Статистический анализатор колебаний напряжения АКОН
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Статистический анализатор колебаний напряжения АКОН





 

Методическими указаниями Минэнерго СССР РД 34.15.501-88 по контролю и анализу качества электрической энергии, а также в [42, 57] для контроля колебаний напряжения предписывался метод осциллографирования, который отличается большой трудоемкостью и низкой оперативностью. При реализации метода рекомендуется использовать самопишущие вольтметры Н-390 (время регистрации Tа равняется 1 часу или 1 суткам) и осциллографическую аппаратуру Н-105 или Н-115 (Tа = 30 мин). Скорость перемещения фотобумаги в осциллографе задается равной 100 мм/с. В процессе ручной обработки записей производится измерение размахов колебаний напряжения, их статистическая сортировка в зависимости от значений размаха и определение средних частот или интервалов между колебаниями. Полученные таким образом данные позволяли оценивать допустимость размахов изменений напряжения по ГОСТу. В [89] предлагается методика получения по записям дисперсии, корреляционной функции, спектральной плотности изменений напряжения, гистограммы распределения средней длительности колебаний напряжения от амплитуды размахов, значений производной напряжения на отдельных участках реализаций U(t).

Недостатки метода осциллографирования: большая трудоемкость, высокая стоимость, невысокая точность и низкая оперативность. Однако при этом методе можно точно установить, на каком интервале времени следуют наиболее большие и частые колебания напряжения, и выявить источник этих колебаний.

Измеритель низкочастотных колебаний напряжения [85] фактически представляет собой приставку к осциллографу для записи низкочастотной огибающей действующего значения напряжения сети.

Аналогичным регистратором является и детектор колебаний напряжения, описанный в [86].



За рубежом для контроля колебаний напряжения вначале также ис-пользовался метод осциллографирования [60], позже для получения регистрограмм стали применяться магнитофон [87, 88], перфоратор [88] или цифро-печатающее устройство [61].

В [60] японским ученым Zinguzi T. в 1963 году предложен счетчик колебаний напряжения. В этом устройстве переменное напряжение сети преобразуется выпрямителем-детектором в постоянное и пропускается через разделительный конденсатор на вход ограничителя-мультивибратора. Выходной сигнал последнего поступает на вход одного из шести электро-магнитных счетчиков, номер которого соответствует размаху очередного колебания напряжения. Это устройство приближенно оценивает значения размахов изменений напряжения.

Далее предлагается описание анализатора АКОН, который разработан по обобщенной блок-схеме, приведенной на рис.5.5.

Статистический анализатор колебаний напряжения АКОН [100]

Предназначен для получения функции распределения размахов колебаний напряжения в контролируемой сети.

Схема анализатора АКОН изображена на рис.5.8.

Схема содержит ВП 1 [69], АЦП 2, регистры 3 и 4, цифровой компаратор (ЦК) 5, двоичный счетчик 6, ЦБП 7, двоично-десятичный счетчик 8 с возможностью предварительной записи информации, элементы ИЛИ 9 (со статическими входами) и 10 (с динамическими входами), одновибраторы 11– 14, триггеры 15 – 18, элементы НЕ 19 и И 20, ГПИ 21, счетчик 22 контроля производной напряжения, РУ 23, цифровой индикатор 24.

Групповые многоканальные связи между элементами 2, 3, 5 и 4, 7, 8 на рис.5.8 показаны утолщенной линией, единичные – тонкой.

Анализатор выполнен n-канальным (где n – число уровней анализа размахов колебаний напряжения, равное числу разрядов искомой ФР). В качестве примера рассмотрим АКОН, имеющий n = 16; в нем используется 5-разрядный АЦП 2 следящего типа.

 

u(t)
U1
A
B
A > B
A < B

Рисунок 5.8 Схема статистического анализатора колебаний напряжения АКОН

 

Анализатор работает следующим образом.

В процессе анализа напряжение U1 (см. рис.5.9) с выхода ВП 1 поступает на вход АЦП 2. В регистре 3 хранится число, соответствующее разряду АЦП, внутри которого находится исследуемое напряжение. Например, в момент времени t1 на рис.5.9, в который входное напряжение достигает своего экстремального (минимального) значения, в регистре 3 хранится число 00011.

При дальнейшем изменении напряжение U1 пересекает границу между третьим и четвертым разрядами АЦП. На выходе АЦП при этом появляется число 00100, которое больше хранящегося в этот момент в регистре 3 числа 00011. В результате на первом выходе “A>B” ЦК 5 появляется единичное напряжение, которое, проходя через элемент ИЛИ 9, запускает одновибраторы 11 и 12.

Появляющийся на прямом выходе одновибратора 12 импульс устанавливает счетчик 22 в нулевое состояние, причем аналогичная операция повторяется в каждой из точек перехода кривой напряжения U1 через границы разрядов АЦП.

Отрицательный импульс (т.е. кратковременно появляющийся нулевой уровень напряжения на фоне непрерывного единичного) с инверсного выхода одновибратора 12 поступает на тактовый вход счетчика 6, однако последний не изменяет своего нулевого состояния, поскольку к его входу установки нуля приложено единичное напряжение с инверсного выхода триггера 16.

 

t
U
t
t
t
t
t
t
t
t
t
K
K

Рисунок 5.9 Процесс изменения контролируемого напряжения

 

С некоторой задержкой времени после этого заканчивается отрица-тельный импульс одновибратора 11, по его заднему фронту опрокидывается в единичное состояние триггер 16 (в результате единичное напряжение снимается со входа установки нуля счетчика 6), а также происходит запись числа 00100 в регистр 3, что выравнивает коды на входах компаратора 5 и, соответственно, снимает единичное напряжение с его первого выхода.

При дальнейшем нарастании напряжения U1 и пересечении границы между четвертым и пятым разрядами АЦП на выходе элемента ИЛИ 9 появляется единичный импульс и запускает одновибраторы 11 и 12. В этом случае импульс с прямого выхода одновибратора 12 устанавливает в нулевое состояние не успевший заполниться счетчик 22 контроля производной напряжения, а импульс с инверсного выхода одновибратора 12 увеличивает содержимое счетчика 6 на единицу – оно становится равным 00001.

Появляющееся на выходе младшего разряда счетчика 6 единичное напряжение прикладывается ко входу установки нуля триггера 17 и переводит его в нулевое состояние – единичное напряжение с инверсного выхода триггера прикладывается к первому входу элемента И 20.

Дальнейшее нарастание напряжения U1 сопровождается срабатыванием одновибратора 12 (во всех точках пересечения границ разрядов АЦП напряжением U1) и увеличением каждый раз содержимого счетчика 6 на единицу.

В момент прохождения напряжением U1 очередного экстремума (t2 на рис.5.9) – максимума – в регистре 3 хранится число 00111, а в счетчике 6 – число 00011.

После прохождения экстремума снова происходит смена кода на выходе АЦП (теперь уже при пересечении напряжением U1границы между седьмым и шестым разрядами сверху вниз).

На его выходе появляется число 00110, которое меньше хранящегося в регистре 3 числа 00111. В результате единичное напряжение появляется на втором выходе “A<B” компаратора 5, переводя в единичное состояние триггер 15, единичное напряжение прямого выхода которого прикладывается к первому входу элемента ИЛИ 10.

На выходе последнего при этом появляется короткий импульс, который, проходя через элемент И 20, опрокидывает в единичное состояние триггер 18, а также воздействует на управляющий вход записи регистра 4. При этом с выходов четырех старших разрядов счетчика 6 в регистр 4 записывается число 0001.

После окончания выходного импульса элемента ИЛИ 10 на выходе элемента НЕ 19 появляется единичное напряжение, которое запускает одновибратор 13, устанавливающий своим коротким выходным импульсом в нулевое состояние триггер 16. Последний, в свою очередь, единичным на-пряжением с инверсного выхода обнуляет счетчик 6 и, запуская одно-вибратор 14, устанавливает в единичное состояние триггер 17.

С некоторой задержкой времени после этого отрицательный импульс одновибратора 11 своим задним фронтом вновь возвращает в единичное состояние триггер 16, подготавливая схему анализатора для расшифровки следующего колебания напряжения.

При переходе триггера 18 в единичное состояние приводится в дей-ствие группа элементов 7, 8, 23, увеличивая на единицу статистику о размахе очередного колебания, хранящуюся в ячейке ЦБП 7 с адресом 0001 (процесс накопления информации в памяти анализатора происходит по описанному выше в 5.4 алгоритму).

В течение следующего колебания напряжения, протекающего на ин-тервале между соседними экстремумами t2 – t5, счетчиком 6 засчитываются 2 импульса одновибратора 12 и его содержимое становится равным 00010.

На интервале времени t3 – t4 кривая U1(t) имеет пологий участок с производной, равной нулю. Однако два изменения напряжения на интерва-лах t2 – t3 и t4 – t5 расшифровываются анализатором как одно колебание на интервале t2 – t5, поскольку длительность интервала t3 – t4 меньше крити-ческого значения Dtк = 30 мс.

После окончания этого колебания напряжения на единицу увеличи-вается содержимое канала блока памяти устройства также с адресом 0001. Процесс накопления информации в этом случае начинается в момент вре-мени t6 после переполнения счетчика 22, что свидетельствует об уменьшении модуля производной напряжения сети ниже 1 %/с. При этом управляющий единичный сигнал с выхода счетчика 22 проходит через элементы ИЛИ 10 и И 20 и приводит в действие элементы 7, 8, 18, 23.

На пологих участках кривой U1(t), имеющих /U1/(t)/<1 %/с (например, на интервале времени t5 – t7), происходит поочередное переключение триггера 16 вначале в единичное состояние (в моменты пересечения кривой U1(t) границ разрядов АЦП), а затем – в нулевое (после переполнения счетчика 22 через время Dtк). Триггер 17 при этом непрерывно остается в единичном состоянии, не пропуская импульсы с выхода элемента ИЛИ 10 через элемент И 20. В результате накопления информации на таких участках в ЦБП 7 не происходит.

После окончания времени измерения T по содержимому ЦБП 7 анализатора может быть построена условная ФР размахов колебаний напряжения F1(dUt)|Dti,i+1 > 30 мс, из которой легко получить более удобную для использования на практике зависимость размахов колебаний напряжения dUtот их средней частоты превышения F уровней анализа. Зависимость dUt(F) используется для оценки соответствия размахов изменения напряжения в контролируемой сети требованиям ГОСТ 13109-97.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.