Реле частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле частоты. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения одновременного выполнения функций реле повышения и понижения частоты. Для этого устройство содержит разделительный трансформатор, частотно-зависимый элемент, первый и второй исполнительные элементы, алгебраический сумматор, первый и второй элементы И, первый, второй и третий пороговые блоки, первый и второй выпрямители, при этом изменение амплитуды сигнала на выходе частотно-зависимого элемента по отношению к амплитуде сигнала на его входе пропорционально отклонению частоты его входного сигнала от номинальной. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле частоты.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле частоты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, частотный фильтр, первый частотно-зависимый элемент, первый формирователь импульсов, элемент ЗАПРЕТ, расширитель импульсов, усилитель и исполнительный элемент, второй частотно-зависимый элемент, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, а выход через ключ соединен со вторым входом первого формирователя импульсов, последовательно соединенные делитель напряжения, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, второй формирователь импульсов и формирователь коротких импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента ЗАПРЕТ, а также пусковой элемент, вход которого соединен с выходом разделительного трансформатора, а выход соединен со вторым входом расширителя импульсов [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно одновременно может работать либо как реле понижения частоты, либо как реле повышения частоты.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения одновременного выполнения функций реле повышения и понижения частоты.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее разделительный трансформатор, частотно-зависимый элемент и первый исполнительный элемент, введены второй исполнительный элемент, алгебраический сумматор, первый и второй элементы И, первый, второй и третий пороговые блоки, первый выпрямитель, вход которого соединен с выходом частотно-зависимого элемента, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора, второй выпрямитель, вход которого соединен с входом частотно-зависимого элемента и с выходом разделительного трансформатора, а выход соединен с входом третьего порогового блока и с входом сложения алгебраического сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго пороговых блоков, при этом выход “больше” первого порогового блока соединен с первым входом первого элемента И, выход “меньше” второго порогового блока соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом третьего порогового блока, входы первого и второго исполнительных элементов соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а изменение амплитуды сигнала на выходе частотно зависимого элемента по отношению к амплитуде сигнала на его входе пропорционально отклонению частоты его входного сигнала от номинальной.

На фиг.1, представлена электрическая структурная схема частотного реле, на фиг.2 - пример амплитудно-частотной характеристики частотно-зависимого элемента.

Частотное реле (фиг.1) содержит разделительный трансформатор 1, частотно-зависимый элемент 2, первый исполнительный элемент 3, второй исполнительный элемент 4, алгебраический сумматор 5, первый 6 и второй 7 элементы И, первый 8, второй 9 и третий 10 пороговые блоки, первый 11 и второй 12 выпрямители. При этом вход первого выпрямителя 11 соединен с выходом частотно-зависимого элемента 2, а выход первого выпрямителя 11 соединен с входом вычитания алгебраического сумматора 5, вход второго выпрямителя 12 соединен с входом частотно-зависимого элемента 2 и с выходом разделительного трансформатора 1, а выход второго выпрямителя 12 соединен с входом третьего порогового блока 10 и с входом сложения алгебраического сумматора 5, выход которого соединен с входами первого 8 и второго 9 пороговых блоков, выход “больше” первого 8 и выход “меньше” второго 9 пороговых блоков соединены с первыми входами первого 6 и второго 7 элементов И соответственно. Кроме того, вторые входы первого 6 и второго 7 элементов И соединены с выходом третьего порогового блока, а входы первого 3 и второго 4 исполнительных элементов соединены соответственно с выходом первого 6 и второго 7 элементов И.

Требуемый технический результат достигается также тем, что изменение амплитуды сигнала на выходе частотно-зависимого элемента 2 по отношению к амплитуде сигнала на его входе пропорционально отклонению частоты его входного сигнала от номинальной (фиг.2).

Первый 3 и второй 4 исполнительные элементы могут быть выполнены в виде реле, обмотка которого непосредственно или через усилитель соединена с выходом соответствующего первого 6 или второго 7 элемента И. Пример конструктивного выполнения частотно-зависимого элемента 2, например, в виде резонансного контура приведен в [2, стр. 52, рис. 1.14]. Изменение амплитуды сигнала на выходе частотно зависимого элемента 2 пропорционально отклонению частоты его входного сигнала от номинальной, что достигается работой на восходящем или нисходящем участке его амплитудно-частотной характеристики.

Частотное реле работает следующим образом.

Входное напряжение, частота которого может изменяться, поступает на вход разделительного трансформатора 1 и далее на вход второго выпрямителя 12 непосредственно, а на вход первого выпрямителя 11 - через частотно-зависимый элемент 2. Изменение амплитуды сигнала на выходе частотно-зависимого элемента 2 пропорционально отклонению частоты от номинальной. Поэтому при частоте входного сигнала, близкой к номинальной, уровни сигнала на выходах первого 11 и второго 12 выпрямителей примерно равны друг другу, сигнал на выходе алгебраического сумматора 5 незначительно отличается от нуля в большую или меньшую сторону, и первый 8 и второй 9 пороговые блоки не срабатывают. Это в свою очередь исключает срабатывание первого 3 и второго 4 исполнительных элементов при любом уровне сигнала на выходе третьего порогового блока 10. Если частота входного сигнала отклоняется от номинальной в недопустимых пределах, то существенно изменяется уровень сигнала на выходе алгебраического сумматора 5 и срабатывает первый 8 или второй 9 пороговые блоки. Соответствующий сигнал с уровнем логической единицы поступает на вход первого 6 или второго элементов И, что приводит к срабатыванию первого 3 или второго 4 исполнительного элемента при наличии уровня логической единицы на выходе третьего порогового блока (на вторых входах первого 6 и второго 7 элементов И), который формируется при достаточном уровне амплитуды входного напряжения, оценка которого формируется вторым выпрямителем 12. Последнее исключает ложное срабатывание реле из-за отсутствия или недопустимого снижения уровня напряжения в контролируемой сети.

Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей расширяются функциональные возможности реле частоты, поскольку оно позволяет одновременно реагировать на недопустимые отклонения частоты входного сигнала как в сторону повышения, так и в сторону понижения.

Источники информации

1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т. 2. Электротехнические изделия и устройства. Под общей редакцией В.Г.Герасимова и др. - М.: МЭИ, 1998 г., с. 390, рис. 35.10.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Высшая школа, 1991, с. 22, рис. 3.29 (прототип).

Формула изобретения

Реле частоты, содержащее разделительный трансформатор, частотно-зависимый элемент и первый исполнительный элемент, отличающееся тем, что введены второй исполнительный элемент, алгебраический сумматор, первый и второй элементы И, первый, второй и третий пороговые блоки, первый выпрямитель, вход которого соединен с выходом частотно-зависимого элемента, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора, второй выпрямитель, вход которого соединен с входом частотно-зависимого элемента и с выходом разделительного трансформатора, а выход соединен с входом третьего порогового блока и с входом сложения алгебраического сумматора, выход которого соединен с входами первого и второго пороговых блоков, при этом выход “больше” первого порогового блока соединен с первым входом первого элемента И, выход “меньше” второго порогового блока соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом третьего порогового блока, входы первого и второго исполнительных элементов соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а изменение амплитуды сигнала на выходе частотно-зависимого элемента по отношению к амплитуде сигнала на его входе пропорционально отклонению частоты его входного сигнала от номинальной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2