SU920741A1 - Статистический анализатор величины и длительности колебаний напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в электроэнергетике для получения двумерной функции распределения величины и длительности колебаний напряжения промышленной электрической сети.

Известен статистический анализатор колебаний напряжения типа ΑΚΟΗ СП, содержащий входной контур, блок выделения колебаний напряжения (например, 121).дифференциатор, двусторонний пороговый элемент, амплитудный селектор (например, (31), регистрирующие счетчики импульсов, схему· временной задержки.

Недостатком известного анализатора является возможность получения с его помощью только одномерного статического распределения величины колебаний напряжения в функции от частоты.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является статистический анализатор колебаний напряжения, содержащий входной контур, блок выделения колебаний напряжения, ⁵ амплитудный селектор, дифференциатор, двусторонний пороговый элемент, генератор прямоугольных импульсов , элементы И, многоканальный распределитель уровней, триггерные счет- ⁰ чики импульсов 141 .

Недостатком такого- статистического анализатора является сложность и низкая надежность его схемы, обусловленная большим числом межэлемент*· ⁵ ных связей в блоке памяти анализатора.

Цель изобретения - повышение надежности анализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в статистический анализатор величины и длительности колебаний напряжения, содержащий двоично-десятичный счетчик, распределитель

921 <

уровней, фильтр, вход которого объединен с входом первого генератора прямоугольных импульсов и является входом анализатора, выход фильтра через блок выделения колебаний напряжения соединен с входом амплитудного селектора , а через блок дифференцирования - с входом двустороннего порогового элемента, прямой выход которого подключен к управляющему входу блока выделения колебаний напряжения и к управляющему входу первого элемента И, информационный вход которого соединен с выходом первого генератора прямоугольных импульсов , выход первого элемента И подключен к счетному входу двоичного счетчика, введены шифратор, оперативное запоминающее устройство, триггер, второй генератор прямоугольных импульсов , второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а выход соединен с тактовым входом распределителя уровней, вход установки нуля которого подключен к инверсному Выходу триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, вход установки единицы триггера подключен к Инверсному выходу двустороннего порогового элемента, при этом выходы амплитудного селектора через дешифратор ¹ соединены с первой группой адресных входов оперативного запоминающего устройства, вторая группа адрес ных входов которого подключена соответственно к выходам двоичного счетчика, выходы оперативного запоминающего устройства соединены с информационными входами двоично-десятичного счетчика, выходы которого подключены соответственно к информационным входам оперативного запоминающего устройства, выходы распределителя уровней с второго по шестой соединены соответственно с входом записи и тактовым входом двоичнодесятичного счетчика, с входом записи оперативного запоминающего устройства, с входами установки нуля амплитудного селектора и двоичного счетчика и с входом установки нуля триггера.

На фиг. 1 представлена структурная схема анализатора; на фиг. 2 графики напряжений на элементах схемы.

3741 4

Анализатор содержит фильтр 1 (входной контур) , ёлок 2 выделения колебаний напряжения (БВКН), блок 3 дифференцирования, двусторонний поро5 говый элемент 4, амплитудный селектор 5, генераторы 6_ои 7 прямоугольных импульсов с частотами соответственно Ю⁸ и 10⁵ Гц, элементы И 8 и 9, шифратор 10 из одноразрядного 10 нормального кода в двоичный, двоичный счетчик 11, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 12, двоично-десятичный счетчик 13 с возможностью предварительной записи информации, 15 триггер 14 типа S-R, распределитель 15 уровней.

Блок памяти анализатора выполнен на ОЗУ 12 и двоичнодесятичном счетчике 13.

Емкость ОЗУ 12 равна

Е= Ь К· ш- 4 , где 1 - число уровней квантования величины колебаний напряжения;

К - число уровней квантования длительности колебаний напряжения;

m - число десятичных разрядов максимальной выборки колеба30 ний напряжения, которая может быть накоплена в каждом канале блока памяти.

Для изображенного на фиг. 1 в качестве примера анализатора 1=8, ₃₅ К=8, ш - 5.

Накопление информации в процессе анализа случайного процесса колебаний напряжения осуществляется с помощью счетчика 13, а ее хранение - в 40 ячейках ОЗУ 12. Для записи и хранения в ОЗУ 12 m-разрядное десятичное число представляется в виде слова емкостью тх4 бит в коде 1-2-4-8, причем номер декады записанного в 45 ОЗУ слова соответствует номеру десятичного разряда числа, а значение декады - десятичной цифре этого разряда.

Анализатор работает следующим 5® образом.

Выпрямленное и сглаженное фильтром I (входным контуром) напряжение сети поступает на вход блока 3 дифференцирования и блока 2. Блок 2 вьщеляет колебания напряжения сети, признаком которых является повышение производной исследуемого напряжения значения с. Такого значения

92 производная достигает в момент времени Ц (фиг. 2). При этом на выходе блока 2 начинает выделяться им^ пульс колебания напряжения (фиг. 2б), и элемент И 8, к первому входу которого прикладывается единичное напряжение сработавшего порогового элемента 4, начинает пропускать на вход счетчика 1I имупльсы генератора 6 (фиг. 2в). Растущее на выходе 1 блока 2 (БВКН) напряжение поступает на вход амплитудного селектора 5 и приводит к последовательному срабатыванию его каналов, причем появляющееся на выходе селектора 5 чис- I ло в одноразрядном коде преобразуется шифратором !0 в число в двоичном коде.

В момент времени (время окончания колебания напряжения) в сработав-;

шем состоянии находится четыре канала амплитудного селектора 5, и на его выходе формируется число 0001111 (в одноразрядном коде). Шифратором ;10 оно преобразуется в число в двоич-25 |ном коде - 100. Таким образом формируются три младших разряда адреса,хранящегося в ОЗУ 12 т-разрядного слова.

Три старших разряда адреса формируются счетчиком 11. За время колебания напряжения, т.е. на участке - tz,, на его вход поступает пять импульсов генератора 6. В результате на выходах счетчика 11 появляется число 101.

Следовательно, в момент времени на входах ОЗУ 12 оказывается сформированным адрес 101100. В этот же момент производная u / становится менее 1% с, пороговый элемент 4 отпускает, на его инверсном выходе появляется напряжение, которое переводит триггер 14 в единичное состояние. Выходное напряжение триггера 14 прикладывается ко входу элемента И 9, в результате чего последний начинает пропускать импульсы с выхода генератора 7 на вход распределителя 15.

Очередной импульс генератора 7 переводит распределитель 15 уровней в состояние 01, появляющееся при этом не его втором выходе напряжение подает команду на запись в счетчик 13 числа, накопленного в результате предыдущего анализа в канале устройства' с адресом 101100 и поданного с

6 выходов ОЗУ на информационные входы счетчика 13.

При поступлении следующего импульса напряжения генератора 7 на вход распределителя 15 на третьем выходе последнего , связанном с тактовым; входом счетчика 13, появляется импульс, увеличивающий сддержимое счетчика 13 на единицу.

Следующий импульс генератора 7 приводит к исчезновению напряжения на третьем выходе распределителя 15' и появлению единичного им* пульса на его четвертом выходе. Этот импульс подает^ команду на запись в ОЗУ 12 по тому же адресу 101100 числа, содержащегося в счетчике 13.

Появление единичного импульса напряжения на пятом выходе распределителя 15 приводит к установке в нуле вое состояние амплитудного селектора 5 и счетчика 11.

Появляющийся затем на шестом выходе распределителя 15 уровней им-» пульс переводит в нулевое состояние триггер 14, в результате чего элемент. И 9 закрывается и не прох пускает импульсы генератора 7, а распределитель 15 устанавливается в нулевое состояние (единичное напряжение появляется на его первом выхо-4 де, который остается свободным). В таком состоянии распределитель 15 ос*, тается до момента окончания следующего колебания напряжения, после чего весь цикл работы элементов 7,9,12-15 повторяется.

Таким образом, при выборке случайного процесса колебаний напряжения выполняется считывание числа, записанного в ОЗУ 12 по адресу, соответствующему уровням анализа величины и длительности очередного колебания напряжения,затем запись этого числа в счетчик 13, после чего содержимое счетчика 13 увеличивается на единицу и снова записывается в ОЗУ 12 по тому же адресу.

При появлении следующего колебания напряжения осуществляется аналогичная операция.

После накопления достаточного объема информации по содержимому ОЗУ I 2 строится двумерная функция распределения величины и длительности колебаний напряжения. Максимальное количество разрядов этой функции равно максимальному числу 4-разрядиых

Ί слов ΙχΚ, записываемых в ОЗУ 12, а величина выборки колебаний напряжения в каждом разряде ограничена числом десятичных разрядов m счетчика 13.

Преимуществом анализатора является его большая экономичность и надежность схемы, меньшая стоимость и потребляемая мощность элементов.

Claims (4)

1. Изобретение относитс  к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в электроэнергетике дл  получени  двумерной функции распределени  величины и длительности колебаний напр жени  промышленной электри ческой сети. Известен статистический анашизатор колебаний напр жени  типа АКОНС содержащий входной контур, блок вьще лени  колебаний напр жени  (например Ш).дифференциатор, двусторонний пороговый элемент, амплитудный селек тор (например, 31), регистрирук)1цие счетчики импульсов, схему, временной задержки. Недостатком известного анализатора  вл етс  возможность получени  с его помощью только одномерного ста тического распределени  величины колебаний напр жени  в функции от частоты. Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  статистический анализатор колебаний напр жени , содержащий входной контур, блок вьщелени  колебаний напр жени , амплитудный селектор, дифференциатор , двусторонний пороговый элемент , генератор пр моугольных импульсов , элементы И, многоканальньп распределитель уровней, триггерные счетчики импульсов 141 . Недостатком такого- статистического анализатора  вл етс  сложность и низка  надежность его схемы, обусловленна  большим числом меизлемент ных св зей в блоке пам ти анализатора . Цель изобретени  - повьшение надежности анализатора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в статистический анализатор величины и длительности колебаний напр жени , содержащий двоично-дес тичный счетчик, распределитель 3 уровней, фильтр, вход которого объединен с входом первого генератора пр моугольных импульсов и  вл етс  входом анализатора, -выход фил тра через блок выделени  колебаний напр жени  соединен с входом амплитудного селектора , а через блок дифференцировани  - с входом двустороннего порогового элемента, пр  мой выход которого подключен к управл ющему входу блока вьщелени  колебаний напр жени  и к управл юще му входу первого элемента И, инфор мационный вход которого соединен с выходом первого генератора пр моугольных импульсов , выход первого ;Элемента И подключен к счетному вход двоичного счетчика, введены шифратор , оперативное запоминающее устройство , триггер, второй генератор пр моугольных импульсов , второй элемент И, первый вход которого соединен с выходом второго генератора пр моугольных импульсов, а зыхид соединен с тактовым входом распределител  уровней, вход установки нул  которого подключен к инверсному выходу триггера, пр мой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, вход установки единицы триггера подключен к инверсному выходу двустороннего порогового элемента, при этом выходы амплитудного селектора через дешифратор соединены с первой группой адресных входов оперативного запоминающего устройства, втора  группа адресных входов которого подключена соответственно к выходам двоичного счетчика , выходы оперативного запоминающего устройства соединены с информационными входами двоично-дес тичного счетчика, выходы которого подключены соответственно к информационным входам оперативного запоминающего устройства, выходы распределител  уровней с второго по шестой соединены соответственно с входом записи и тактовым входом двоичнодес тичного счетчика, с входом запис оперативного запоминающего устройства , с входами установки нул  амплитудного селектора и двоичного счет чика и с входом установки нул  триг гера. На фиг. 1 представлена структурна  схема анализатора; на фиг. 2 графики напр жений на элементах схемы. 1 Анализатор содержит фильтр 1 (входной контур) , ёлок 2 выделени  колебаний напр жени  (ВВКН), блок 3 дифференцировани  двусторонний пороговый элемент 4, амплитудный селектор 5, генераторы 7 пр моугольных импульсов с частотами соответственно 10 и 10 Гц, элементы И 8 и 9, шифратор 10 из одноразр дного нормального кода в двоичный, двоичный счетчик 1, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 2, двоично-дес тичный счетчик 13 с возможностью предварительной записи информации, триггер г4 типа S-R, распределитель 15 уровней. Блок пам ти анализатора выполнен на ОЗУ 12 и двоичнодес тичном счетчике 13. Емкость ОЗУ 12 равна Е Е- 4 , где 1 - число уровней квантовани  величины колебаний напр жени ; К - число уровней квантовани  длительности колебаний напр жени ; m - число дес тичных разр дов максимальной выборки колебаний напр жени , котора  может быть накоплена в каждом канале блока пам ти, изображенного на фиг. 1 в качестве Примера анализатора , 5. Накопление информации в процессе анализа случайного процесса колебаний напр жени  осуществл етс  с помощью счетчика 13, а ее хранение - в  чейках ОЗУ 12. Дл  записи и хранени  в ОЗУ 12 т-разр дное дес тичное число представл етс  в виде слова емкостью бит в коде 1-2-4-8, причем номер декады записанного в ОЗУ слова соответствует номеру дес тичного разр да числа, а значение декады - дес тичной цифре этого разр да . Анализатор работает следующим образом. . Выпр мленное и сглаженное фильтром I (входным контуром) напр жение сети поступает на вход блока 3 дифференцировани  и блока 2. Блок 2 вьиел ет колебани  напр жени  сети, приннаком которых  вл етс  повьшение производной исследуемого напр жени  значени  1% с. Такого значени  5 производна  и достигает в момент времени t (фиг. 2). При этом на выходе блока 2 начинает вьздел тьс  им пульс колебани  напр жени  (фиг. 2б) и элемент И 8, к первому входу которого прикладываетс  единичное напр  жение сработавшего порогового элемента 4, начинает пропускать на вход счетчика 11 имупльсы генератора 6 (фиг. 2в). Растущее на выходе блока 2 (БВКН) напр жение поступает на вход амплитудного селектора 5 и приводит к последовательному срабатыванию его каналов, причем по  л ющеес  на выходе селектора 5 число в одноразр дном коде преобразуетс  шифратором 10 в число в двоичном коде. В момент времени tj (врем  окончани  колебани  напр жени ) в сработав шем состо нии находитс  четыре канала амплитудного селектора 5, и на его выходе формируетс  число 0001111 ( в одноразр дном коде). Шифратором ;10 оно преобразуетс  в число в двои JHOM коде - 100. Таким образом формируютс  три младших разр да адреса,хран щегос  в ОЗУ 12 т-разр дного слова. Три разр да адреса формируютс  счетчиком П. За врем  колебани  напр жени , т.е. на участке tj - tj,, на его вход поступает п ть импульсов генератора 6. В результате на выходах счетчика 1 по вл етс  число 101. Следовательно, в момент времени t. на входах ОЗУ 12 оказываетс  сформированным адрес 101100. В этот же момент производна  и становитс  менее 1% с, пороговый элемент 4 отпускает, на его инверсном выходе по вл етс  напр жение, которое пере водит триггер 14 в единичное состо .кие. Выходное напр жение триггера 14 прикладываетс  ко входу элемента И 9, в результате чего последний начинает пропускать импульсы с выхода генератора 7 на вход распределител  15. Очередной импульс генератора 7 пе реводит распределитель 15 уровней в состо ние 01, по вл ющеес  при этом не его втором выходе напр жение подает команду на запись в счетчик 13 числа, накопленного в результате пре дьщущего анализа в канале устройства с адресом 101100 и подаиного с 41б выходов ОЗУ на информационные входы счетчика 13. При поступлении следующего импульса напр жени  генератора 7 на вход распределител  15 на третьем выходе последнего , св занном с тактовым; входом счетчика 13, по вл етс  импульс , увеличивающий сбдержимое счетчика 13 на единицу. Следующий импульс генератора 7 приводит к исчезновению напр жени  на третьем выходе распределител  15 и по влению единичного имг пульса на его четвертом выходе. Этот импульс подает команду на запись в ОЗУ 12 по тому же адресу 10ПОО числа , содержащегос  в счетчике 13, По вление единичного импульса напр жени  на п том выходе распределител  15 приводит к установке в нулевое состо ние амплитудного селектора 5 и счетчика 11. По вл ющийс  затем на шестом выходе распределител  15 уровней им-t пульс переводит в нулевое состо ние триггер 14, в результате чего элемент. И 9 закрываетс  и не про пускает импульсы генератора 7, а распределитель 15 устанавливаетс  в нулевое состо ние (единичное напр жение по вл етс  на его первом выходе , который остаетс  свобод1й.1м). В таком состо нии распределитель 15 ос. таетс  до момента окончани  следующего колебани  напр жени , после чего весь цикл работы элементов 7,9,12-15 повтор етс . Таким образом, при выборке случайного процесса колебаний напр жени  выполн етс  считывание числа, записанного в ОЗУ 12 по адресу, соответствующему уровн м анализа величины и длительности очередного колебани  напр жени ,затем запись этого числа в счетчик 13, после чего содержимое счетчика 13 увеличиваетс  на единицу и снова aauHCUBaetc в ОЗУ 12 по тому же адресу. При по влении следующего колебани  напр жени  осуществлйетс  аналогична  операци . После накоплени  достаточного об-ьема информации по содержимому ОЗУ 12 строитс  двумерна  функци  распределени  величины и длительности колебаний напр жени . Максимальное количество разр дов этой функции равно максимальному числу 4-разр дмых 7 слов ixK, записываемых в ОЗУ 12, а величина выборки колебаний напр жени  в каждом разр де ограничена чи лом дес тичных разр дов m счетчика 13. Преимуществом анализатора  вл етс  его больша  экономичность и надежность схемы, меньша  стоимость и потребл ема  мощность элементов. Формула изобретени  Статистический анализатор величин и длительности колебаний напр жени , содержащий двоично-дес тичный счетчик, распределитель уровней , фильтр, вход которого объединен с входом первого генератора пр -; моугольных импульсов и  вл етс  входом анализатора, выход фильтра ,через блок вьщелени  колебаний напр жени  соединен с входом амплитудного селектора, а через блок дифференцировани  - с входом двустороннего порогового элемента, пр мой выход кото рого подключен .к управл ющему входу блока выделени  колебаний напр жени  и к управл ющему входу первого элемента И, информационный вхфд кото рого соединен с выходом первого генератора пр моугольных импульсов, вы ход первого элемента И подключен к счетному входу двоичного счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, он содержит шифратор, оперативное запоминающее устройство,триггер, второй генератор пр моугольных импульсов , второй элемент И, пепвы вход котпоого соединен с выходом второго генератора пр моугольных импульсов, а выход соединен с. так18 товым входом распределител  уровней, вход установки нул  которого подключен к инверсному выходу триггера,пр мой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, вход установки единиць; триггера подключен к инверсному выводу двустороннего порогового элемента, при этом выходы амплитудного селектора через шифратор соединены с первой группой адресных входов оперативного запоминающего устройства, втора  группа адресных входов которого подключена соответственно к вьгходам двоичного счетчика, выходы оперативного запоминающего устройства соединены с информационными , входами двоично-дес тичного счетчика,выходы которого подключены соответственно к информационным входам оперативного запоминающего устройства, выходы распределител  уровней с второго по шестой соединены йоответственно с входом записи и тактовым входом двоичнодес тичного счетчика, с входом записи оперативного запоминающего устройства , с входами установки нул  амплитудного селектора и двоичного счетчика , и с входом установки нул  триггера . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Ермаков В. Ф. Статистический анализатор колебаний напр жени . Изв. вузов СССР.Электромеханика, 1976, №3, с. 334-338.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 510722, кл. G 06 G 7/18, 1976.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 600725, кл. Н 03 К 13/175, 1975.
4. 4.Авторское свидетельство СССР №691870, кл. G 06 F 15/6, 1977. (прототип).

   гл

   о

   гг

   r

   cpaS.

   JK