Реле частоты
l 746?67
СФе „. „,. пятен,и, о и и с А Й мя -в
Союз Советскив
Социалистическими
Республик
ИЗОБРЕТВн ия
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свиЛ-ву (5т)М. Кл. (22) Заявлено 24.04.78(21) 2607362/24-07 с присоединением заявки РЙ
I (23) Приоритет—
Н 01 Н 83100
Гооударстввлный комитет
СССР по аелам изобретений и открытий (53) УДК621.316. .9 25 (088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень %25 Дата опубликования описания 10.07.80 (72) Авторы изобретения
В, Ф. Сивокобыленко, В. M. Носов и В.,М. Прийменко
Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного регулирования режима работы энергосистем.
Известны реле частоты, содержащие
5 формирователь импульсов с длительностью периода контролируемого напряжения и соединенный с ним разрядный контур, состоящий из резистора и конденсатора|Ц.
При изменении частоты контролируемого напряжения изменяется ток через разрядный контур, что вызывает срабатывание реле.
Недостатком этого реле являются ограниченные функциональные возможности ., вследствие отсутствия органа выдержки времени и неучета скорости изменения частоты.
Наиболее близким по технической сущ- ности к изобретению является устройство, 2О содержащее формирователь импульсов, блок контроля частоты, блок управления, орган выдержки времени и дополнительный элемент f 2j . Действие устройства:
2 основано на сравнении длительности за- . данного количества периодов эталонного генератора с длительностью контролируемого периода.
Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности,. обусловленные отсутствием зависимости выдержки времени срабатьтвания реле от частоты. В связи с этим возникают значительные трудности согласования времячастотной характеристики реле с частотными характеристи-, ками энергосистемы.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения зависимости времени срабатывания реле от частоты.
Это достигается тем, что реле частоты, содержащее трансформатор, первич-, ная обмотка которого подключена к контролируемой сети, триггер Шмитта, три R -S -триггера, Я-Т вЂ” триггер, первый и второй формирователи импульсов, элемент ЗАПРЕТ, генератор импульсов, 7467
30 делитель частоты, два счетчика импульсов, выходы которых соединены с дешифраторами, элемент И, два элемента НЕ и исполнительный элемент, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмитта непосредственно и через первый элемент HE с инвертируемым R -входом Р-Т-триггера, прямой выход последнего соединен с .входами обоих формирователей и пусковым 10 входом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого формирователя соединен с Я вЂ” входом первого g- триггера и Ц -входом второго R-8 -тригге- 15 ра, выход второго формирователя соеди.нен через элемент ЗАПРЕТ с Й -входом первого R-S-триггера и с первым входом элемента И, инверсный выход второго
Й --8 -триггера соединен с запрещаю- 20 .щим входом элемента ЗАПРЕТ, а прямой выход первого Р -S -триггера соединен с пусковым входом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выхОдом делителя частоты, выход пер- 25 вого дешифратора соединен с S -входом второго R -3 -триггера, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И присоединен к R -входу третьего R-8 -триггера, ч $ -входу которого подключен выход второго дешифратора, прямой выход третьего ) .Я -триггера через второй элемент HE присоединеН к исполнительному элементу, допол- 35 нительно снабжено вторым элементом И и четвертым R© -триггером, при этом
R -вход последнего соединен с выходом второго формирователя, 5 -вход четвертого Я-S-триггера соединен с выхо- 40 дом первого дешифратора, а выход четвертого R-S-òðèããåðà соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с генератором, а выход второго эл<ыента И соединен 45 с входом делителя частоты.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 представлены времяимпульсные диаграммы рабо, ты устройства при частоте контролируе- 50 мой сети выше частоты запуска; на фиг. 3 а и Зб - тоже при частоте контролируемой сети ниже частоты запуска и при дальйейшем ее повышении.
Устройство содержит формирователь 1 ss измерительных импульсов, который состоит иэ последовательно соединенных . триггера Шмитта 2 и Я -Т-триггера 3 и предназначен для формирования иэме67
4 рительных импульсов; блок 4 контроля частоты, состояний иэ последовательно соединенных генератора 5 импульсов, счетчика 6 импульсов и дешифратора 7 и предназначенный для измерения длительности периода измерительного импульса путем контроля числа импульсов генератора, уложившихся в длительности периода измеряемого импульса; блок 8 управления, состоящий из первого 9 и второго 10 формирователей коротких импульсов соответственно по переднему и заднему фронту измерительного импульса, первого 11 и второго 12
Р-5 -триггеров управления и возврата, элемента ЗАПРЕТ 13; орган 14 выдержки времени,,состоящий из последовательно соединенных делителя 15 частоты счетчика 16 импульсов, второго дешифратора
17 и предназначенный для формирования, временной выдержки; орган 18 формирования приращения, состоящий из последовательно соединенных четвертого R-S-триггера 19 и второго элемента И 20 и предназначенный для формирования импульса приращения текущего периода частоты к заданному и получения импульсов, количество которых пропорционально величине отклонения частоты от заданного уровня за один цикл измерения; выходной орган 21, состоящий из последовательно соединенных первого элемента HE 22, первого элемента И 23, третьего
N -8 -триггера 24, второго элемента
25 HE и исполнительного элемента 26.
Устройство работает следующим образом.
При подаче на вход триггера Шмитта 2 напряжения с частотой контролируемой сети последний в каждый положительный полупериод формирует прямоугольные импульсы V, поступающие на вход триггера 3. На входе последнего. формируются рямоугольHr е импульсы 3 ° длите ностью равные периоду напряжения контролируемой частоты. По переднему фронту измерительного импульса U формирователь коротких импульсов 9 ймпульсом 9 устанавливает в состояние логической " 3." триггер 11, тем самым разрешая работу счетчика 16 импульсов. Одновременно
НМпульсом Ug формирователя 9 устанавливается в состояние логического "0" триггер 12. Логическая "1 инверсного выхода последнего обеспечивает переключение тржтера 11 в состояние логического 0" импульсом V формирова-! теля коротких импульсов 10 по заднему фронту измерительнот;о импульсе U,, 7467 сбрасывая счетчик 16 импульсов. В течение длительности измерительного импульса У импульсами генератора 5 заполняется счетчик 6 импульсов.
Уставка по частоте запуска устройства, представлена двоичным кодом дешы ратора 7, который соответствует количеству импульсов, пришедших на счетчик 6 импульсов за длительность измерительного импульса V, соответствующую заданной уставке по частоте запуска.
При частоте напряжении контролируег мой сети выше частоты уставки запуска устройства (см. фиг. 2} эа время длительности измерительного импульса Уэ количество импульсов генератора 5 не достигает заданного значения и на выходе дешифратора 7 не формируется импульс достижения заданной частоты У, Состояния триггера 12 и триггера 19 остаются неизменными. В конце измерительного импульса V сбрасывается счетчик 6 импульсов, одновременно коротким импульсом Ц формирователя 10 ,переключаются в состояние логического
"0" триггер 11, сбрасывая счетчик 16 импульсов, и триггер 19. Таким образом; по окончании измерительного им;пульса U3 счетчики 6 и 16 импульсов и триггеры 11, 12 и 19 подготовлены к следующему циклу измерении, т.е. поступлению следующего измерительного им пульса > .
При снижении частоты контролируе- 35 мого напряжения ниже уставки запуска (см. фиг. 3) длительность измерительного. импульса Р увеличивается и на счетчике 6 импульсов количество импульсов достигает заданного. При этом на выходе дешифратора 7 появляется импульс достижения заданной частоты Ц, хоторый устанавливает в состояние логической 1" трштер 12 и триггер 19.
Логическим "О инверсного выхода триггера 12 через элемент 3ЛПРЕТ 13 запрещается сброс триггера 11 и тржтера 24 в состояние логического О импульсом Цр формирователя 10 по заднему фронту измерительного импульса P . О
Таким образом, триггер 11 блока 8 управления будет хранить состояние iroгической "1" на прямом выходе и обеспечит работу счетчика 16 импульсов в течение времени существования режиI ма, при котором частота входного сигнала ниже частоты ..уставки запуска, Кроме этого, по окончании иэмеритель-
67 ного импульса V> короткими импульсами Г, формирователя 10 устанавливает4 ся в состояние логического 0 триггер
19. На выходе последнего в конце хаждого измерительного импульса U формиЗ
p Tcsi импульсы приращения Ц9, длительностью пропорциональные отклоненщо текущего значения частоты f от заС данного уровня.
Увеличение длительности каждого последующего импульса U> характеризует скорость понижения частоты, отсутствие приращения длительности кажЛОГО последующегО импульса V(9 озна чает зависание частоты на определенном уровне, а сокращение длительности каждого последующего импульса ЯО за каждый измерительный цикл определяется длительностью i импульса U . Значение выдержки времени Hà срабатывание устройства устанавливается на дешифраторе 17 в двоичном коде, который соответствует заданному числу импульсов, пришедших на счетчик 16 импульсов. При этом формируемая выдержка времени на срабатывание устройства принимает свое максимальное значение в случае. снижения частоты контролируемой сети ниже значения частоты запуска ф у на величину, когда длительность импульса приращения V обеспечивает прохождение на счет одного импульса U за каждый измерительный цикл. При дальнейшем увеличении длительности импульсов U g,т.е. уменьшении частоты контролируемой сети, .и поступлении на вход делителя 15 пачки импульсов @ за каждый измерительный цикл, заданный код дешифратора 17 будет достигнут эа меньшее время. Таким образом, интегральная выдержка времени на срабатывание определяется путем подсчета за каждый измерительный цикл импульсов U и накопления го кх до момента достижения заданного. кода дешифратора 17, а сформированное М»фЦф!»фй(»»»»»» 4 .»:. -: - Ъ»ЖЯ» „»*» ..: ", »»»Ф -» М»» Г46767 с н » I временное ускорение на срабатывание опредеЛяется скоростью изменения частоты. По истечении времени, сформированного в зависимости от глубины и скорости понижения частоты, на выходе дешифратора 17 появится импульс 0 7, который устанавливает в состояние логической "1 триггер 24, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 26 через элемент НЕ 25. При увеличении частоты выше уставки запуска (см. фиг. 3б)! длительность измерительного импульса 4 уменьшается и на выходе дешифратора 7 исчезают импульсы достижения заданной частоты У - Вследствие этого триггер 12 разрешает импульсам Ц, формирователя 10 устанавливать в состояние логического 0 триггер 11, который сбра- 20 сывает счетчик 16 импульсов, и через элемент 23, триггер 24, элемент НЕ 25 обеспечивает возврат исполнительного элемента 26 в исходное несработанное состояние, * При исчезновении напряжения на выходе триггера IHMHTTB 2 последний устанавливается в состояние логического 0 . Сигнал с выхода триггера 2, воздействуя на элементы 22, 23 и 24, препятствует ложному срабатыванию исполнительного элемента 26. Одновременно сигнал с выхода элемента HE 22 устанавливает в состояние логического "0" триггер 3, который сбрасывает 35 счетчик 6 импульсов. Кроме этого, формирователь 10 формирует сигнал, устанавливающий через элемент ЗАПРЕТ 13 триггер 11 в, сос. тояние логического "0 и сбрасываюший счетчик 16 импульсов. Таким образом, введение в известное устройство новых элементов и связей расширяет функциональные возможности, путем обеспечения зависимости выдержки времени срабатывания реле от частоты. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Реле частоты, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к контролируемой сети, триггер Шмитта, три R S-триггера, R-T-триггер, первый и второй формирователи импульсов, элемент ЗАПРЕТ, генератор импульсов, делитель частоты, два счетчика ймпульсов, выходы которых соединены 8 дешифраторами, элемент И, два элемента НЕ и исполнительный элемент, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмитта епосредственно и через первый элемент НЕ с инвертируемым R -входом Д-Ттриггера, прямой выход последнего со динен с входами обоих формирователей и пусковым входом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого . формирователя соединен с 9 -входом первого R- g -триггера и R -входом второго 9-8- триггера, выход второго формирователя соединен через элемейт ЗАПРЕТ с R -входом первого R-S-триггера и с первым входом элемента И, инверсный выход второго R -8-триггера соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ, а прямой выход первого Р— Ятриггера соединен с пусковым входом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход первого дешифратора соединен с Я -входом второго R-S-триггера, выход первого элемента HE соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И присоединен к R --входу третьего R -5 -триггера, к g -входу которого подключен выход второго дешифратора, прямой выход третьего -триггера через второй элемент НЕ присоединен к исполнительному элементу, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения зависимости времени срабатывания реле от частоты, оно дополнительно снабжено вторым элементом И и четвертым -S -триггером, при этом -вход последнего соединен с выходом второго формирователя, 3 -вход четвертого 9 S-триггера соединен с выходом первого дешифратора, а выход четвертого -триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с генератором, а выход второго элемента И соединен с входом делителя частоты, Источник и информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР ¹ 493830, кл. Н 01,Н 83/00, 1975. 2. Беличенко В. И., Иванов Г. К., Сережннков О. Д. Счетно-импульсное реле частоты. - Изв. вузов Электромеханика, 1977; N» 9, с. 1042-1044.
