Устройство для сравнения двух электрических величин по фазе

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты и автоматики элек грических систем. Цель изобретения - упрощение перестройки устройства, расширение его функциональных возможностей и повьшение точности . Устройство содержит формирователи 1 и 2 электрических величин, инверторы 7 и 9, элемент 2И 8, счетчик II импульсов и генератор 17 опорных импульсов. Введение 1К-триггеров 3,5,10,13 и 15, элемента 2 ИЛИ-НЕ 4, переключателя 6, счетчиков 12,18 и 19 импульсов, одновибраторов 14 и 16 исключают ошибку, связанную с работой формирователей 1 и 2 электрических величин. Кроме того появляется возможность формировать управляющие сигналы для коррекции угла сдвига фаз и обеспечить достоверизацию отклонения угла сдвига фаз от заданных значений. 3 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

119) П1) А1 (б)) Н 03 H 9/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4221464/24-21 (22) 06.04.87 (46) 23.01.89.Бюл, ))- 3 (71) Производственное объединение

"Сибэнергоцветмет" (72) Б . H .Ïîðoõíÿíûé (53) 621. 31 7 (() 88. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1 - 1234911, кл. Н 02 Н 3/38, 1984., Авторское свидетельство СССР

)(1125696, кл. Н 02 Н 3/38, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВУХ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ПО ФАЗЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты и автоматики электрических систем ° Цель изобретения — упрощение перестройки устройства, расширение его функциональных возможностей и повышение точности. Устройство содержит формирователи 1 и 2 электрических величин, инверторы 7 и 9, элемент 2И 8, счетчик 11 импульсов и генератор 17 опорных импульсов. Ввецение IK-триггеров

3,5,10,13 и 15, элемента 2 ИЛИ-НЕ 4, переключателя 6, счетчиков 12,18 и

19 импульсов, одновибраторов 14 и

16 исключают ошибку, связанную с работой формирователей 1 и 2 электри— ческих величин. Кроме того появляется возможность формировать управляющие сигналы для коррекции угла сдвига фаз и обеспечить достовериэацию отклонения угла сдвига фаэ от заданных значений. 3 ил.

1453588

Изобретение относится к электро . технике и может быть использовано в устройствах релейной защиты и автоматики электрических систем, в частности в устройствах управления режимами реактивной мощности.

Цель изобретения — упрощение перестройки устройства, расширение его функциональных возможностей и повы,шение точности.

На фиг.l представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу,. 15

Устройство содержит формирователи 1 и 2 электрических величин, первый IK-триггер 3, элемент 2ИЛИ,НЕ 4, второй IK-триггер 5, переключатель 6, первый инвертор 7, эле- 20 ,мент 2И 8, второй инвертор 9, третий, IK-триггер 10, первый счетчик ll второй счетчик 12, четвертый ТК-триг гер 13, первый одновибратор 14, ,пятый IK-триггер 15, второй одновиб- 25 ратор 16, генератор 17 опорных импульсов, третий счетчик 18 и четвертый счетчик 19.

На фиг.2 и 3 обозначены сигналы на выходах элементов: а — формирователя 1; б — формирователя 2; в — инвертора 9; г — триггера 3; д — элемента 2ИЛИ НЕ 4; е — элемента 2И 8; ж — инвертора 7; з — триггера 5; итриггера 10; к — счетчика 11; л—, счетчика 12; м — триггера 13; ив одновибратора 14; о — триггера 15; п — одновибратора 16.

Устройство работает следующим образом.

На вход первого формирователя 1 поступает первая синусоидальная величина, фаза которой принимается за опорную. На вход втррого формирователя поступает вторая синусоидаль- 45 ная величина. формирователи 1 и 2 преобразуют синусоидальные величины в прямоугольные импульсы — меандр.

При этом уровень логической единицы соответствует положительной полуволне синусоиды, а уровень нуля — отрицательной.

Диаграммы, приведенные на фиг.2, соответствуют спучаю, когда фаза синусоидальной вепичины, поступающей

55 на вход первого формирователя, является опережающей.

В исходном состоянии на выходах всех счетчиков и прямых выходах триггеров установлен уровень логического нуля, В момент t изменения сигнала на выходе формирователя 1 от уровня логической единицы к уровню нуля триггер 3 перключается, и на его выходе устанавливается уровень логической единицы. Через промежуток времени, длительность которого соответствует углу (p сдвига фаз, сигнал на выходе формирователя 2 также меняется от уровня логической единицы к уровню нуля. В связи с этим на выходе триггера 3 в момент устанавливается уровень нуля. При последующих переключениях на выходе триггера 3 устанавливаются импульсы, длительность которых пропорциональv на углу qr сдвига фаз (диаграмма r).

При этом на выходе элемента 2ИЛИНЕ 4 формируются положительние импульсы, длительность которых пропорциональна углу 180-Ю, а длительность пауз между импульсами пропорциональ-. на углу 180+(p (диаграмма д). На выходе элемента 2И 8 устанавливается уровень логического нуля (диаграмма е). Триггер 5 по

I-входу переключается в момент смены сигнала на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 4, а по К-входу — в момент смены сигнала на выходе формирователя 2. В связи с этим на инверсном выходе триггера 5(диаграмма 3), формируются импульсы, длительность которых также пропорциональна углу 180-$, а длительность пауз между этими импульсами пропорциональна углу 180+у.

В случае, когда I-вход триггера

10 подключен через переключатель 6 к выходу инвертора 7, на инверсном выходе триггера 1О (диаграмма и) формируются положительние импульсы, длительность пауз между которыми пропорциональна углу 180-$. В случае, когда триггер 10 подключен к выходу элемента 2И 8, на его выходе (инверсном) устанавливается уровень единицы, удерживающий на выходе счетчика 12 уровень логического нуля.

Счетчики 11 и 12 в период, когда на их R-входах присутствует уровень логического нуля, работают в режиме счета импульсов, поступающих от генератора 17. При малых углах у сдвига фаз продолжительность нулевого цикла íà R- âõîäå счетчика 11 недостаточна для его заполнения. Счетчик 11, начав счет импульсов, сбрасывается

3588 к вы45

55 з !

45 по приходу íà R-вход положительного импульса в исходное положение, не успев заполниться. С увеличением в момент t угла сдвига фаз длитель3 ность нулевого цикла на R-входе счетчика 11 становится достаточной для его заполнения. В момент t счетчик 11 заполняется, и на его выходе появляется импульс (диаграмма к) .

Этот импульс переключает триггер 13 (диаграмма м) . При этом одновибратор 14 формирует импульс (диаграм.ма н), по окончанию которого триггер 13 устанавливается в исходное состояние. В период, когда на выходе триггера 13 удерживается импульс, счетчик 18, R-вход которого подключен к инверсному выходу этого триггера, начинает работать в режиме счета импульсов, поступающих от триггера 11. Следовательно; если превы шение заданного угла сР не является случайным, происходит заполнение счетчика 18, и на его выходе формируется импульс, который поступает в схему управления углом сдвига фаз для выполнения коррекции на уменьшение угла. Если же отклонение от заданного значения угла случайное, на выходе счетчика 18 импульс не формируется.

Счетчик ll заполняется, когда вы-, полняется условие уоЧ), ю, (Чма„ верхнее допустимое значение угла сдвига фаз). Аналогично счетчик 12 заполняется, когда выполняется условие qc q»„„(y „„„— нижнее допустимое значение угла сдвига фаз для режима, когда последовательность б . должна отставать от последовательности а). В этом случае длительность ну левого цикла на R-входе счетчика 12 пропорциональная углу 180-с, увеличивается при уменьшенйи угла (p . При с с „„„ (момент t<, диаграмма л) счетчик 12 заполняется, вследствие чего переключаются триггер 15 (диаграмма о) и одновибратор 16 (диаграмма п). Счетчик 19 формирует (если неравенство pcs „„„не устраняется) импульс на увеличение угла с .

Если нижнее допустимое значение угла нагрузкис „„„ должно соответствовать режиму, при котором импульс ная последовательность б опережает импульсную последовательность а, T-вход триггера 10 пе5

40 реключают переключателем 6 ходу элемента 2И 8.

На фиг.3 показаны диаграммы для случая, когда происходит смена характера режима. До момента времени импульсная последовательность б была отстающей, а в момент t начинает опережать импульсную последовательность а, В этот момент времени с. на выходе триггера 3 начинают форми роваться отрицательные импульсы, длительность которых пропорциональна углу с сдвига фаз. B связи с этим на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 4 устанавливается уровень логического нуля (диаграмма д). На выходе элемента 2И 8 (диаграмма е) начинают формироваться импульсы, длительность которых пропорциональна углу 180-р.

При этом длительность пауз между этими импульсами пропорциональна углу

180+у. На выходе триггера 5 в момент устанавливается уровень логической единицы, запрещающий счетчику 11 счет импульсов. Счетчик 12 при этом периодически считает импульсы, поступающие от генератора 17. При дальнейшем увеличении опережающего угла сдвига фаз длительность нулевого цикла на R-входе счетчика 12 также увеличивается (диаграмма и). В момент, когда наступает условие с,) „„„ (+„,„ — нижнее допустимое значение угла сдвига фаз для случая, когда последовательность б должна опережать последовательность а), счетчик 12 заполняется, и на его выходе сформируется импульс (диаграмма л). Вследствие этого происходит переключение триггера 15 и одновибратора !6. Счетчик 19 при необходимости формирует импульс для коррекции угла.

По сравнению с базовым предлагаемое устройство имеет повьппенную точность, так как в нем исключена ошибка, связанная с работой формирователей импульсов заданной .длительности.

Кроме того, предлагаемое устройство . обладает расширенными фнукциональными возможностями за счет формирова-; ния управляющих сигналов для коррекции угла сдвига фаз. Одним из достоинств предлагаемого устройства явля- ется и то, что оно выполняет достоверизацию отклонения угла сдвига фаз от заданных значений.

5 l 453

Формула изобретения

Устройство для сравнения двух электрических величин по фаэе, содержащее два формирователя прямоуголь5 ных импульсов, подключенных к входным шинам устройства, первый и второй инверторы, элемент 2И, генератор опорных импульсов и первый счетчик импульсов, выход первого формировате- 10 ля соединен с входом второго инвертора, выход генератора опорных импульсов соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью l5 упрощения перестройки устройства, расширения функциональных возможностей и повышения точности,в него введены пять IK-триггеров с динамическими I- u K-входами, элемент 2ИЛИ- 2о

НЕ, переключатель., два одновибратора, и три счетчика импульсов, при этом

I-вход первого IK-триггера соединен с выходом первого формирователя, первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и пер- 25 вым входом элемента 2И, К-вход первого IK-триггера соединен с выходом второго формирователя и К-входом второго IK-триггера, выхоц первого

IK-триггера соединен с вторым вхо- 30 дом элемента 2ИЛИ-НЕ и вторым входом элемента 2И, выход элемента

2ИЛИ-НЕ соединен " I-входом второго

IK-триггера и входом первого инвер588 тора, выход которого подключен к первому входу переключателя, второй вход переключателя подключен к выходу элемента 2И, выход переключателя соединен с I-входом третьего IK-триггера, К-вход которого соединен с выходом второго инвертора, выход второго IK-триггера соединен с входом сброса первого счетчика, счетный вход второго счетчика соединен со счетным входом первого счетчика, выход первого счетчика соединен с Iвходом четвертого IK-триггера и счетным входом третьего счетчика, выход второго счетчика соединен с

I-входом пятого IK-триггера и счетным входом четвертого счетчика, прямой выход четвертого IK-триггера соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с

К-входом четвертого IK-триггера, инверсный выход четвертого

IK-триггера соединен с входом сброса третьего счетчика, прямой выход пятого IK-триггера соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с К-входом пятого IK-триггера, инверсный выход пятого IK-триггера соединен с входом сброса четвертого счетчика, а инверсный выход третьего IK-триггера подключен к входу сброса второго счетчика.

1453588

3 г

О е

Фиг. У

Составитель Л.Воронина

РедактоР Н.Яцола ТехРед М. оданич Корректор В.Бутяга

Заказ 7301/55 Тираж 879

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4