SU993162A1 - Цифровое устройство дл измерени несимметрии напр жений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроиз, мерительной технике, а именно к устройствам измерени  несимметрии напр жений трехфазных систем.

Известно цифровое устройство дл  измерени  несимметрии напр жений, :содержащее три преобразовател  аналог - код, делители частоты, задатчик кодов,-множительные блоки, четыре реверсивных.счетчика, квадратор, арифметическое устройство и другие вычислительные элементы 1.

К недостаткам устройства сГледует отнести сложность и пониженную точность из-за необходимости измерений мгновенных значений напр жений, измерени  частоты и выработки кодов ортогональных гармонических функций.

Наиболее близким по технической Сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  несимметрии напр жений , содержащее ком1- утатор фаз, фазосдвигающий б.пок, два регистрирующих блока, преобразователь аналог - код, блоки умножени , реверсивные счетчики, задатчик кодов, определитель знака, квадратор, делител нуль - орган, блок управлени  21. Недостатками известного устройст .ва  вл ютс  его сложность и низка 

точность. Сложность обусловлена не-: обходимостью выработки или хранени  значений.. sinoJp t и СОБ(, необходимостью получени  частоты стробировани  UUf.;, равной частоте сети (и , и большим числом довольно сложных цифровых блоков. Низка  точность обусловлена следуклаими факторами. Изменение аргумента стробирующих

10 функций ) должно идти синхронно с изменением фазы сетевого напр жени  на прот жении каждого полупериода . Погрешность, вызываема  несинхронностью реального устройства сле15 жени  , сопровождаетс  погрешностью определени  несимметрииi

В устройстве предусмотрено измерение и преобразование мгновенных значений напр жений фаз. Это предъ в20 л ет высокие требовани  к преобразовател м аналог - код и увеличивает результирующие погрешности за счет динамических- составл ющих.

Кроме перечисленных погрешностей,

25 существенными будут также погреаиности нуль-органа и фазосдвигающего блока.

При умножении сетевой синусоиды на стробирующую функцию возникает вто30 ра  гармоника.

Эта гармоника также обусловливает погрешность в определении амплитуд симметричных составл ющих. Наконец, дискретный характер стрЛирующих ( нормирующих функций вызывает погрешность дискретизации за счет конечного числа точек отсчета на периоде.

Цель изобретени  - повышение точности измерений и расширение функционсшьных возможностей измерител .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в цифровое устройство дл  измерени  несимметрии напр жений, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, коммутатор фаз, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП}, блок управлени  и цифровой вычислительный и регистрирующий блок, введены последе вательно соединенные фильтр первой гармоники и выделитель среднего значени  модул  напр жени  переменного тока (BMJ, причем выход коммутатора фаз сое цинен с входом фильтра первой гармоники, выход ВМ через АЦП соединен с входом цифрового вычислительного и регистрирующего блока , который соединен с блоком управлени .

Цифровой вычислительный и регистрирующий блок(.ЦВРБ состоит из последовательно соединенных преобразовател  двоичного кода в двоично-дес тичный , стробируемых дешифраторов дес тичных разр дов, мультиплексера набора ключей дл  ввода цифр и микрокалькул тора .

Блок управлени  состоит из последовательно соединенных блока выработки счетных импульсов, двоичного счетчика, блока пам ти и трех дешифраторов, причем выходы дешифратора цифр подключены к входам мультиплексере цифрового вычислительного и регистрирующего блока,выходы дешифратора команд управлени  подключены к управл ющим входам коммутатора фаз, стробируемых дешифраторов дес тичных разр дов цифрового вычислительного регистрирующего блока и блока выработки счетных импульсов , выходы дешифраторов команд микрокалькул тору.подключены к управл ющим входам ключей ввода команд , а выходы ключей подключены к входам микрокалькул тора цифрового вычислительного и регистрирующего блока калькул тора.

На чертеже представлена структурна  схема цифрового устройства дл  измерени  неси лметрии напр жений.

Устройство содержит разделительный трансформатор 1, коммутатор 2 фаз, фильтр 3 первой гармоники, выделитель 4 среднего значени  модул  напр жени  переменного тока, аналого-цифровой преобразователь .АЦП

5, вычислительный и регистрирующий блок и блок управлени , В вычислительный и регистрирующий блок вход т преобразователь б двоичного кода в двоично-дес тичный, стробируемые дешифраторы 7 дес тичных разр дов,

мультиплексер 8, набор 9 ключей ввода цифр, микрокалькул тор 10, В блок управлени  вход т блок 11 выработки счетных импульсов, двоичный счетчик 12, блок 13 пам ти, дешифратор цифр 14-1, дешифратор команд микрокалькул тору 14-2, дешифратор команд управлени  14-3, набор 15 ключей ввода команд.

Устройство, работает следующим образом .

При подаче пускового импульса П (от кнопки или элемента АСУ) счетчик 12 устанавливаетс  в исходное состо ние ,аблок 11 начинает выдавать импульсы на счетный вход счетчика 12. Разр дные шины счетчика 12 соединены с адресными шинами блока 13 пам ти , в который предварительно записываетс  программа функционировани  устройства измерени . Четыре информационные шины блока 13 пам ти соединены с входами дешифратора 14-1, а остальные четыре - с входами дешифратора 14-2. Первое состо -, ние счетчика 12 обеспечивает выдачи информации из первой  чейки блока пам ти, второе состо ние - из второй и т.д. Если в  чейке записана дес тична  цифра (от нул  до 9), то она выдел етс  дешифратором 14-1. С одного из выходов дешифратора 14-1 сигнал поступает на соответствующий элемент ИЛИ мультиплексера (мультиплексер 8 содержит 10 элементов ИЛИ, кажда й из которых .имеет 5 входов и далее через соответствующий ключ набора 9 в микрокалькул тор 10. Команды микрокалькул тору декодируютс  дешифратором 14-2, а команды остальным блокам - дешифратором 14-3.

Тракт, состо щий из элементов 1-9 обеспечивает в последовательности, определ емой занесенной в блок 13 пам ти программой, ввод в микрокалькул тор трех четырехразр дных дес тичных чисел значений напр жений контролируемой сети. Число разр дов дес тичных чисел при необходимости может быть увеличено.

. Состав программы, вносимой в блок пам ти, зависит от числа рассчитыва- емых показателей несимметрии и ис-, пoльзye ыx расчетных формул. В блоке пам ти должны использоват ьс  посто нные запоминающие устройства (ППЗУ), не тер ющие занесенной информации при исчезновении питающего напр жени  {например, nsv типа 155РЕЗ 1ли ППЗУ типа К. 558 PPl). ,

Основными показател ми несиммет рии  вл ютс  относительные значени  напр жений обратной последовательности Цх и пр мой последовательностиО4 а также коэффициент несимметрии

.Расчет указанных напр жений может еЗыть выполнен по формулам t , X

.

-/6U,A-I

.

где . V31uSto Jbc-Uca i crt)t)c

i 4a 2 UabUtoc-uSv,-Uto);

Ug,U|j,Ugg - линейные напр жени 

контролируемой ceTHj и,, - номинальное напр5исение .

Расчет по указанным может быть выполнен с помощью, например , микрокалькул тора Электроника 53-21, имеющего, кроме операционных , шесть регистров пам ти. Это позвол ет не вводить дополнительного блока naijSTH дл  хранени  промежуточ ных-результатов вычислений. При построении алгоритма функционировани  устройства может быть также использована способность электроники БЗ-21 хранить в пам ти до 60 команд вычислений. В этом случае программа выгл дит следующим образом. Первые 95 слов обеспечивсоот ввод ,в микро- калькул тор (Ж из ЗУ программы вычислени  и2. (60 команд мк; . Следующие 37 слов обеспечивают ввод в МК из ЗУ величины от АЦП трех модулей линейных напр жений. Команды а Ь, с от дешифратора 14-3 обеспечиг вают выбор одного из трех линейных напр жений, команда d запускает АЦП, выдаваемые последовательно во врем  команды е, f, g, h .передают в МК четыре дес тичные цифры величины напр жени . Последующие две команды .МК обеспечивают выполнение им программы вычислений (г и занесение полученного значени  в один из регистров пам ти. Команда i отдешифратора 14-3 прекращает подачу импульсов от блока 11 на .врем  расчета О. После окончани  установленной выдержки времени блок 11 начинает выдавать импульсы с увеличенным периодам следовани  дл  расчета величин y,dv, и занесени  их в регистры пам ти. Дл  этого требуетс  еще 22 слова. Таким образом, 156 слов достаточно дл  pea лизации цикла измерений и вычислений . Например, ППЗУ типа К558РР1 емкостью 2048 бит может хранить 256 слов. Выдача счетных импульсов блоком 11 прекращаетс  при поступлении от дашифратора 14-3 (после декодировани  последнего слова программы)

команды, э. При этом на индикаторе МК отображаетс  значение Дл  отсчета значений Uo. и 0ч нужно их вызвать из пам ти МК на индикатор нажатием соответствую14Их клавиш МК. Цикл измерений и вычислений повто-, р етс при подаче сигнала П.

Предлагаемое устровство дл  измерени  несимметрии напр жений имеет лишь три элемента, вносшцих

o погрешности: кок «утатор 2, выделитель 4 модул  и АЦП 5. Разр дность цифровой части устанавливаетс  такой , чтоаа погрешность вычислений была пренебрежимо мала по сравнению

5 с погрешностью аналоговой част . Современные ключевые схемы на микросхемах (например, серии К101, К124) обладеаук весьма vsaoBiam остаточными параметраг«шг что позвол ет, снизить погрешность, вносимую ими,

0 до значений 0,01% от величины коммутируемого напр жени . Такого же пор дка погрешность выделител  модул , построенного на операционных усилител х.Вли ние искажений формы

5 кривой напр жени  исключаетс  за счет введени  полосового фильтра пер вой гармоники. Погрешность простого по устройству АЦП широкого применет 1ни  с двойным интегр11рованием, име0 |ю1дего 10 разр дов, составл ет около 0,1%, а прецизионных АЦП {0,05 0 ,0015)%.,

.. Таким образом при приме нении де 1с тиразр дного АЦП широкого примене5 ни  устройство обеспечивает погрешности оценок несимметрии пор дка 0,1%, а при использовании прехщзион-, ных АЦП - пор дка С 0,03-0,05)%.

- f

0

Дл  предлагаемого устройствапогрешности измерений напр жений фаз практически определ ют погрешность j оценок несимметрии. Погрёганост Еми цифровой вычислительной части можно.

5 пренебречь, так как при необходимости (при увеличении точности аналоговой части} можно увеличить число разр дов , с которыми производ тс  вычислени .

0

Claims (2)

1. В известном цифровом устройстве осуществл етс  преобразование мгно .венных значений напр жений сети, что увеличивает погрешность АЦП за счет динамической составл ющей. Кроме то5 го, осуществл етс  измерение частоты сети и фазовых сдвигов, что сопровождаетс  дополнительными погрешност ми . Как указывалось выше, в известных цифровых устройствах и в вычисли0 тельных блоках возникают методические погрешности. Предлагаемое устройство  вл етс  также более технологичным в изготовлении, так как цифровые блоки формируютс  из укрупнен5 ных узлов серийного производства. Этого нельз  сказать о задатчиках кодов в известных цирфовых устройствах. Экономическа  эффективность устройства определ етс  теми регулируюищми воздействи ми на показатели качества электроэнергии, которые осуществл ютс  на основании измерений. Следует также иметь ввиду,, что в промежутках междь измерени ми несимметрии . микрокалькул гор может исполь зоватьс  дл  обработки других данных . Очевидно также, что, кроме а , и и устройство позвол ет рас читывать при увеличении числа команд значени  углов, определ ющих на правлени  векторе и 2. и И., а также хра нить в пам ти и при необходимости выводить на печать модули трех напр  жений сети. Формула изобретени  1. Цифровое устройство дл  измере ни - несимметрии напр жений, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, ьоммута-тор фаз, а также аналого-цифровой преобразователь, блок управлени  и цифровой вычислительный и регистрирующий блок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  функциональных возможностей, в него введены пос ледовательно соединенные фильтр первой гармоники и выделитель среднего значени  модул  -напр жени  переменно го тока, причем выход коммутатора фа соединен с входом фильтра первой гармоники, выход Вг делител  среднего значени  модул  напр жени  через аналого-цифровой преобразователь соединен с; входом цифрового вычислительного и регистрирующего блока, который соединен с блоком управлени . 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что цифровой вычислительный и регистрирующий блок состоит из последовательно соединенных преобразовател  двоичного кода в двоично-дес тичный, стробируемых дешифрашрров дес тичных разр дов, мультиплексера, набора ключей дл  ввода цифр и микрокалькул тора. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что блок управлени  состоит из последовательно соединенных блока выработки счетных импульсов, двоичного счетчика , блока пам ти и трех дешифраторов , причем выходы дешифратора цифр. подключены-к входам мультиплексера цифрового вычислительного и регистрирующего блока, выходы дешифратора команд управлени  подключены к управл ющим входам коммутатора фаз, стробируемых дешифраторов дес тичных разр дов аналого-цифрового преобразовател , цифрового вычислительного и регистрирующего блока и блока выработки счетных импульсов, выходы дешифратора команд микрокалькул тору подключены к управл ющим входам ключей ввода команд, а выходы ключей подключены к входам микрокалькул тора цифрового вычислительного и регистрирующего блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 746336, кл. G 01 R 29/16, 1980.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 7378827 кл. G 01 R 29/16, 1980 (прототип).