Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Суммарного времени отказов электрооборудования





 

Рассматриваемое в параграфе интеллектуальное устройство [117] относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и предназначено для выявления и подсчета выбросов или провалов напряжения, длительность превышения которыми различных уровней анализа больше заданных критических значений, а также определения суммарного времени пребывания электрооборудования в нерабочем состоянии как при стационарном, так и при нестационарном напряжении электрической сети.

Для решения этой технической задачи необходимо распозавание образа очередного выброса или провала с целью его отнесения к опасным или неопасным возмущениям напряжения.

Схема устройства представлена на рис. 3.14, она содержит преобразователь 1 переменного напряжения в постоянное, входной зажим 2, блок 3 вычитания, источник 4 опорных напряжений, инвертор 5, переключатель 6, n (где n - число уровней анализа модуля амплитуды выбросов или провалов напряжения) аналоговых компараторов 7 – 9, шифратор 10 из унитарного кода в двоичный, второй 11 и первый 16 цифровые компараторы 11, первый 12, второй 15, третий 22 и четвертый 23 счетчики импульсов, первый 13 и второй 14 цифровые блоки памяти, D-триггер 17, SR-триггер 18, второго 19 и первый 26 элементы И-НЕ, второго 20 и первый 21 элемент И, генератор 24 прямоугольных импульсов, распределитель 25 уровней.

Исследования, проведенные в [1, 12 и др. – см. 1.3], показывают, что отказ электрооборудования происходит в том случае, если превышаются параметры двух характеристик выбросов (или провалов) напряжения: амплитуда (у провала – глубина) и длительность превышения уровня.

На рис. 3.10 приведены граничные зависимости Uкр (tкр) критических значений уровня напряжения Uкр от критической допустимой длительности его превышения tкр (см. кривые 1 и 2 на рис. 3.10, соответственно, для выбросов и провалов напряжения), разделяющие квадранты Uв0t и Uп0t (квадранты значений параметров соответственно выбросов и провалов напряжения) на области I и II соответственно работоспособного и неработоспособного состояния ЭО.



Рассмотрим работу устройства при стационарном напряжении на примере распознавания образа выброса напряжения, изображенного на рис. 3.15 (см. напряжение U3). В этом случае переключатель 6 находится в нижнем положении.

 

 

Рис. 3.14. Схема устройства для распознавания образов

критических выбросов и провалов напряжения

 

Уровни срабатывания Uопi компараторов 7 – 9, которые задаются группой из n нижних входов ИОН 4, соответствуют критическим уровням напряжения Uвкрi , взятым на перегибе кривой 1на рис. 3.10. Каждому критическому уровню анализа Uвкрi выброса напряжения соответствует критическая длительность tвкрi его превышения. Длительность выходных импульсов одновибраторов 10 – 12 задается равной критической длительности tвкрi.:



Унитарный позиционный заполненный код компараторов 7 – 9, приложенный к адресному входу ЦБП 36 шифратора 10, преобразуется последним в двоичный код согласно таблице 3.1.

 

Рис. 3.15. Анализ выброса напряжения при стационарном напряжении

 

Каждому критическому уровню анализа выброса напряжения соответствует критическая длительность (см. рис. 3.10) его превышения.

 

Таблица 3.1

 

Идентификация критических выбросов напряжения по длительности осуществляется с помощью кодов критической длительности (ККД), записанных в ячейках первого ЦБП 13. Например, при n=7 в ЦБП 13 заполняются восемь ячеек с адресами 000-111. В каждую ячейку в двоичном коде записывается значение ККД, пропорциональное критической длительности

 

:

 

где f24 - частота следования импульсов ГПИ 24.

В ячейку ЦБП 13 с адресом 000 вписывается максимально возможный заполненный код

 

 

например, при 8-разрядном исполнении элементов устройства 13 – 16.

Напряжение на (n+1)-м выходе ИОН 4 соответствует номинальному напряжению сети Uном.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 осуществляет преобразование переменного напряжения сети u(t) в постоянное напряжение, пропорциональное действующему значению контролируемого напряжения U(t).

Напряжение с выхода ППНП 1 поступает на вход уменьшаемого БВ 3, ко входу вычитаемого которого приложено номинальное напряжение сети U с выхода ИОН 4. В результате на выходе БВ 3 появляется напряжение (см. рис. 3.15):

 

U3 = U(t) - Uном.

Это напряжение без изменений через переключатель 6 (который находится в нижнем положении) подается на объединенные информационные входы аналоговых компараторов 7 – 9.

При отсутствии выброса напряжения компараторы 7 – 9находятся в отпущенном состоянии, при котором их выходные напряжения равны нулю. В частности, выходное нулевое напряжение первого компаратора 7 (см. рис. 3.16), проходя через второй элемент И-НЕ 19, преобразуется в единичное напряжение, которое непрерывно удерживает в нулевом состоянии второй счетчик 15 (или обнуляет его). Выходные импульсы ГПИ 24 поступают на вход РУ 25, что обуславливает непрерывное сканирование единичных управляющих импульсов по его выходам. При таком подготовительном режиме обнуляется содержимое всех ячеек второго ЦБП 14.

В процессе нарастания напряжение U3 в момент времени t1 на рис. 3.15 (а также на рис. 3.16, которой более подробно иллюстрируется работа ГПИ 24, РУ 25 и элементов И-НЕ 19 и И 20 в окрестностях момента времени t1) превышает уровень срабатывания первого компаратора 7 Uоп1, который в этом случае срабатывает – на его выходе появляется единичное напряжение. В частности, это напряжение прикладывается к первому входу второго элемента И-НЕ 19, снимая таким образом постоянно присутствующее единичное напряжение со входа установки нуля второго счетчика 15.

С этого момента схема устройства переходит в динамический режим определения длительности выброса выше первого уровня анализа Uоп1 – с непрерывным сопоставлением ее с критическим значением .

Осуществляется это следующим образом.

При нулевом выходном коде счетчика 12: на выходе ЦБП 14 присутствует содержимое ячейки с адресом 000, которое в момент времени t1 равно нулю; код на выходе шифратора 10 (см. табл. 3.1) равен 001; содержимое счетчика 15 равно нулю. В результате напряжения на выходах ЦК 11 "С>D" и "С=D" равны нулю, а на выходе "С<D" - единице; напряжение на выходе "В>А" ЦК 16 равно нулю.

 

 

Рис. 3.16. Ииллюстрация динамических режимов работы элементов устройства

при анализе выброса напряжения при стационарном напряжении сети

 

При очередном импульсе ГПИ 24 (см. рис. 3.16) на первом выходе РУ 25 появляется единичный импульс, который вписывает в счетчик 15 содержимое ячейки с адресом 000, равное 00000000.

Импульс, появляющийся на втором выходе РУ 25, проходя через элемент И 20 (к его первому входу приложено единичное напряжение с выхода элемента ИЛИ 27, а ко второму - единичное напряжение с выхода первого аналогового компаратора 7), увеличивает на единицу содержимое счетчика 15, которое становится равным 00000001.

Появляющийся на третьем выходе РУ 25 импульс возвращает увеличенную на единицу информацию 00000001 в ту же ячейку ЦБП 14 с адресом 000.

Импульсом с четвертого, последнего, выхода РУ 25 на единицу увеличивается содержимое счетчика 12, которое становится равным 001.

При таком выходном коде счетчика 12: на выходе ЦБП 14 присутствует содержимое ячейки с адресом 001, которое в момент времени t1 также равно нулю/напряжение на выходе ЦК 11 "С=D" равно единице. Никаких других изменений в схеме устройства после момента времени t1 не происходит.

Как и в предшествующем цикле работы РУ 25, информация 00000000 из ячейки ЦБП 14 с адресом 001 преобразуется в 00000001, после чего возвращается назад в ту же ячейку.

Импульсом с четвертого выхода РУ 25 содержимое счетчика 12 преобразуется в 010. При таком коде счетчика 12 напряжение на выходе ЦК 11 "С>D" становится равным единице, а на выходах "С<D" и "С=D" – нулю. При такой ситуации напряжение на выходе элемента ИЛИ 27 равно нулю, и импульс со второго выхода РУ 25 не пропускается элементом И 20 на тактовый вход счетчика 15. Однако этот импульс, последовательно проходя через элементы 26 и 19, поступает на вход установки нуля счетчика 15 и подтверждает его нулевое содержимое.

Аналогично при выходных кодах счетчика 12, больших 001, содержимое соответствующих ячеек ЦБП 14 остается нулевым.

После полного заполнения счетчика 12 и последующего его обнуления в очередных циклах работы РУ 25 содержимое ячеек ЦБП 14 с адресами 000 и 001 из 00000001 преобразуется в 00000010.

В следующем цикле работы счетчика 12 содержимое этих же ячеек преобразуется, соответственно, из 00000010 в 00000011 и т.д.

К моменту времени t2 на рис.15 содержимое ячеек 000 и 001 ЦБП 14 становится, например, равным 00001000.

В момент времени t2 напряжение U3 на рис. 3.15 превышает уровень срабатывания второго компаратора 8 Uоп2 – на выходе последнего появляется единичное напряжение. В этом случае на выходе шифратора 10 появляется код (см. табл. 3.1) 010. При этом нарастание содержимого ячеек 000 – 010 ЦБП 14 в каждом цикле работы РУ 25 осуществляется следующим образом:

000: 00001001; 00001010; 00001011; 00001100; 00001101...

001: 00001001; 00001010; 00001011; 00001100; 00001101...

010: 00000001; 00000010; 00000011; 00000100; 00000101...

В момент времени t3 содержимое ячейки 010 ЦБП 14 превышает критическую длительность , код которой хранится в ячейке 010 ЦБП 13 – в результате на выходе "В>А" ЦК 16 появляется единичное напряжение, вписывающее "ноль" в D-триггер 17. Появляющийся на прямом выходе последнего нулевой потенциал опрокидывает SR-триггер 18 в единичное состояние.

При этом по заднему фронту напряжения с инверсного выхода SR-триггера 18, спадающего из единичного уровня в нулевой, содержимое счетчика 22 увеличивается на единицу.

Таким образом, после соответствующего распознавания образа засчитывается выброс напряжения с критическими параметрами.

Поскольку критическая длительность выброса имеет довольно большое значение (см. рис. 3.10), то очередной импульс на выходе ЦК 16 мог бы появиться в момент времени t5 (см. рис. 3.15). Однако этот импульс не появляется, поскольку в момент времени t4 компаратор 7 уже отпускает, нулевое напряжение с его выхода при этом переводит в нулевое состояние SR-триггер 18, в единичное состояние D-триггер 17, а также обнуляет ячейки ЦБП 14.

При анализе провалов напряжения переключатель 6 переводится в верхнее положение. В этом случае на объединенные информационные входы компараторов 7-9 подается напряжение:

U5=-[U(t) – UНОМ]. (3.3)

В остальном при анализе провалов напряжения работа устройства аналогична описанной выше при анализе выбросов.

Рассмотрим работу устройства при нестационарном напряжении на примере анализа и фиксации выброса напряжения, изображенного на рис. 3.17 (см. напряжение U3).

При нестационарном напряжении в сети длительное время имеют место большие отклонения напряжения. В такой ситуации происходит отказ ЭО без восстановления работоспособного состояния на длительное время. В этом случае также длительное время могут быть превышены уровни срабатывания части компараторов 7-9.

Учет суммарного времени отказов ЭО выполняется счетчиком 23 следующим образом.

При идентификации выброса напряжения на рис. 3.11 в момент времени t1 на выходе D-триггера 17 появляется нулевое напряжение, которое переводит в единичное состояние SR-триггер 18. Напряжение с прямого выхода последнего прикладывается к первому входу элемента И 21, который при этом начинает пропускать импульсы с выхода ГПИ 24. Счетчиком 23 подсчитывается количество N импульсов ГПИ 24, по которому может быть определено суммарное время Тот пребывания ЭО в отказавшем состоянии:

Tот = N/f, (3.4)

где Тот - суммарное время отказов электрооборудования за время контроля (сутки, неделя, месяц и т.д.), выраженное в секундах;

N - показания счетчика 23;

f - частота ГПИ 24, Гц.

 

Рис. 3.17. Анализ выброса напряжения при нестационарном напряжении

 









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


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