Цифровое реле частоты

 

1. ЦИФРОВОЕ РЕПЕ ЧАСТОТЫ, содержащее кварцевый генератор, включенный через первый ключ на вход первого счетчика импульсов, и детектор перехода через нуль, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы и облегчения настройки уетавок , оно снабжено дешифратором, присоединенным к выходам первого счетчика импульсов, интегрирующим элементом и пороговым органом, причем выход дешифратора подключен к управляющему входу первого ключа через элемент НЕ и через интегрирую-, щий злемент к входу порогового органа , выход которого является выходом цифрового реле частоты, детектор перехода через нуль состоит из последовательно соединенных преобразователя синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы и дифференцирующего усилителя и подключен между входом цифрового реле частоты и входом сброса первого счетчика импульсов . 2. Реле п6п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, интегрирующий элемент состоит из второго ключа, второго счетчика и шульсов и подключенного к его выходам цифроаналогового преобразователя , причем счетный вход второго счетчика импульсов через второй ю ключ подключен к выходу кварцевого генератора, вход Сброс - к выходу детектора перехода через нуль, а управлякнций вход второго ключа - к выходу дешифратора.

СОЮЗ С(ЮЕТСНИХ

1OUH

РЕСПУБЛИК (1Е (111

422 А

3(я11 Н 01 H 47/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3566298/24-07 (22) 21.03.83 (46) 23.10 ° 84. Бюл. Ф 39 (72) И.К.Сурвило, Н.С .Гуров и А.Н.Демидов (71) Рижский опытный завод "Энергоавтоматика" (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Розенблюм Ф.И. Измерительные органы противоаварийной автоиатики энергосистем. М., Энергоиздат, 1981 ° с. 67-69 °

2, Роэенблюм Ф.М., Гришанов В.Г., Белов В.П., Иванов Л.К. Цифровой датчик промышленной частоты. — "Электрические сганции", .1977, В 1, с.6668.

3. Brown R.D. Dual-criteria Relay

Initiates Load Shedding. - "Electrical World". Ч.170, 11 21, 1968, р.67. (54)(57) 1. ЦИФРОВОЕ РЕЛЕ ЧАСТОТЫ, содержащее кварцевый генератор, включенный через первый ключ на вход первого счетчика импульсов, и детектор перехода через нуль, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упроще" ния схемы и облегчения настройки уставок, оно снабжено дешифратором, присоединенным к выходам первого счетчика импульсов, интегрирующим элементом и пороговым органом, причем выход дешифратора подключен к управляющему входу первого ключа . .через элемент НЕ и через интегрирующий элемент к входу порогового органа, выход которого является выходом цифрового реле частоты, детектор перехода через нуль состоит из последовательно соединенных преобразователя сннусоидального напряжения в прямоугольные импульсы и дифференцирующего усилителя и подключен между входои цифрового реле частоты и входом сброса первого счетчика импульсов.

2. Реле по п.1, о т л и ч а ющ е е с я теи, что, с целью повышения точности, интегрирующий элемент состоит из второго ключа, второго счетчика иипульсов и подключенного к его выходам цифроаналогового преобразователя, причем счетный вход вто- рого счетчика импульсов через второй ключ подключен к выходу кварцевого генератора, вход "Сброс" — к выходу детектора перехода через нуль, а управляющий вход второго ключа - к выходу дешифратора.

1120422 1

Изобретение относится к противо1 аварийной автоматике энергосистем, а именно к измерительным органам частоты, например, .в устройствах автоматической частотной разгрузки и частот- 5 ной автоматики.

Известно реле частоты РЧ-1, чувствительное к появлению второй гармоники в контролируемом напряжении и имеющее зависимость уставки срабатывания tO от окружающих ферромагнитных материалов 51 3.

Известно также цифровое реле частоты, содержащее усилитель-ограничитель, преобразующий синусоидальное t5 напряжение в прямоугольные импульсы, схемы формирования сигналов управления, счетчик импульсов и блоки логики (2 3.

Недостатком этого устройства явля- 20 ется сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реле частоты, содержащее кварцевый генератор, подключенный через селек- 25 тор, управляемый от детектора перехода через нуль, к счетчику. Выход счетчика подключен к первому и второму компараторам, причем к второму компаратору подключен также выход блока памяти, управляемого от счетчика и детектора перехода через нуль.

Выходы компараторов подключены к блоку выходной логики L3).

Недостатками известного реле яв- 35 ляются его сложность и неудобство настройки уставок.

Цель изобретения - упрощение схемы, облегчение настройки уставок и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что цифровое реле частоты, содержащее кварцевый генератор, вклю-. ченный через первый ключ на вход первого счетчика импульсов, и детек- 45 тор перехода через нуль, дополнительно снабжено дешифратором, присоединенным к выходам первого счетчика импульсов, интегрирующим элементом и пороговым органом, причем выход дешифратора подключен к управляющему входу первого ключа через элемент НЕ и через интегрирующий элемент к входу, 1

Порогового органа, выход которого является: выходом цифрового реле, часто- 55 ты, детектор перехода через нуль состоит из последовательно соединенных преобразователя синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы и дифференцирующего усилителя и подключен между входом цифрового реле частоты и входом сброса первого счетчика импульсов.

Кроме того, интегрирукщий элемент состоит из второго ключа, второго счетчика импульсов н подключенного к

его выходам цифроаналогового преобразователя, причем счетный вход второго счетчика импульсов через второй ключ подключен к выходу кварцевого генератора, вход "Сброс" - к выходу детектора перехода через нуль, а управляющий вход второго ключа — к выходу дешифратора.

На фиг.1 показана структурная схема цифрового реле частоты; на фиг.2 — то же, с предлагаемым интегрирующим элементом; на фиг.3 — интегрирующий элемент на транзисторе; на фиг.4 — форма напряжения на выходе интегрирующего элемента на транзисторе; на фиг.5 — форма напряжения на выходе предлагаемого интегрирующего элемента.

Цифровое реле частоты (фнг. 1) со- . держит кварцевый генератор 1, подключенный через ключ 2 к счетчику 3.

Выходы последнего подключены к дешифратору 4, выход которого присоединен к управляющему входу ключа 2 через элемент HE S а также к интегрирующему элементу 6. Выход элемента

6 подключен к пороговому органу 7.

Триггер 8 и дифференцирующий усили-, тель 9, выход которого подключен к входу "Сброс" счетчика 3, составляют детектор 10 перехода через нуль.

Цифровое реле (фиг.1) состоит из элементов 1.-10. Интегрирующий элемент

6 состоит из ключа 11, счетчика 12 и цифроаналогового преобразователя 13.

Управляющий вход ключа 11,подключен к дешифратору 4, счетный вход счетчика 12 через ключ 11 — к выходу кварцевого генератора 1. Выходы счетчика 12 присоединены к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 13, к выходу которого присоединен пороговый орган 7 (фиг.2).

Интегрирующий элемент (Фиг.3) состоит иэ транзистора 14, управляемого по базовой цепи через резистор 15.

Выходное напряжение снимается с конденсатора 16, шунтированного резистором 17, заряжаемого через резистор

)8 по коллекторной цепи транзистора 14.

3 1120

Устройство (фиг.1) работает сле-дующим образом.

Кварцевый генератор 1 непрерывно дает на выходе импульсы со стабильной час отой в диапазоне 100-500 кГц (в зависимости от того, каков кварцевый резонатор). В момент перехода через нуль контролируемого напряжения при его возрастании детектор перехода через нуль с выхода дифферен- Ю цирующего усилителя выдает короткий импульс сброса. Длительность импульса сброса пренебрежимо мала по сравнению с периодом контактируемого напряжения, и появляется импульс один15

pas sa период контролируемого напряжения. Импульс сброса устанавливает

c÷åò÷èê 3 в нулевое положение, в результате чехо дешифратор 4 устанавливается в несработанное состояние, 20 через элемент НЕ 5 открывает ключ 2 и прекращает набор (увеличение) потенциала интегрирующим элементом 6.

Импульсы от генератора 1 через открытый ключ 2 начинают поступать íà 25 вход счетчика 3, при наборе которым определенного числа импульсов срабатывает дешифратор 4, в результате че-. го запирается ключ 2 и счетчик перестает считать, но интегрирующий эле- 30 мент 6 во время открытого состояния дешифратора увеличивает потенциал.

Это продолжается до тех пор, пока не поступает очередной импульс

"Сброс", который опять устанавливает счетчик 3 на нуль, дешифратор устанавливается в несработанное состояние, и процесс начинается сначала.

Интегрирующий элемент 6 (фиг.3) работает следующим образом.

При срабатывании дешифратора 4 открывается транзистор 14 и конденсатор

16 через резистор 17 начинает заряжаться, в результате чего напряжение на нем начинает возрастать по абсо-.

45 лютной величине, что видно (фиг.4, участок ct ). Во время несработанного состояния дешифратора 4 транзистор 14.. запирается и конденсатор 16 начинжт разряжаться через резистор 17 (фиг.4,5 участок Ь). Чем ниже частота контро лируемого напряжения, тем более длительное время дешифратор 4 находится в сработанном состоянии, так как ему после набора строго определенного

4 ра дольше нужно дождаться импульса

4 числа импульсов кварцевого генератосброса.. Из-эа того, что дешифратор 4 дольше находится в сработанном состоянии, участок а ддллинннннееее, а участок Ь .короче (фиг.4), и после нескольких нериодов контролируемого напряжения, напряжение на конденсаторе 16 дости" гает такой величины, что пороговый орган 7 срабатывает. Однако интегрирующий элемент (фиг.3) имеет. погрешности Мэ-за температурной нестабильности сопротивлений резисторов

15 и 18 и емкости конденсатора 16.

Интегрирующий элемент (фиг.2) работает следующим образом. При срабатывании дешифратора 4 последний открывает ключ 11, счетчик

l2 начинает считать импульсы кварцевого генератора и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 13 возрастает (участок а фиг.5).

Когда появляется импульс "Сброс", то наряду с тем, что происходит в схеме по фиг.1, сбрасывается на нуль счетчик 12, напряжение на выходе ЦАП скачком падает до нуля, а ключ 11 запирается до тех пор, пока снова не срабатывает дешифратор 4 н счетчик

12 в этот промежуток времени не считает (участок Ъ фиг.5). Следовательно, чем ниже частота контролируемого напряжения, тем длительнее участки а и тем выше гребни напряжения на выходе ЦАП 13. При определенном значении напряжения на выходе ЦДП 13 пороговый орган 7 срабатывает.

Интеприрующий элемент (фиг.2) обладает лучшей стабильностью.

У реле с интегрирующим элементом (фиг.3 и а } настройка уставок по частоте производится изменением порога срабатывания порогового органа 7 °

Такая настройка может производится либо плавно переменным резистором, либо ступенчато.

У реле с интегрирующим элементом (фиг.3) настройка уставки может также производиться изменением сопротивления зарядного резистора 18 (фиг.3).

Использование изобретения позволяет существенно упростить конструктивное исполнение цифрового реле частоты и облегчить его настройку при достаточной точности и помехоустойчивости

1120422

1120422

Составитель Е.Пантелькин

Редактор С.Саенко Техред Ж. Кастелевич Корректор A-0бручар .

Заказ 7752/41 Тирам 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4