SU1406502A1 - Quick-operating instrument transducer converting active power to digital and analog signals - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  активной мощности в энергосистемах в нормальных и . аварийных режимах. Быстродействующий измерительный преобразователь (БДИП) активной мощности в цифровой и аналоговый сигналы содержит входные преобразователи 1 и 2 напр жени  и тока соответственно,- блок 3 умножени , ключи 4,5, интегратор 6, блок 7 сравнени , формирователи 8,20 триггеры 9,10, элементы 11,12 совпадени , счетчики 13,14, цифроаналоговые преобразователи 15,16, генератор 17 импульсов БДИП имеет повышенное быстродействие и точность измерени . 1 ил. с € (ЛThe invention can be used to measure active power in power systems in normal and. emergency modes. High-speed measuring transducer (BDIP) of active power into digital and analog signals contains input converters 1 and 2 of voltage and current, respectively, - multiplication unit 3, keys 4.5, integrator 6, comparison unit 7, drivers 8.20 triggers 9.10 , elements 11, 12, coincidence, counters 13, 14, digital-to-analog converters 15, 16, an ODI pulse generator 17 has an increased speed and accuracy of measurement. 1 il. from € (L

Description

ОдOd

СЛSL

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  активной моности в энергосистемах в нормальных и аварийных режимах.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure active monosy in power systems in normal and emergency conditions.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерени The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of measurement.

На чертеже изображена структурна  схема предлагаемого преобразовав тел .The drawing shows a structural scheme of the proposed transforming tel.

Преобразователь содержит вход ной преобразователь 1 напр жени , входн ой преобразователь 2 тока, блок 3 умножени , первый 4 и второй 5 ключи, интегратор б, блок 7 сравнени , первый формирователь 8, первый 9 и второй 10 триггеры, первый 11 и второй 12 элементы совпадений, первый 13 и второй 14 счетчики, первый 15 и второй 16 цифроаналоговые преобразователи , генератор 17 импульсов., выходные клеммы 18 дл  цифрового сиг I нала, выхо;щую клемму 19 дл  анало- Iгового сигнала, второй формировател 20.The converter contains input voltage converter 1, input current converter 2, multiplication unit 3, first 4 and second 5 keys, integrator b, comparison unit 7, first driver 8, first 9 and second 10 triggers, first 11 and second 12 elements matches, the first 13 and second 14 counters, the first 15 and second 16 digital-to-analog converters, pulse generator 17, output terminals 18 for a digital signal I channel, output terminal 19 for an analog signal, the second driver 20.

Входной преобразователь I напр - |жени  включен в контролируемую сеть параллельно, а входной преобразова° тель 2 тока последовательно с наг- рузкой, входы блока 3 умножени  ключены к выходам входных преобразов телей напр лсени  1 и тока 2, вход интегратора 6 через первый ключ 4 соединен с выходом блока 3 умножени  ia через второй ключ 5 соединен с вы- ;й:одом первого цифроаналогового преобразовател  15j вход которого соединен с выходом первого счетчика 13 иход которого подключен к выходу irepBoro элемента i 1 совпадени , первый вход которого подключен к выходу ij-eHepaTOpa 17 импульсов, а второй - К одному из выходов первого тригге- йа 9, второй выход первого триггера соединен с управл ющим входом первог Ключа 4, выход генератора 11 импуль- .сов соединен также с первым входом в торого элемента 12 совпадени , второй вход которого подключен к пр мо му выходу второго триггера 10, инверсный выход которог о соедлнен с управл ющим входом второго ключа 5, вХод установки в нуль второго триггера 10 соединен с выходом блока 7 с|)авнёни , вход крторого соединен с вйходом интегратора 6, вход синхро - нйзации второго триггера 10 соединен с выходом первого триггера 9, входThe input converter I voltage is connected to the controlled network in parallel, and the input voltage converter 2 is connected in series with the load, the inputs of the multiplication unit 3 are connected to the outputs of the input voltage converter 1 and current 2, the integrator input 6 through the first key 4 connected to the output of block 3 multiplication ia via a second key 5 connected to you; y: the first digital-to-analog converter 15j whose input is connected to the output of the first counter 13 and whose input is connected to the output irepBoro of the matching element i 1, whose first input is connected 17 pulses to the ij-eHepaTOpa output, and the second to one of the outputs of the first flip-flop 9, the second output of the first flip-flop is connected to the control input of the first Key 4, the output of the generator 11 of the pulses is also connected to the first input of the second element 12 match, the second input of which is connected to the direct output of the second trigger 10, the inverse output of which is connected to the control input of the second key 5, in the course of setting the zero of the second trigger 10 to the output of the block 7 with |) denny, the input of which is connected to the input integrator 6, sync input second trigger 10 is connected to the output of the first trigger 9, the input

синхронизации которогб соединен с выходом первого формировател  8,. на вход которого подаетс  напр жение с частотой контролируемой сети, выход второго элемента 12 совпадени  соединен с входом второго счетчика 14, выходы которого соединены с выходными клеммаг ш 18 дл  цифрового сигнала и входами второго цифроанало говог о преобразовател  165 выход которого соединен с выходной клеммой 19 дл  аналогового сигнала, входы установки первого 13 и второго 14 счетчиков соединены с выходом второго формировател  20, вход которого подключен к выходу первого триггера 9 ,synchronization is connected to the output of the first shaper 8 ,. to the input of which a voltage is applied with the frequency of the monitored network, the output of the second coincidence element 12 is connected to the input of the second counter 14, the outputs of which are connected to the output terminals 18 for a digital signal and the inputs of the second digital channel of the converter 165 whose output is connected to the output terminal 19 for analog signal, the installation inputs of the first 13 and 14 second counters are connected to the output of the second shaper 20, the input of which is connected to the output of the first trigger 9,

Преобразователь работает следукг- щим образом.The converter works as follows.

Первый формирователь 8 формирует из входного напр жени  пр моугольные импульсы с частотой5 равной частоте напр жени  контролируемой сети. Эти импульсы поступшот на тактовый вход первого триггера 9, работающего в счетном режиме При переключении первого триггера 9 в единичное состо  ни1Э замьжаетс  первый ключ 4, одно временно форгшруетс  короткий импульс на выходе второго формировате- л  20. которьй устанавливает в нулевое пололхвние первый счетчик 13 и записывает начапьное число ,во второй счетчик 4„ Через замкнутый первый ключ 4 сигнал, пропорциональный произведению мгновенных значений напр жени  и тока в контроли-- руемой цепи, поступает на интегратор 6s Напр жение на выходе интегратора 6 к концу первого периода равноThe first driver 8 generates rectangular pulses from the input voltage with a frequency of 5 equal to the frequency of the voltage of the monitored network. These pulses are received at the clock input of the first trigger 9 operating in the counting mode. When switching the first trigger 9 to the single state 1E, the first key 4 is frozen, a short pulse is output at the same time at the output of the second driver 20. which sets the first counter 13 and writes the starting number, to the second counter 4 "Through the closed first key 4 a signal proportional to the product of the instantaneous values of voltage and current in the controlled circuit is fed to the integrator 6s; Output voltage e of integrator 6 by the end of the first period is equal to

- „1 f RC J- „1 f RC J

RC J и„,, -- ТР оRC J and „,, - TR o

ина 1ina 1

(О(ABOUT

где RC - посто нна  интегратораjwhere RC is the integrator constant j

Т - длительность периода напр жени  (тока) в контролируемой сети|T is the duration of the voltage period (current) in the controlled network |

U|,y,- напр жение на, выходе интегратора б к.моменту замыкани  первого ключа 4;U |, y, is the voltage on, the output of the integrator, b to the closing point of the first switch 4;

if. Р р Juicjt - значение активнойif. P p Juicjt - the value of the active

о мощности за период Т Одновременно с зар дом интегратора б импульсы от генератора 7 иМpower for period T At the same time with the charge of the integrator, b pulses from generator 7 andM

пульсов .через первый элемент 1 1 совпадени , открываемый выходным сигналом первого триггера 9, поступают на первый счетчик 13, К концу первого периода в первом счетчике 13 запишетс  код, соответствующий числуpulses. through the first element 1 1 coincidence, opened by the output signal of the first trigger 9, is sent to the first counter 13. By the end of the first period in the first counter 13, a code corresponding to the number

N, T-fN, T-f

ги gi

где f f- - частота следовани  импульсов на выходе генератора 17 импульсов.where f f- is the pulse frequency at the output of the pulse generator 17.

На выходе первого цифроаналогово- го преобразовател  15 напр жение будет пропорционально величинеAt the output of the first digital-to-analog converter 15, the voltage will be proportional to

Ui , ,Ui,

ле (1), При этом врем  tp разр да определ етс  по формулеle (1), wherein the time tp of the discharge is determined by the formula

5 -gcSvt u5 -gcSvt u

ним/him /

10ten

т t, -i-Sui.t .|I. (4)t t, -i-Sui.t. | i. (four)

Из (4), учитьша  (3), получимFrom (4), learn (3), we get

1515

РТRT

p к;тг: (5)p k; tg: (5)

Число импульсов, поступивших в счетчик 14 за врем  разр да, равноThe number of pulses received in the counter 14 during the discharge time is equal to

где К - коэффициент пропорциональности .where K is the proportionality coefficient.

В начале второго периода, т.е. в момент переключени  первого триггера 9 в нулевое положение, первый ключ 4 размыкаетс , первый элемент 1 1 совпадени  запираетс  и в первом счетчике 13 сохран етс  число определ емое формулой (2). Одновременно сигналом с нулевого выхода первого триггера 9 происходит переключение второго триггера 10 в единичное состо ние, что приводит к замыканию второго ключа 5 и открыванию второго элемента 12 совпадени  Импульсы генератора 17 импульсов через второй элемент 12 совпадени  начинают поступать на счетный вход второго счетчика 14.. ПриAt the beginning of the second period, i.e. at the moment of switching the first trigger 9 to the zero position, the first key 4 is opened, the first element 1 1 is locked, and in the first counter 13 the number determined by formula (2) is saved. At the same time, the signal from the zero output of the first trigger 9 switches the second trigger 10 to a single state, which causes the second key 5 to close and open the second coincidence element 12 The pulse generator 17 pulses through the second coincidence element 12 begin to flow to the counting input of the second counter 14 .. With

этом происходит разр д интегратора 6 напр жением и, снимаемым с выхода первого цифроаналогового преобразовател  15 и определ емым формулой (3). В момент достижен1   выходным напр жением интегратора 6 напр жени  срабатывани , блок 7 сравнени  срабатьшает, в результате чего на его выходе по вл етс  импульс, переключающий в нулевое положение второй триггер 10. Это приводит к запиранию второго элемента 12 совпадени  и размыканию второго ключа 5, в результате чего интегратор 6 переходит в режим хранени , в котором он находитс  вплоть до начала следуннце- го периода входного напр жени . Следовательно , напр жение на выходе интегратора 6 в этот момент, р-авное напр жению срабатьюани  блока 7 сравнени  , равно напр жению Unoy в форму-This results in the discharge of the integrator 6 with the voltage taken from the output of the first digital-to-analog converter 15 and defined by the formula (3). At the moment the output voltage of the operating voltage of the integrator 6 is reached, the comparison unit 7 triggers, with the result that a pulse appears at its output, switching the second trigger 10 to the zero position. This causes the second element 12 to lock and open the second key 5, as a result, the integrator 6 switches to the storage mode, in which it remains until the beginning of the next input voltage period. Consequently, the voltage at the output of the integrator 6 at this moment, which is the voltage of the voltage of the unit 7 of the comparison unit, is equal to the voltage Unoy in the form

2020

N, fr,-tp.N, fr, -tp.

(6)(6)

Подставл   в (6) значение tp из (5), получимSubstituting in (6) the value of tp from (5), we obtain

5five

5five

5five

NI f ги 1NI f gi 1

(7)(7)

rwrw

где К - - коэффициент пропорцио нальности, Аналоговьш сигнал на выходе цифро0 аналогового преобразовател  16 пропорционален числу N j. Таким образом, цифровой код на выходе второго счетчика 1 4 и аналоговый сигнал на выходе второго цифроаналогового преобразовател  16 пропорциональны значению активной мощности. Это состо ние сохран етс  до момента начала третье- его периода. В дальнейшем процесс преобразовани  повтор етс ,where K - is the proportionality coefficient, the analog signal at the output of the digital-to-analog converter 16 is proportional to the number N j. Thus, the digital code at the output of the second counter 1 4 and the analog signal at the output of the second digital-to-analog converter 16 are proportional to the value of the active power. This state persists until the beginning of the third period. In the following, the conversion process is repeated,

Q Поскольку параметры элементов схемы преобразовател  выбраны таким образом, что всегда , то дпиг тельность времени преобразовани  не превышает двзос периодов, чем обеспечиваетс  высокое быстродействие, а также дрейф сравнивающего устройства в результате чего изменение коэффициента передачи интегратора и колебани  частоты генератора импульсовQ Since the parameters of the converter circuit elements are chosen in such a way that they are always, the conversion time of the conversion does not exceed the period dvdos, which ensures high speed, as well as the drift of the comparing device, resulting in a change in the integrator transfer coefficient and oscillation of the pulse generator frequency

5050

не оказывают вли ни  на точность преобразовани .do not affect the accuracy of the conversion.

Claims (1)

Формула изобретен, и Formula invented and Быстродействующий измерительный сс преобразователь активной мощности в цифровой и аналоговый сигналы, со- лержащий входные преобразователи нап- р жени  и тока, а также блок умножени , входы которого подключен к выходам входных преобразователей напр жени  и тока, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точ ности и быстродействи , в него дополнительно введены первый и второй ключи , интегратор, блок сравнени , пер- :вый и второй формирователи, первый н второй триггеры, первый и второй |элементы совпадени , первый и второй 1счетчики, первый и второй цифроана- Слоговые преобразователи, а также ге- |нератор импульсов, причем вход ин- (тегратора через первый ключ соединен ic выходом блока умножени , а через Ьторой ключ - с выходом первого цифро |аналогового преобразовател , вход -Которого соединен с выходом первого рчетчика, один из входов которого под Доточен к вьтоду первого элемента сов- радени , первый вход которого подклю- jieH к выходу генератора импульсов k второй - к пр мому выходу первого риггера, и шерсный выход которого Соединен с управл ющим входом перво- .о ключа, выход генератора импульсовA high-speed measuring active-power ss-to-digital and analogue signal converter, containing input voltage and current transducers, as well as a multiplication unit, whose inputs are connected to the outputs of the input voltage and current transducers, increase the accuracy and speed, it additionally introduced the first and second keys, the integrator, the comparison unit, the first and second drivers, the first and the second triggers, the first and second | elements of the match, the first and second 1 counters, the first and the second digital-to-slave converters, as well as the pulse generator, the input of the integrator (through the first key is connected ic by the output of the multiplication unit, and through the second key to the output of the first digital | analog converter, the input of which is connected to the output of the first The meter counter, one of the inputs of which is Docked to the first element of the coincidence, the first input of which is connected to the output of the pulse generator k, the second to the direct output of the first rigger, and the output of which is connected to the control input of the first key yo exit eratora pulses соединен также с первым входом второго элемента совпадени , второй вход которого подключен к пр мому выходу второго триггера, инверсный выход которого соединен с управл ющим входом второго ключа, выход установки в о второго триггера соединен с выходом блока сравнени , вход которого соединен с выходом интегратора, вход синхронизации второго триггера соединен с пр мым выходом первого триггера , синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого формировател , вход которого соединен с источником напр жени  с частотой контролируемой сети, вькод второго элемента совпадени  соединен с входом второго счетчика, выходы которого соединены с входами второго цифро- аналогового преобразовател , входы установки первого и второго счетчиков в исходное положение соединены с выходом второго формировател ,вход которого подключен к инверсному выходу первого триггераIt is also connected to the first input of the second coincidence element, the second input of which is connected to the forward output of the second trigger, the inverse output of which is connected to the control input of the second key, the output of the installation of the second trigger connected to the output of the comparator, the input of which is connected to the output of the integrator, the synchronization input of the second trigger is connected to the forward output of the first trigger, the synchronization input of which is connected to the output of the first driver, the input of which is connected to the voltage source with a frequency controlled network, the code of the second coincidence element is connected to the input of the second counter, the outputs of which are connected to the inputs of the second D / A converter, the inputs of the installation of the first and second counters to the initial position are connected to the output of the second driver, the input of which is connected to the inverse output of the first trigger