DE4334633C1

DE4334633C1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Auswertung stochastisch auftretender Meßwerte

Info

Publication number: DE4334633C1
Application number: DE19934334633
Authority: DE
Inventors: Hartmut Schwella
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: Vattenfall Europe Generation AG and Co KG
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2013-10-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsan ordnung zur Auswertung stochastisch auftretender analoger, elektrischer Meßwerte in einer Meßwertreihe mit schneller Meßfolge, nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.

Bei der Auswertung von Meßwerten in einer Meßwertreihe mit schneller Meßfolge werden insbesondere zur Ermittlung sto chastisch auftretender Meßwerte auch nicht interessierende Meßwerte erfaßt, so daß ein erheblicher Aufwand bei der Registrierung und Auswertung erforderlich ist.

Zur Minderung dieses Aufwandes ist es bekannt, aus einer Folge von Meßwerten eine meßwertabhängige Auswahl von Meßwerten zu treffen (DE 25 42 597 A1), indem nur die Überschreitungswerte in Bezug auf einen Grenzwert ständig geprüft und registriert werden.

Die Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Meßwerte vor und nach dem Auftreten des Überschreitungswertes nicht ausgewertet werden, obwohl für eine Vielzahl von Ereignis sen gerade diese Meßwerte von Interesse sind, um Rückschlüs se auf Ursachen zu ziehen.

Durch die DE 31 32 874 A1 ist eine Anordnung zur Effektivwert messungen von Spannungssignalen bekanntgegeben, bei der die abgetasteten Meßwerte in einem A/D-Wandler umgewandelt werden und deren Effektivwerte in einem Rechner berechnet werden. Das Bemerkenswerte dieser Anordnung ist, daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Auswerterechners unabhän gig von der eingangs anliegenden Signalfrequenz gewählt werden kann. Erreicht wird dies durch eine zeitlich stocha stische Abtastung des Eingangssignals, die in einem vorgegeb enen Zeitraster erfolgt. Dadurch ist jedoch für eine schnelle Meßsignalfolge der Effektivwert mit einem Rechner nicht zu berechnen, weil entsprechende Analogrechenschaltun gen nur für niederfrequente Meßsignale angewandt werden können.

Die Grenzfrequenz der Anordnung wird nur von der Abtast schaltung bestimmt.

Durch die DD 2 23 830 A1 wird eine Anordnung beschrieben, die zur Verminderung von Störungen insbesondere des Rauschens, bei periodischen Meßsignalen dient. Zur elementaren Verwen dung gelangen hier A/D-Wandler, ein Schieberegister und ein Speicher. Das Besondere dieser Anordnung besteht in einer Mittelwertbildung, die sich ausgezeichnet mit digitaler Schaltungstechnik realisieren läßt. Damit ist jedoch das Meßsignal nicht erforschbar, so daß die Ursache für Meß wertabweichungen nicht mehr aufdeckbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem vorgegebenen Zeitintervall vor und nach einem Ereignis eine Meßwertreihe auswertbar zu machen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die analo gen Meßwerte taktweise in digitale Werte umgewandelt, takt weise in einen Speicherblock eingeschrieben sowie taktweise innerhalb des Speicherblockes von Speicherzelle zu Speicher zelle weitergeschoben werden, daß der sich im mittleren Speicherelement des Speicherblockes befindliche Meßwert in einem Vergleicher mit einem Sollwert verglichen wird und bei Abweichung vom Sollwert die zu dem abweichenden Meß wert gehörende gesamte Meßreihe, repräsentiert durch den Inhalt des Speicherblocks, sowie Datum und Uhrzeit in einem weiteren Speicher abgespeichert werden und die abgespeicherte Meßwertreihe mit den vor sowie nach dem abweichenden Meßwert bestehenden Teilmeßreihen auf einem Bildschirm dargestellt wird. Die Aufgabe wird auch durch die in dem Patentanspruch 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Im Patentanspruch 3 ist eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 angegeben. In den Patentansprüchen 4 und 5 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung angegeben.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild zur Auswertung mit im Schieberegister angeordnetem Signalausgang,

Fig. 2 das Blockschaltbild zur Auswertung mit am Ende des Schieberegisters angeordnetem Signalausgang.

Der Meßwertausgang 1 für die Meßwertreihe ist auf den Eingang des Analog/Digital-Wandlers 2 geschaltet, dessen Ausgang mit dem Eingang des Schieberegisters 3 und mit dem Vergleicher 9 verbunden ist (Fig. 1).

Analog/Digital-Wandler 2 und Schieberegister 3 sind mit dem Taktgenerator 4 gekoppelt. Das Schieberegister 3 weist den Ausgang 5 und den Meßwertausgang 6 auf. Der Meßwertausgang 6 ist mit dem Vergleicher 8 verbunden. Der Sollwertgeber 7 ist mit Vergleicher 8 und Vergleicher 9 verbunden.

Der Ausgang des Vergleichers 8 ist mit dem Steuereingang 13 des Schalters 12, der Eingang 14 des Schalters 12 mit dem Ausgang 5 des Schieberegisters 3 und der Ausgang 15 des Schalters 12 mit dem Eingang des statischen Speichers 19 verbunden.

Der Ausgang der Uhr 10 ist mit dem Eingang 17 des Schalters 11, der Ausgang des Vergleichers 9 mit dem Steuereingang 16 des Schalters 11 und der Ausgang 18 des Schalters 11 mit dem statischen Speicher 19 verbunden.

Der Ausgang des statischen Speichers ist auf das Bildschirmgerät 20 geschaltet.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Die am Meßwertausgang 1 anliegende Meßwertreihe in Form eines analogen Signals wird im Analog/Digital-Wandler 2 in digitale Werte umgewandelt. Der Taktgenerator 4 liefert die Taktsteuerung für den Analog/Digital-Wandler 2 und dem Schieberegister 3.

Die Taktsteuerung bestimmt die Abtastfrequenz der gesamten Anordnung.

Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 ist mit dem Vergleicher 9 verbunden, so daß die gegenwärtig umgewandelten digitalen Werte sofort mit dem Sollwert, vorgegeben mit dem Sollwertgeber 7, verglichen werden.

Im Falle einer Abweichung vom Sollwert gibt der Vergleicher 9 ein entsprechendes Signal aus, welches auf den Eingang 16 des Schalters 11 derart wirkt, daß die Uhrzeit/Datum-Information 10 vom Eingang 17 auf den Ausgang 18 des Schalters 11 zum statischen Speicher 19 geschaltet wird.

Die Takt für Takt am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 anliegenden Werte werden in das Schieberegister 3 eingeschrieben, wobei der 1. digitale Wert im 1. Takt in das 1. Speicherelement des Speicherblocks geschrieben wird, im 2. Takt der Inhalt des 1. Speicherelements (1. digitaler Wert) in das 2. Speicherelement eingeschrieben und in das 1. Speicherelement der 2. digitale Wert eingelesen wird. Das Verfahren setzt sich so weit fort, bis der 1. digitale Wert im letzten Speicherelement erscheint, im darauffolgenden Takt wird der Inhalt des letzten Speicherelements (1. digitaler Wert) vom 2. digitalen Wert überschrieben und so fort. In dem Speicherblock "wandern" die digitalen Werte vom 1. Speicherelement durchgängig zum letzten Speicherelement. Auf diese Weise entsteht ein zeitlich verschobenes Abbild der am Meßwertausgang 1 anliegenden Meßwertreihe.

Der Schieberegisterausgang 6 koppelt den Wert des mittelsten Speicherelements aus und führt ihn auf den Vergleicher 8. Dieser Wert wird in jedem Takt mit dem Sollwert im Sollwertgeber 7 verglichen. Bei Abweichung vom Sollwert wird auf den Eingang 13 des Schalters 12 ein entsprechendes Signal gegeben.

Dieses Signal bewirkt, daß der gesamte Inhalt des Schieberegisters 3 am Ausgang 5 auf den statischen Speicher 19 über den Eingang 14 und Ausgang 15 des Schalters 12 geschaltet wird. Somit entsteht im statischen Speicher ein Abbild der Meßwertreihe, in dessen Mittelpunkt sich der abweichende Meßwert befindet, also zeitlich gesehen Meßwerte vor dem abweichenden Meßwert und Meßwerte nach dem abweichenden Meßwert. Durch die Wahl der Anzahl der Speicherelemente des Speicherblocks sowie der Taktfrequenz kann man die Zeitdifferenzen der Teilmeßwertreihen und Auflösung bestimmen.

Der Meßwertausgang 1 für die Meßwertreihe ist auf den Eingang des Analog/Digital-Wandlers 2 geschaltet, dessen Ausgang mit dem Eingang des Schieberegisters 3 und mit dem den Sollwertgeber 7 aufweisenden Vergleicher 8 verbunden ist (Fig. 2). Analog/Digital-Wandler 2 und Schieberegister 3 sowie Zähler 21 sind mit dem Taktgenerator 4 gekoppelt.

Das Schieberegister 3 weist den Ausgang 5 auf, der mit dem Eingang 14 des Schalters 12 verbunden ist. Die Uhr 10 ist mit dem Eingang 17 des Schalters 11 verbunden. Der Steuereingang 16 des Schalters 11 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 8 sowie dem Steuereingang des Zählers 21 gekoppelt. Der Ausgang 18 des Schalters 11 ist mit dem statischen Speicher 19 verbunden. Der Ausgang 22 des Zählers 8 ist auf den Steuereingang 13 des Schalters 12, der Ausgang 15 des Schalters 12 auf den statischen Speicher 19 geschaltet. Der Ausgang des statischen Speichers 19 ist mit dem Bildschirmgerät 20 gekoppelt.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Die am Meßwertausgang anliegende Meßwertreihe in Form eines analogen Signals wird im Analog/Digital-Wandler 2 in digitale Werte umgewandelt. Der Taktgenerator 4 liefert die Taktsteuerung für den Analog/Digital-Wandler 2 und dem Schieberegister 3.

Die Taktsteuerung bestimmt die Abtastfrequenz der gesamten Anordnung.

Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 ist mit dem Vergleicher 8 verbunden, so daß die gegenwärtig umgewandelten digitalen Werte sofort mit dem Sollwert, vorgegeben mit dem Sollwertgeber 7, verglichen werden.

Im Falle einer Abweichung vom Sollwert gibt der Vergleicher 8 ein entsprechendes Signal aus, welches auf den Steuereingang 16 des Schalters 11 derart wirkt, daß die Uhrzeit/Datum-Information 9 vom Eingang 17 auf den Ausgang 18 des Schalters 11 zum statischen Speicher 19 geschaltet wird. Gleichzeitig wird der Zähler 21 gestartet.

Die Takt für Takt am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 2 anliegenden Werte werden in das Schieberegister 3 eingeschrieben, wobei der 1. digitale Wert im 1. Takt in das 1. Speicherelement geschrieben wird, im 2. Takt der Inhalt des 1. Speicherelements (1. digitaler Wert) in das 2. Speicherelement eingeschrieben und in das 1. Speicherelement der 2. digitale Wert eingelesen wird.

Das Verfahren setzt sich so weit fort, bis der 1. digitale Wert im letzten Speicherelement erscheint, im darauffolgenden Takt wird der Inhalt des letzten Speicherelements (1. digitaler Wert) vom 2. digitalen Wert überschrieben und so fort. In dem Speicherblock "wandern" die digitalen Werte vom 1. Speicherelement durchgängig zum letzten Speicherelement. Auf diese Weise entsteht ein zeitlich verschobenes Abbild der am Meßwertausgang 1 anliegenden Meßwertreihe.

Der Zähler 21 zählt soviel Takte des Taktgenerators 4 ab, wie die halbe Anzahl der Speicherelementeanzahl des Speicherblocks 3 beträgt und gibt dann an den Bildschirm 20 ein entsprechendes Signal aus, welches über den Steuereingang 13 des Schalters 12 das Durchschalten des Inhalts des Speicherblocks 3 am Ausgang 5 zum Eingang 14 des Schalters 12 zum Ausgang 15 des Schalters 12 zum statischen Speicher 19 bewirkt.

Somit entsteht im statischen Speicher 19 ein Abbild der Meßwertreihe, in dessen Mittelpunkt sich der abweichende Meßwert befindet, also zeitlich gesehen Meßwerte vor dem abweichenden Meßwert und Meßwerte nach dem abweichenden Meßwert. Durch die Wahl der Anzahl der Speicherelemente des Speicherblocks sowie der Taktfrequenz kann man die Zeitdifferenzen der Teilmeßwertreihen und Auflösung bestimmen.

Bezugszeichenliste

1 Meßwertausgang
2 Analog/Digital-Wandler
3 Schieberegister
4 Taktgenerator
5 Ausgang
6 Meßwertausgang
7 Sollwertgeber
8 Vergleicher
9 Vergleicher
10 Uhr
11 Schalter
12 Schalter
13 Steuereingang
14 Eingang
15 Ausgang
16 Steuereingang
17 Eingang
18 Ausgang
19 Speicher
20 Bildschirm
21 Zähler
22 Ausgang

Claims

1. Verfahren zur Auswertung stochastisch auftretender analoger, elektrischer Meßwerte in einer Meßwertreihe mit schneller Meßfolge, wobei die Meßwertreihe auf Überschreitung eines Grenzwertes geprüft wird, gekennzeichnet dadurch , daß die analogen Meßwerte taktweise in digitale Werte umgewandelt, taktweise in einen Speicherblock 3 eingeschrieben sowie taktweise innerhalb des Speicherblocks (3) von Speicherzelle zu Speicherzelle weitergeschoben werden, daß der sich im mittleren Speicherelement des Speicherblocks (3) befindliche Meßwert in einem Vergleicher (8) mit einem Sollwert verglichen wird und bei Abweichung vom Sollwert, die zu dem abweichenden Meßwert gehörende gesamte Meßreihe, repräsentiert durch den Inhalt des Speicherblocks (3), sowie Datum und Uhrzeit in einem weiteren Speicher (19) abgespeichert werden und die abgespeicherte Meßwertreihe mit den vor sowie nach dem abweichenden Meßwert bestehenden Teilmeßreihen auf einem Bildschirm (20) dargestellt wird.

2. Verfahren zur Auswertung stochastisch auftretender analoger, elektrischer Meßwerte in einer Meßwertreihe mit schneller Meßfolge, wobei die Meßwertreihe auf Überschreitung eines Grenzwertes geprüft wird, gekennzeichnet dadurch, daß die taktweise digitalisierten Werte in einem mit einem Sollwertgeber (7) versehenen Vergleicher (8) verglichen werden und bei Abweichen des Wertes vom Sollwert ein Taktzähler (21) gestartet wird, dessen Zählerstand bei Erreichen einer Zahl, die der halben Anzahl der Anzahl der Speicherelemente des Speicherblocks (3) entspricht, das Abspeichern des Inhalts des gesamten Speicherblocks (3) sowie Datum und Uhrzeit im Zeitpunkt der Abweichung des Wertes vom Sollwert in einem statischen Speicher (19) vernlaßt, derart, daß die abgespeicherte Meßwertreihe mit den aus vor sowie nach dem abweichenden Meßwert bestehenden Teilmeßreihen auf einem Bildschirm (20) dargestellt wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang der Meßwertreihe mit einem taktgesteuerten Analog/Digital-Wandler (2) verbunden und an dessen Ausgang ein taktgesteuertes Schieberegisters (3) (dynamischer Speicher) sowie der Eingang eines mit einem Sollwertgeber (7) versehenen ersten Vergleichers (7) geschaltet und der Ausgang des Vergleichers (9) mit einem statischen Speicher (19) verbunden ist, wobei in der Mitte des Schieberegisters (3) eine Speicherzelle mit einem Signalausgang angeordnet und der Signalausgang mit dem Eingang eines mit dem Sollwertgeber (7) versehenen zweiten Vergleichers (8) und der Ausgang des Vergleichers (8) mit dem statischen Speicher (11) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des Vergleichers (8) mit einem Taktzähler (21) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des ersten Schalters (11) gekoppelt und der Eingang des zweiten Schalters (12) mit dem Signalausgang (5) des Schieberegisters (3) und die Ausgänge der Schalter (11, 12) mit dem Eingang des statischen Speichers (11) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß der statische Speicher mit einem Bildschirmgerät (20) verbunden ist.