Аналого-цифровий перетворювач інтегральних характеристик електричних величин

Аналого-цифровий перетворювач інтегральних характеристик електричних величин. Ви н ахід в ідн оси ться до ен ерг ети ки і мож е б ути в и кори стан и й у комп'ютеризованих ін формац ійно-вимірювальних системах контролю параметрів електроенергії. Відоми й ан алого-ц и фровий п еретв орюв ач ін тегральн и х характери сти к електрични х величин, який має у своєму складі узгодж уючий при стрій, перший і другий аналогові комутатори, джерело опорної напруги, інтегруючий перемножувач, блок управління, генератор опорної частоти, блок ділення на період, добувач кореня квадратного, блок масштабування, лічильник результату, тригер знаку, лічильни к корекц ії і ключ (А.С. СРСР №1320900, МК В НОЗМ 1/06, в ід 30.06.87, Бюл.№ 36). Недоліками цього аналого-цифрового перетворювача є: мала швидкодія, а отже і продуктивн ість, чер ез вели кий час п еретворенн я (два періоди контр ол ьованої еле ктромереж і на один параметр); в ідн осно мала то чн ість п еретвор ення через формуванн я інтервалів перетворення для всіх контрольовани х кан алів по одному сигналу одного з каналів і збільшення похибки добування кореня квадратного при відхиленн і сигналу в ід ном інального значення; скл адн ість стр уктурної схеми, а отже і мал а надійн ість, через вели ку кіл ькість еле ментів мало го та середнього ступен я інтеграц ії. Найбільш бли зьким до пропонованого є аналого-ци фровий перетворювач інтегральни х характеристи к електрични х величин (патент України №10794, МК В НОЗМ 1/06, від 29.07.96. Бюл.№4), що містить узгоджуючий пристрій, перший і другий аналогові комутатори, джерело опорної напруги, аналого-цифровий перетворювач, нуль-орган, перший і другий регістри, пристрій пам'яті програм, три гер, в ходи контрольованих сигналів і запиту ін формац ії, виходи вихідної ін формац ії і готовності ін формац ії, причому входи узгоджуючого пристрою з'єднані з входами контрольованих сигналів, а виходи - з входами першого аналогового комутатора, перший вхід другого аналогового комутатора п ід'єднаний до шини "н уль вольт", другий вхід - до виходу джерела опорної напруги, треті входи - до виходів першого аналогового комутатора, а вихід - до в ходу аналого-цифрового перетворювача, вихід тригера з'єднаний з виходом готовності ін формац ії. У в ідомому при строї не має мож ливості визн аченн я, а отже і кор ектуванн я зміщень нуля каналів узгоджуючого пристрою і першого аналогового комутатора, які виникаю ть через вплив зміни умов зовн ішн ього середови ща (температури, тиску, то що). Зм іщенн я н уля на величин у Aw , напри клад, у канал і напруги u (t) = U m sin ш приводить до представлення діючого значення и (/)як: = Um J\/1 + Kl, *х о (1) де Ки =Au/Um . При цьому в ідносна похибка визначення діючого значення и{і) складає : U SU , = 100% Л / 2- е / , U /42 1-JI + 2K (2) т Для К = 0,05 н- 0,1(5% * 10%), SU .= 0,25% -* 1%, що неприпустимо при необхідності точних вимірів діючих значень. Зміщення "О" на величину Aw в каналі напруги u(t) = Um sin&>/ і на величину Д/в каналі струму i(t) = Im sin(w£ + 2ТХтах, які складають цикл роботи приладу Тц , що виділяється на обробку інформації по одному трифазному приєднанню. На початку біжучого циклу Тц код ознаки режиму роботи приладу ОР установлюється рівним 00 і записується у відповідну комірку пам'яті даних пристрою 10. При ОР = 00 у кожному підтакті тпт біжучого такту тт пристроєм 10 відслідков ується зміна вихідного стану нуль-органа 6. При зміні стану, що означає початок періоду коливань сигналів контрольованого на даний час трифазного приєднання, код ОР установлюється равним 01, номер підтакту «' записується у пам'ять даних, де інші вхідні і проміжні дані скидаються в нуль. При0Р = 01: - В першому підтакті біжучого такту роботи приладу перетворювач 5 перетворює рівень напруги шини "нуля вольт" (0В) у цифровий код, який додається пристроєм 10 до суми аналогічних кодів за попередні такти біжучого періоду коливань контрольованих сигналів. В кінці підтакту до регістру 8 заноситься управляючий код, дозволяючий підключення комутатором 3 до входів перетворювача 5 напруги иА (в подальшому - відповідний иА ). - У другому підтакті миттєве значення напруги иА перетворюється у цифровий код, після чого від нього віднімається значення зміщення нуля каналу ид. Зкорегований код запам'ятовується у пам'яті даних; додається до суми аналогічних кодів за попередні такти біжучого періоду; перемножується сам на себе, після чого результат перемноження додається до суми квадратів кодів миттєвих значень иА за попередні такти біжучого періоду; помножується на код миттєвого значення струму за попередній такт, після чого результат перемноження додається до сум миттєвих значень активної і реактивної потужностей за попередні такти в біжучому періоді. У кінці підтакту в регістр 8 заноситься управляючий код, відповідний ив. - В третьому і четвертому підтактах аналогічно миттєвому значенню иА обробляються миттєві значення ив і и с. В кінц і цих підтактів до регістру 8 записуються коди, відповідні и с і Е/о . - В п'ятому підтакті в цифровий код перетворюється значення опорної напруги Uo . Після віднімання від цього коду усередненого зміщення нуля комутатора З і перетворювача 5, він перемножується сам на себе і результат перемноження додається 6 до суми квадратів кодів Uo за попередні такти біжучого періоду. В кінц і підтакту в регістр 8 заноситься управляючий код, відповідний іА . - В шостому шдтакті в цифровий код перетворюється миттєве значення струму і А . Від отриманого коду віднімається код зміщення нуля відповідного вхідного каналу, після чого він записується в пам'ять даних; додається до суми аналогічних кодів за попередні такти біжучого періоду; перемножується сам на себе, після чого результат перемноження додається до суми квадратів кодів миттєвих значень іА за попередні такти біжучого періоду; помножується на код миттєвого значення напруги за цей такт, після чого отриманий результат перемноження додається до суми миттєвих значень активної потужності і віднімається від суми миттєвих значень реактивної потужності за попередні такти біжучого періоду. У кінці підтакту в регістр 8 заноситься управляючий код, відповідний ів, - У сьомому і восьмому підтактах аналогічно миттєвому значенню іА обробляються миттєві значення ів і /с . В кінц і цих підтактів до регістру 8 записуються коди, відповідні іс і "ОВ". Крім того, у кожному такті роботи приладу до біжучого значення кількості вибірок миттєвих значень кон трольованих сигналів п додається одиниця. При досягненні значення п, близького до кількості вибірок значень сигналів за мінімальний період, пристрій 10 в кожному підтакті починає відслідковувати зміну вихідного стану нуль-органа 6. При зміні стану, що означає кінець біжучого періоду, код ОР змінюється на 10, а номер біжучого підтакту п" записується в пам'ять даних пристрою 10. При ОР-10 пристроєм 10 виконується обробка інформації по періоду і запис результуючих кодів у відповідні комірки пам'яті даних пристрою 10: - Визначається усереднене значення зміщення нуля каналу опорної напруги (комутатора 3 і перетворювача 5), для чого сума миттєвих значень рівня напруги шини "ОВ" за період ділиться на кількість п відліків за період. - Визначаються усереднені значення зміщення нуля каналів вхідних струмів і напруг, для чого суми миттєвих значень вхідних струмів і напруг діляться на п. - Обчислюється коефіцієнт корекції і періоду через ділення коду розрахункованого значення £/02 на суму квадратів кодів UQ за період. - Визначаються діючі значення контрольованих напруг і струмів, для чого суми кодів квадратів миттєвих значень струмів і напруг за період помножуються на коефіцієнт корекції і періоду, після чого із них добуваються корені квадратні, які помножуються на відповідні масштабні коефіцієнти, що зберігаються у пристрої пам'яті 9. - Обчислюються фазові активні і реактивні потужності через помноження сум миттєвих активних і реактивних потужностей за період на коефіцієнт корекції і періоду та відповідні масштабні коефіцієнти. Суми миттєвих реактивних потужностей додатково помножуються на п. Активна та реактивна потужності трифазного приєднання визначаються як суми відповідно фазних активних і реактивних потужностей. - Визначається частота коливань сигналів трифазного приєднання як Л' /(8и + п" -п'),де N - постійний коефіцієнт. Після закінчення обчислень на кінці біжучого такту код ознаки ОР змінюється на 11, в регістр 14 з пам'яті пристрою 10 переноситься код номера приєднання, по якому отримана інформація, пристрій 10 встановлює ознаку готовності інформації на тригер 13, встановлюючи тригер у "1", у пам'ять даних заноситься число обчислених параметрів (К=15), а в регістр 7 - управляючий код, відповідний трифазному приєднанню (трифазному каналу пристрою 1), яке буде контролюватися у наступному циклі. Код визначається шляхом додавання 1 до біжучого номера приєднання (каналу), якщо цей номер меньше загальної кількості контрольованих трифазних приєднань. Інакше, номер приєднання (каналу) встановлюється рівним 1. При ОР=11 при К*0 пристрій 10 відслідковує стан тригера 13. Якщо тригер знаходиться у "нульовому стані", що означає, що інформація з регістру 14 виведена, в останній записується наступна інформація (по наступному параметру), а число параметрів К в пам'яті даних пристрою 10 зменьшується на 1. Досягнення числом К нульового значення визначає закінчення видачі інформації по контрольованому у біжучому циклі трифазному приєднанню. При ОР=11 пристрій 10 контролює значення числа тактів у циклі, яке у кожному такті збільшується на 1. Досягнення ним значення М означає початок з наступного такту нового циклу роботи приладу. Як видно з опису роботи пропонованого приладу, у ньому введена корекція сумарного значення нуля для пристроїв 1, 2, 3 і 5 за рахунок визначення значення цього зміщення Аи^ ПО сумі миттєвих значень вхідних струмів і напруг за період. Так, для u(t) = Um sin ш . j £ (9) n Ащ =J=\ и7= 1 Тоді діюче значення u(t) і відносна похибка його визначення через наявність Аи і її корекції на AUQ визначається: " = \\т~ }[«« + А«-Аи0] d=U fo + l&sm — j} , (10) SUgl =100% (И) 2лДля «>200 J>sin—J < 0.001. При цьому SU gy