Реле частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Советскми

Сецналнстнческив

Республик

< в782012

К АВТОИ:КОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительмое к авт. свмд-ву (22) Заявлено 131178 (21) 2685397/24-07 с присоединением заявки Но (я)м, к,з

Н 01 Н 47/20

Гесуяйрстеввямя ввмятФФ

СССР

IIo явкам МЗОбрвтвяий я еткрмтяй (23) Приоритет

Опубликовано 2111,80, Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 23.11.80 (53) УДК 621. 316..925(088.8) 0 (72) Автор изобретения

A. Н. Еулдыкин

p1) Заявитель (54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к реле частоты, применяемым в системах релейной автоматики, реагирующих на изменение час- тоты в электрических сетях.

Известно реле частоты, в котором для получения установки срабатывания используется вспомогательный генератор частоты, содержащее фозачувствительный и дифферекцирующий элементы. 10

Момент равенства частот(момент срабатывания) устанавливается по равенству скоростей скольжения их фаз, определяемому после дифференцирующего элемента по нулевой величине тока 15 или напряжения 13.

Недостатком такого реле является большая погрешность при малом значении скольжения контролируемой часто- 20 ты, обусловленная трудностью выявления нулевого значения тока или напряжения при существенно малом их значении.

Известно также реле, содержащее генератор, фаэочувствительный блок сравнения частот и исполнительный орган, фиксирующий равенство частот.

В этом реле между фазочувствительным блоком и генератором имеется транс- 30 форматорная связь. Прн помощи этой связи осуществляется захватывание частотой сигнала частоты вспомогательного генератора и выработка сигнала на срабатывание исполнительного органа 121.

Недостатком этого реле является то, что захват частоты вспомогательного генератора может осуществляться в полосе частот, что и определяет значительную погрешность указанного реле.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реле частоты, содержащее исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя прямоугольных импульсов, вход одного из которых подключен к выходу генератора, а вход. другого, имеющего два выхода, прямой и инверсный, подключен к источнику контролируемой частоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенными с выходами указанных формирователей, и с двумя выходами, один из которых подключен к управляющему входу генератора частоты, и фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами формирователей (3 .

Ь

7

Фазовая автоподстройка управляемого генератора обеспечивает вйсок7Ы точность и быстродействие этого реле частоты, так как совпадение частот и фаз происходит одновременно и, строго на собственной частоте управляемого генератора.

Однако отклоненйе"контролируемой частоты от уставки сопровождается периодическим срабатыванием eio исполнительного органа с разностной частотой контролируемого напряжения и управляемого генератора. Это исключает возможность использования его в системах релейной эййиты и йротйв««оаварийной ав гоматики энергосист«ем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей йутем устрайения периодичности срабатывания исполнительного органа при -отклонении контролируемой частоты от уставки.

Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты, содержащем исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя пря -моугольнйх импульсов,-вход одного из которых подключен к- выходу генератора, а вход- другого, имеюще«го««два выхода - прямой и инверсный, подключен"K««èoòî÷íèêó контролируемой частоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенными с вйходами указанных формирователей, и с двумя выходами, """оди3 Гз "koTopblx «éá3%ë î÷åH ê 7ãÃð3ÂÉÉþ- щему входу генератора частоты, и фаФочув««ствйтЕльный блок, трй входа которого соединены с выходами формирователей, дополнительно введены два интегрирующих элемента, дифференцирующий "элемент:, два элемента И, триггер с раздельными входами и ключ, причем входы первого и второго интег.— рирующих элементов подключены соответственно к первому и второму выходу узла фазовой автоматической подстройки, вход дифференцирующего элемента подключен к выходу фазочувствительно- го блока, выход дифференцирующего " элемента подключен к первым входам элементов И, выходы первого и второго интегрирующих элементов подключены ко вторым входам соответственно 50 первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам триггера, выход триггера соединен со входом исполнительного органа и через ,ключ — с управляющим входом генератора частоты.

782012 элемент 7, интегрирующие элементы 8 и 9, два элемента 10 и 11 И, триггер

12, исполнительный орган 13, ключ 14..

Узел 5 фазовой автоматической под стройки частоты может быть выполнен, например на триггере. Фазочувствительный блок б также может быть вы-, полнен на триггере, при этом счетный вход триггера должен быть подсоединен к формирователю 3 через дифференцирующий элемент, не показанный на чер о теже, а логические входы подсоединены к выходам формирователя 4.

В качестве исполнительного органа

13 и ключа 14 может быть использован любой элемент с релейной выходной

15.характеристикой,по входу согласованный с выходными параметрами триггера

12.

Цепи управления генератора 1 частоты от узла 5 фазовой.автоматичесщ кой подстройки и ключа 14 могут быть раздельными или объединенными.

Для организации управляющего воздействия узла 5 фазовой автоматической подстройки частоты и ключа 14 на генератор 1 частоты целесообразно выделить часть одного из звеньев частотнозадающего органа генератора частоты.

Реле частоты работает следующим образом.

Рабочая полоса частот, не вызыЗО вающая срабатывания реле, определяется полосой захвата контролируемой частотой источника 2 частоты генератора 1 с помощью узла 5 фазовой автоматической подстройки. Каждому зна35 чению контролируемой частоты в полосе захвата соответствует определенное значение фазового сдвига между ней и частотой генератора 1.

65

Яа чертеже изображена схема реле частоты«.

:В реле входят уйравляемый. генера- тор 1 частоты, источник 2 контроли руемой "частоты, формирователь 3 содним выходом, формирователь 4 с двумя выходами, узел 5 фазовой автоматической подстройки частоты, фазочувствительный блок б, дифференцирующий

Уставка срабатывания реле определяется значением собственной частоты генератора 1 без.воздействия на него узла 5 фазовой автоподстройки.

Это равнозначно выбору в качестве уставки срабатывания одной из граничных частот полосы захвата, когда сдвиг фаз между частотами генератора

1 и "контролируемого источника 2 равен нулю.

При нахождении контролируемой частоты источника 2 в зоне захвата частотой генератора 1 обеспечивается только одно определенное состояние триггера фазочувствительного блока б, так как короткие импульсы, вырабатываемые дифференцирующим звеном этого блока, сформированные из напряжения генератора 1 частоты и поданные на счетный вход триггера этого блока,- находятся в фазе только с одним из напряжений, поданных -на его логичесМйе входы с формирователя 4. Статичное положение триггера блока 6 в этом режиме налагает запрет через дифференцирующий элемент 7 и логические элементы 10, 11 на возмож782012 ность срабатывания триггера 12, исполнительного органа 13 и ключа 14.

При скольжении контролируемой частоты к граничной частоте зоны захвата, определяемой собственной частотой генератора 1, фазовый сдвиг между частотой генератора 1 и частотой контролируемого источника 2 линейно уменьшается, приближаясь к нулю. Скважность импульсов на одном из выходов триггера узла 5 автопоцстройки уменьшается, а на другом увеличивается, вызывая уменьшение напряжения на выходе интегрирующего элемента 8 и увеличение на выходе интегрирующего элемента 9.

Переход контролируемой частотой значения граничной частоты зоны захвата вызывает срабатывание триггера фазочувствительного блока 6. Сформи1, рованный при этом дифференцирующим звеном 7 короткий импульс проходит на один из входов триггера 12 только через логический элемент 11, у которого на входе есть напряжение (логическая единица), сформированное интегрирующим элементом 9. Это вызывает переход триггера 12 в другое устойчивое состояние, обеспечивая срабатывание исполнительного органа 13 и ключа 14.

Ключ 14 в сработавшем состоянии

Фиксирует работу генератора 1 на частоте, равной уставке на возврат °

Нахождение контролируемой частоты источника 2 за пределом уставки на возврат сопровождается процессом биения контроли. уемой частоты и частоты генератора 1 на выходах триггера уз= ла 5 фазовой автоподстройки. Однако это не вызывает периодичности срабатывания (неоднозначности положения) исполнительного органа 13 и ключа 14.

;Ори этом знаке разности частот и нап; равления скольжения их фаз каждое совпадение фаз сопровождается на выходе узла 5 фазовой автоматической подстройки, связанного с интегрирующим элементом 8, изменением скважности выходных импульсов от минимальной до максимальной, а на выходе, связанном с интегрирующим элементом 9 - от

У максимальной до минимальной. Напряжение на выходах интегрирующих элементов изменяется пропорционально изменению скважности. Сигнал, вырабаты- ваемый фазочувствительным блоком 6 при каждом совпадении фаз,продолжает проходить на вход триггера 12, подсоединенный через логический элемент

11, у которого на входе присутствует в этот момент напряжение (логическая единица), сформированное интегрируюб иж элементом 9.

Формула изобретения

g$ Реле частоты, содержащее исполнительный Орган, управляемый генератор частоты, два формирователя прямоугольных импульсов, вход одного иэ которых подключен к выходу генератора, а вход другого, имеющего два выхода — прямой и инверсный, подключен к источнику контролируемой частоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенными с выходами указанных формировате-) лей, и с двумя выходами, один из которых подключен к управляющему входу генератора частоты, и фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами формирователей, 40 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем. устранения периодичности срабатывания исполнительного органа при отклонении контролируе65 мой частоты от уставки, в него доДостижение контролируемой частотой уставки на возврат сопровождается изменением знака разности между ней и частотой генератора 1, а также изменением напряжения скольжения их

Фаз. Последнее сопровождается изме-, нением порядка смены скважности импульсов на выходах узла 5 и порядка смены напряжения на интегрирующих элементах 8 н 9 в моменты совпадения фаз этих частот. Поэтому сигнал, вырабатываемый фазочувствительным бло.— ком 6 при совпадении частот и их фаз, проходит на вход триггера 12, связанного с логическим элементом 10, на входе которого в этот момент присутствует напряжение (логическая единица), сформированное интегрирующим элементом 8. Возврат триггера 12 в исходное состояние вызывает возврат в исходное состояние исполнительного

15 органа 13 и ключа 14. Последний снимает блокировку действия узла 5 фазовой автоматической подстройки, и частота генератора 1 захватывается и удерживается контролируемой частотой.

Регулировка установки на срабатывание реле частоты осуществляется регулировкой собственной частоты генератора 1. Регулировка на возврат осуществляется выбором значения частоты генератора 1, фиксируемой ключом 14. Погрешность срабатывания реле частоты определяется нестабильностью собственной частоты генератора 1, и, в случае использования RC30 генератора, может составить величину не более 0,5%. Время срабатывания реле частоты определяется временем срабатывания исполнительного органа

13.

ЗЗ Технико-экономическая эффективность при использовайии изобретения заключается в расширении области применения известного реле частоты, т.е. в возможности его использования не

40 только в системах сигнализации, но и в системах технологической автоматики и релейной защиты.

82012

Составитель Р.Силаев

Редактор Г. Кацалап ТТехредА.Щепанская Корректор М. Коста

Заказ 8157/65 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ilfIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г„ пОлнительно введены два интегрирую-. щих элемента, дифферейцируюций элемент, два элемента И, триггер с раздельными входами и ключ, причем входы первого и второго интегрирующих элементов подключены соответственно к первому и второму выходу узла фазовой автоматической подстройки, вход дифференцирующего элемента подключен

tc выходу фазочувствительного блока, выход дкфференцирующего элемента подключен к первым входам элементов И, выходы первого и второго интегрирующих элементов подключены ко вторым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам триггера, выход триггера соединен со входом исполнительного органа и через ключ - с уп5 равлязхцим входом генератора частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 111224, кл. С 01 R 23/12, 1953.

2. Авторское свидетельство СССР

В 117849, кл. Н 01 Н 47/20, 1967.

3. Заявка Англии В 1320986, кл. С -1, 1973 (прототип) .