RU2010241C1 - Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency - Google Patents
Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2010241C1 RU2010241C1 SU5017105A RU2010241C1 RU 2010241 C1 RU2010241 C1 RU 2010241C1 SU 5017105 A SU5017105 A SU 5017105A RU 2010241 C1 RU2010241 C1 RU 2010241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- output
- adders
- accumulating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в устройствах релейной защиты, при измерительном преобразовании активной или реактивной мощностей промышленного тока в условиях апериодического электромагнитного переходного процесса в электроэнергетической системе. The invention relates to electrical engineering and can be used, in particular, in relay protection devices, when measuring the conversion of active or reactive capacities of an industrial current under conditions of an aperiodic electromagnetic transient in an electric power system.
Устройство выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения можно осуществить численным интегрированием произведений сигнала на коэффициенты в виде синусоидальных напряжений на основе способа, приведенного в [1] . A device for separating the orthogonal components of harmonic voltage can be implemented by numerically integrating the products of the signal by the coefficients in the form of sinusoidal voltages based on the method described in [1].
Недостатком прототипа является относительно большая погрешность выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения из его суммы с апериодической составляющей. The disadvantage of the prototype is the relatively large error in the allocation of the orthogonal components of the harmonic voltage from its sum with an aperiodic component.
Целью изобретения является повышение точности выделения ортогональных составляющих напряжения, содержащего апериодическую составляющую. The aim of the invention is to improve the accuracy of the selection of the orthogonal components of the voltage containing the aperiodic component.
Цель достигается тем, что в устройство выделения ортогональных составляющих гармонического напряжения известной частоты, содержащее два умножителя, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), генератор импульсов (ГИ), элемент задержки, два накапливающих сумматора (интегратора), два регистра, введены счетчик импульсов, демультиплексор (DMS), три накапливающих сумматора (интегратора), два умножителя, четыре сумматора, устройство деления, причем выход генератора импульсов подключен к синхровходу АЦП, входу счетчика импульсов и информационному входу DMS, выход счетчика импульсов подключен к адресным входам DMS, выходы DMS подключены к синхровходам накапливающих сумматоров, информационные входы которых подключены к выходу АЦП, пятый выход DMS подключен к входу элемента задержки, выход которого подключен к входам сброса накапливающих сумматоров и к выходам регистров, выходы второго и четвертого накапливающих сумматоров подключены к входам первого сумматора, а выходы первого, второго и пятого накапливающих сумматоров подключены к входам третьего сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам устройства деления, выход которого подключен к входам первого и второго умножителей, к другим входам которых подключены выходы первого и третьего сумматоров соответственно, выходы первого и второго умножителей подключены к входам четвертого и пятого cумматоров, к другим входам которых подключены выходы третьего и четвертого накапливающих cумматоров cоответcтвенно; выходы четвертого и пятого cумматоров cоответcтвенно подключены к входам третьего и четвертого умножителей их вход-ных сигналов на постоянный коэффициент k= 0,5 ω Ти, где Ти - время интегрирования первого, второго, третьего, четвертого и пятого накапливающих сумматоров, равное половине периода промышленного тока, при этом интервалы интегрирования сдвинуты относительно друг друга на значение времени, равное четверти периода промышленного тока, выходы третьего и четвертого умножителей подключены к другим входам первого и второго регистров соответственно.The goal is achieved by the fact that in the device for separating the orthogonal components of the harmonic voltage of known frequency, containing two multipliers, an analog-to-digital converter (ADC), a pulse generator (GI), a delay element, two accumulating adders (integrator), two registers, a pulse counter is introduced, a demultiplexer (DMS), three accumulating adders (integrators), two multipliers, four adders, a dividing device, and the output of the pulse generator is connected to the ADC clock input, the pulse counter input, and the information DMS ode, the pulse counter output is connected to the DMS address inputs, the DMS outputs are connected to the clock inputs of the accumulating adders, the information inputs of which are connected to the ADC output, the fifth DMS output is connected to the input of the delay element, the output of which is connected to the reset input of the accumulating adders and to the outputs of the registers, the outputs of the second and fourth accumulating adders are connected to the inputs of the first adder, and the outputs of the first, second and fifth accumulating adders are connected to the inputs of the third adder, the outputs of the first and second sum mators are connected to the inputs of the division device, the output of which is connected to the inputs of the first and second multipliers, the outputs of the first and third adders are connected to the other inputs respectively, the outputs of the first and second multipliers are connected to the inputs of the fourth and fifth adders, the outputs of the third and the fourth accumulating adders, respectively; the outputs of the fourth and fifth adders are respectively connected to the inputs of the third and fourth multipliers of their input signals by a constant coefficient k = 0.5 ω T and , where T and are the integration time of the first, second, third, fourth and fifth accumulating adders equal to half period of industrial current, while the integration intervals are shifted relative to each other by a time value equal to a quarter of the period of industrial current, the outputs of the third and fourth multipliers are connected to other inputs of the first and second registers accordingly.
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.
Устройство состоит из ГИ1, АЦП2, счетчика 3 импульсов, DMS4, накапливающих сумматоров 5-9, элемента задержки 10, умножителей 11-14, сумматоров 15-19, элемента 20 деления, регистров 21, соединенных между собой. The device consists of GI1, ADC2, 3 pulse counter, DMS4, accumulating adders 5-9, delay element 10, multipliers 11-14, adders 15-19, division element 20, registers 21 interconnected.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
С выхода ГИ1 тактовые импульсы поступают на синхровход АЦП2, вход счетчика 3 и информационный вход DMS4. На информационный вход АЦП2 поступает напряжение (фиг. 2), и на его выходе выделяются цифровые значения U(nT1) этого напряжения с интервалом дискретизации Т1, поступающие на информационные входы накапливающих сумматоров 5-9. Тактовые импульсы, поступающие с выхода ГИ1 в интервалы времени 0-Ти, Т-Т+Ти, 2Т-2Т+Ти, 3Т-3Т+Ти, 4Т-4Т+Ти (фиг. 2) на информационный вход DMS4, проходят на выходы 1, 2, 3, 4, 5 соответственно в зависимости от адресного сигнала на адресном входе DMS4, поступающего с выхода счетчика 3. Сигналы с выходов 1, 2, 3, 4, 5 DMS4 поступают на синхровходы накапливающих сумматоров, которые позволяют записать сигналы, поступающие с выхода АЦП2, в накапливающих сумматорах 5, 6, 7, 8, 9 соответственно. Интегральные значения сигналов
Uи1= U(nT1); Uи2= U(nT1); Uи3= U(nT1);
Uи4= U(nT1); Uи5= U(nT1), где r= Ти/Т1 - четный; r1= T/T1, с выходов накапливающих сумматоров 5, 6, 7, 8, 9 поступают на входы сумматора 16, сумматора 15, сумматоров 16, 17, 18, сумматоров 15, 19, сумматоров 16, 17 соответственно. Напряжение Uи2+ Uи4 c выхода сумматора 15 поступает на входы устройства 20 деления и умножителя 11. Напряжение Uи1+2Uи3+Uи5 (здесь слагаемое 2Uи3формируется сдвигом его в сторону старшего разряда) с выхода сумматора 16 поступает на вход устройства 20 деления, а напряжение Uи3+Uи5 с выхода сумматора 17 поступает на вход умножителя 12. Напряжение (Uи2+Uи4)/(Uи1+2Uи3+Uи5) с выхода устройства 20 деления поступает на входы умножителей 11, 12, с выходов которых напряжения (Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5) и (Uи2+Uи4)(Uи3+Uи5) / (Uи1+2Uи3+Uи5) поступают на входы сумматоров 18, 19 соответственно. С выходов сумматоров 18, 19 напряжения (Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5)-Uи3 и Uи4-(Uи2+Uи4)(Uи3+Uи5)/(Uи1+2Uи3+Uи5) поступают на входы умножителей 13, 14, на выходах которых выделяются напряжения Umcosφи1= 0,5ω Ти[(Uи2+Uи4)2/(Uи1+2Uи3+Uи5)-Uи3] и Umsin φи1 = 0,5 ω Tи[Uи4-(Uи2+Uи4)х(Uи3+Uи5)/(Uи1+2Uи3+Uи5)] соответственно. Напряжения Umcosφи1 и Umsinφи1 c выходов умножителей 13, 14 поступают на входы регистров 21, 22. На выходе элемента 10 задержки формируется импульсный сигнал, задержанный относительно последнего импульса на выходе 5 DMS4, причем значение времени задержки определяется временем протекания переходных процессов в сумматорах 15-19, умножителях 11-14, устройстве 20 деления. Выходной сигнал элемента 10 задержки записывает информацию Umсos φи1, Umsin φи1, в регистры 21, 22 соответственно и одновременно сбрасывает значения, записанные в накапливающих сумматорах 5-9. Процесс повторяется.From the output of GI1, clock pulses are fed to the ADC2 clock input, counter input 3, and information input DMS4. A voltage is supplied to the ADC2 information input (Fig. 2), and digital values U (nT 1 ) of this voltage with a sampling interval T 1 allocated to the information inputs of accumulating adders 5-9 are allocated at its output. Clock pulses coming from the output of GI1 at time intervals 0-Ti, TT-T + T and , 2T-2T + T and , 3T-3T + T and , 4T-4T + T and (Fig. 2) to the information input DMS4 pass to outputs 1, 2, 3, 4, 5, respectively, depending on the address signal at the address input DMS4 coming from the output of counter 3. The signals from outputs 1, 2, 3, 4, 5 DMS4 go to the clock inputs of the accumulating adders, which allow you to record the signals coming from the output of the ADC2, in the accumulating adders 5, 6, 7, 8, 9, respectively. Signal Integral Values
U and 1 = U (nT 1 ); U and 2 = U (nT 1 ); U u3 = U (nT 1 );
U and 4 = U (nT 1 ); U and 5 = U (nT 1 ), where r = T and / T 1 is even; r 1 = T / T 1 , from the outputs of accumulating adders 5, 6, 7, 8, 9 are fed to the inputs of the adder 16, adder 15, adders 16, 17, 18, adders 15, 19, adders 16, 17, respectively. The voltage U and 2 + U and 4 from the output of the adder 15 is supplied to the inputs of the division device 20 and the multiplier 11. The voltage U and 1 + 2U and 3 + U and 5 (here the term 2U and 3 is formed by shifting it to the higher order) from the output of the adder 16 is fed to the input of the device 20 divisions, and the voltage U and 3 + U and 5 from the output of the adder 17 is fed to the input of the multiplier 12. The voltage (U and 2 + U and 4 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) from the output of the 20 division device is supplied to the inputs of the multipliers 11, 12, from the outputs of which the voltages (U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) and (U and 2 + U and 4 ) (U and 3 + U and 5 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) arrive at the inputs of adders 18, 19 with responsibly. From the outputs of the adders 18, 19 voltage (U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5) -U and 3 and U and 4 - (U and 2 + U and 4 ) (U and 3 + U and 5 ) / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5) are fed to the inputs of the multipliers 13, 14, at the outputs of which the voltages U m cosφ and 1 = 0,5ω T and [(U and 2 + U and 4 ) 2 / (U and 1 + 2U and 3 + U and 5 ) -U u3 ] and U m sin φ u1 = 0.5 ω T and [U u4 - (U u2 + U u4 ) x (U u3 + U u5 ) / (U u1 + 2U u3 + U u5 )] respectively . The voltages U m cosφ and 1 and U m sinφ and 1 from the outputs of the multipliers 13, 14 are fed to the inputs of the registers 21, 22. At the output of the delay element 10, a pulse signal is generated, delayed relative to the last pulse at the output 5 of DMS4, and the value of the delay time is determined by the transition time processes in adders 15-19, multipliers 11-14, device 20 division. The output signal of the delay element 10 records information U m cos φ and 1 , U m sin φ and 1 , in the registers 21, 22, respectively, and simultaneously resets the values recorded in the accumulating adders 5-9. The process is repeated.
Действие предлагаемого устройства основано на решении системы уравнений
представляющих интегралы напряжения U в виде суммы затухающей апериодической Uoe-αt и гармонической Umsin( ωt+ φи1) составляющих, причем интегрирование производится за время Tи= 10 мс, а интервалы интегрирования Ти для значений Uи1, Uи2, Uи3, Uи4, Uи5 сдвинуты относительно друг друга на интервал Т= 5 мс (фиг. 2). Решение системы уравнений (1) относительно ортогональных составляющих имеет вид
Очевидно, что выражения (2), являющиеся корнями системы уравнений (1), имеют мес-то практически при всех значениях параметров Uo, α , Um, φи1.The action of the proposed device is based on solving a system of equations
representing the voltage integrals U in the form of the sum of the damped aperiodic U o e -αt and harmonic U m sin (ωt + φ и1 ) components, moreover, integration is carried out in a time T and = 10 ms, and integration intervals T are also for values of U and 1 , U and 2 , U and 3 , U and 4 , U and 5 are shifted relative to each other by the interval T = 5 ms (Fig. 2). The solution of the system of equations (1) with respect to the orthogonal components has the form
Obviously, expressions (2), which are the roots of the system of equations (1), occur at almost all values of the parameters U o , α, U m , φ and 1 .
Достоверность соотношений (2) подтверждена расчетами на программируемом микрокалькуляторе МК -61. Так, например, согласно прототипу при Um1= Uo= 1 В, φи1 = = 1 рад. , Т1= 1 мс, α = 200 с-1приведенная погрешность измерения ортогональных составляющих Umsin φи1и Umcos φи1 равна 32 и 51% , а при φи1= 3 рад. , Т1= 1 мс, α = 50 с-1 эти погрешности равны 15 и 100% соответственно. При использовании формул (2) погрешность вычислений отсутствует. При этом расчеты по предлагаемым формулам (1), (2) производились при наличии второй гармоники Um2sin(2ωt+φи2) в напряжении u (фиг. 2), интегральное значение которой равно нулю при Ти= 10 мс. (56) 1. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для Вузов. - М. : Энергоатомиздат, 1984, с. 520, с. 266-268.Reliability of relations (2) is confirmed by calculations on a MK -61 programmable calculator. So, for example, according to the prototype at U m1 = U o = 1 V, φ and 1 = 1 rad. , T 1 = 1 ms, α = 200 s -1 reduced error of measurement of the orthogonal components U m sin φ u1 and U m cos φ u1 is 32 and 51%, and for φ u1 = 3 rad. , T 1 = 1 ms, α = 50 s -1 these errors are 15 and 100%, respectively. When using formulas (2), there is no calculation error. Moreover, the calculations according to the proposed formulas (1), (2) were performed in the presence of the second harmonic U m2 sin (2ωt + φ and 2 ) at voltage u (Fig. 2), the integral value of which is zero at T and = 10 ms. (56) 1. Fedoseev A.M. Relay protection of electric power systems. Relay protection of networks: Textbook. manual for universities. - M.: Energoatomizdat, 1984, p. 520, p. 266-268.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5017105 RU2010241C1 (en) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5017105 RU2010241C1 (en) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010241C1 true RU2010241C1 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=21591844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5017105 RU2010241C1 (en) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2010241C1 (en) |
-
1991
- 1991-07-22 RU SU5017105 patent/RU2010241C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR930001296B1 (en) | Filtering device | |
EP0099600B1 (en) | Decimation filter arrangement | |
CA1054720A (en) | Analog-to-digital conversion apparatus | |
US3696235A (en) | Digital filter using weighting | |
EP0058050B1 (en) | Measuring method | |
US3689750A (en) | Phase-independent digital correlator for use in radar systems | |
RU2010241C1 (en) | Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency | |
RU2010240C1 (en) | Device for measurement of orthogonal components of voltage | |
RU2028623C1 (en) | Method for determining voltage dc component | |
RU2074397C1 (en) | Digital meter of active power | |
RU2110145C1 (en) | Linear frequency-modulated signal shaper | |
RU2099721C1 (en) | Phase shift measurement method and device for its realization | |
RU2404438C1 (en) | Signal real-time analysis device | |
SU723585A1 (en) | Analogue-digital filter | |
SU1040432A1 (en) | Phase shift meter (its versions) | |
SU1020781A1 (en) | Digital phase meter (its versions) | |
Lin et al. | A programmable power metering chip | |
SU1541531A2 (en) | Digital phase meter | |
RU2046360C1 (en) | Device for measuring phase shift between two signals | |
SU1083361A1 (en) | Phase-sensitive voltage-to-number converter | |
SU767664A1 (en) | Digital phase meter | |
SU1686600A1 (en) | Device for symmetrization current in three-phase networks | |
SU1365094A1 (en) | Spectrum analyser | |
SU1700490A1 (en) | Interpolation peak detector | |
SU1638653A1 (en) | Electronic power/energy meter |