процедуры измерения, отражающую качество входного сигнала. Since the control unit 5 generates a pulse voltage with changing logical levels, pulses are received at the input of the counter 3 in the corresponding channel, the number of which for a certain period of time indicates that at this time the level of the monitored voltage is between the level of the highest reference voltage of all connected to triggered threshold elements 7 and the next largest in the direction of increasing the reference voltage. At the inputs of all three-input AND elements connected to the inverse outputs of threshold elements 7 with lower voltages, there can be no signals with a logic level of “0” at the same time, since their inputs, connected to the direct inputs of triggered threshold elements 7, constantly receive signals with a level logical "1". Thus, pulses with a logic level of "0" are recorded only by a counter 3 connected to a threshold element 7 having a reference voltage closest to the output voltage of the converter 1, which is proportional to the input signal. When the level of the input signal changes, leading to a change in the output voltage of the converter 1 compared to the reference voltages of the driver 6, signals with a logic level of "0" appear on all inputs simultaneously at the other three-input element And another counter 3 works. The output signals from counters 3 are received to linear indicators 9, which represent the information accumulated in each counter in visual form, and together they form a histogram of the distribution of the amplitude of the input signal over a fixed ur vnyam for a certain period of time T measurement procedure, reflecting the quality of the input signal.

Одновременно с этим постоянное напряжение, пропорциональное входному сигналу U_x(t), с выхода преобразователя 1 поступает на информационный вход 31 блока 11 вычисления статистических моментов, а на его управляющий вход 32 поступают импульсы управления различного уровня, формируемые блоком 5 управления.At the same time, a constant voltage proportional to the input signal U _x (t), from the output of the converter 1 is supplied to the information input 31 of the statistical moment calculation unit 11, and control pulses of various levels generated by the control unit 5 are supplied to its control input 32.

В результате выполнения в блоке 11 вычисления статистических моментов алгоритмов (1) и (3) к окончанию времени T процедуры измерения на выходе 33 и выходе 34 будут присутствовать коды оценок соответственно математического ожидания

и дисперсии

отклонений напряжения, характеризующих совместно с гистограммой качество входного сигнала. Процедура измерения статистических моментов завершается.As a result of performing in block 11 the calculation of the statistical moments of algorithms (1) and (3) by the end of time T of the measurement procedure, output codes 33 and output 34 will contain codes of estimates, respectively, of the mathematical expectation

and variance

voltage deviations, characterizing together with the histogram the quality of the input signal. The procedure for measuring statistical moments is completed.

Таким образом, введение в известный статистический анализатор качества параметров электрической энергии блока вычисления статистических моментов, задатчика интервалов выборки и соответствующих связей позволяет не только формировать гистограмму, но и представлять в цифровой форме оценки математического ожидания и дисперсии отклонений напряжения, что подтверждает решение технической задачи, заключающейся в расширении функциональных возможностей. Thus, the introduction into the well-known statistical analyzer of the quality of the electric energy parameters of the unit for calculating statistical moments, the setter of sampling intervals and the corresponding relationships allows not only to form a histogram, but also to present in digital form estimates of the mathematical expectation and variance of voltage deviations, which confirms the solution of the technical problem, which consists in in expanding functionality.

Claims

1. A statistical analyzer of the quality of parameters of electric energy, containing a converter of the input signal into a constant voltage, the output of which is connected to the input of a multi-limit comparison block with n outputs, n channels, consisting of counters and commutators connected to their inputs, a control unit and a statistical processing unit, consisting of linear indicators, each of which is connected to the output of one of the counters, the switches are made in the form of three-input elements And, the first input of each of which is connected to the inverse the output of this channel of the multi-limit comparison block, the second input with the direct output of the highest on the reference voltage scale channel of the multi-limit comparison block, the third inputs of the switches are combined and connected to the output of the control unit, characterized in that a sampling interval adjuster connected to the input of the control unit is introduced into it , and a unit for calculating statistical moments, the information input of which is combined with the input of the multi-limit comparison unit, and the control input is connected to the output of the control unit.

2. The analyzer according to claim 1, characterized in that the unit for calculating statistical moments is made in the form of two delay elements, three groups of AND elements, two triggers, two quadrators, two code adders, a counter of the number of samples, two code multiplication schemes, code subtraction schemes , a reversible counter, two circuits for dividing codes and a converter for instantaneous voltage values into a digital code, the information input of which is the information input of the unit for calculating statistical moments, the control input of which is combined with the counting input ohm of adding a reversible counter, the input of the counter of the number of samples, the input of the first delay element and the start input of the converter of instantaneous voltage values to a digital code, the output associated with the first input of the first group of AND elements, the second, third inputs and the output of which are connected to the output of the first delay element, the output the first trigger and the input of the first adder, combined with the input of the first quadrator, the output connected to the input of the second adder, the output of which and the output of the first adder are connected respectively the second input of the first code multiplication circuit and the first input of the second group of AND elements, the second input of which is combined with the second input of the third group of AND elements and is connected to the output of the second trigger, the reset input of which is combined with the reset input of the first trigger, the counting input of the subtraction of the reversible counter and connected to the output of the second delay element, the input combined with the installation input of the second trigger and connected to the output of the overflow counter of the number of samples, the information output of which is connected simultaneously to the input the divider of the first code division circuit, the first input of the second code multiplication circuit and the first input of the first code multiplication circuit, output connected to the first input of the third group of AND elements, the output of which is connected to the input of the reduced code subtraction circuit, the input is subtracted and the output is connected respectively to the output of the second the quadrator and the input of the divisible second code division circuit, the input of the divider associated with the output of the second code multiplication circuit, and the output combined with the second output of the statistical moment calculation unit, he first output of which is combined with the output of the first code division circuit, the input of the dividend which is combined with the input of the second squarer and connected to the output of the second group of AND gates, the output of the reversible counter is connected to the second input of the second code multiplication circuit.