РЕЛЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ Российский патент 2003 года по МПК H01H47/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле регулирования частоты генератора при ее недопустимом отклонении от частоты сети.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, 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 разности частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами соответственно частоты сети и частоты генератора, а выход соединен с входом компаратора, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго элементов И и с входом генератора импульсов, выход которого соединен с входом реле частоты, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом автономного генератора импульсов, а выход соединен со вторыми входами первого и второго элементов И [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность регулирования, поскольку оно вырабатывает сигнал подстройки частоты генератора и в случае допустимого рассогласования частоты генератора от частоты сети, и в случае кратковременного сбоя частоты генератора.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый компаратор, генератор импульсов, первый и второй элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, а выход соединен с входом первого компаратора, введены, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, второй и третий компараторы, входы которых соединены с выходом частотного дискриминатора, первый формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом "Больше" первого компаратора и с первым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, а выход соединен с инверсным входом третьего элемента И, третий формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом "Меньше" второго компаратора и с первым входом четвертого элемента И, а выход соединен с инверсным входом четвертого элемента И, одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого и четвертого элементов И, делитель частоты импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с выходами "Больше" и "Меньше" третьего компаратора, вторые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом делителя частоты, третьи входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом "Меньше" первого компаратора и выходом "Больше" второго компаратора соответственно, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с выходом "Меньше" первого компаратора и с выходом "Больше" второго компаратора, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора соответственно, а выход третьего элемента И является выходом сигнала разрешения подключения генератора к сети.

На чертеже представлена электрическая структурная схема реле регулирования частоты.

Реле регулирования частоты содержит первый компаратор 1, генератор 2 импульсов, первый 3 и второй 4 элементы И, частотный дискриминатор 5, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, а выход соединен с входом первого компаратора 1, третий 6 и четвертый 7 элементы И, второй компаратор 8, вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора 5, первый формирователь 9 короткого импульса, вход которого соединен с выходом "Больше" первого компаратора 1 и с первым входом первого элемента И 3, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И 3, второй формирователь 10 короткого импульса, вход которого соединен с выходом второго элемента И 4 и с первым входом третьего элемента И 6, а выход соединен с инверсным входом третьего элемента И 6, третий формирователь 11 короткого импульса, вход которого соединен с выходом "Меньше" второго компаратора 8 и с первым входом четвертого элемента И 7, а выход соединен с инверсным входом четвертого элемента И 7, одновибратор 12, выход которого соединен с входом запуска генератора 2 импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого 3 и четвертого 7 элементов И, третий компаратор 13, пятый элемент И 14, первый элемент ИЛИ 15, шестой элемент И 16, второй элемент ИЛИ 17, делитель частоты импульсов 18, вход которого соединен с выходом генератора 2 импульсов, при этом первый вход первого элемента ИЛИ 15 соединен с выходом первого элемента И 3, вторые входы первого 15 и второго 17 элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами пятого 14 и шестого 16 элементов И, первые входы пятого 14 и шестого 16 элементов И соединены соответственно с выходами "Больше" и "Меньше" третьего компаратора 13, вторые входы пятого 14 и шестого 16 элементов И соединены с выходом делителя частоты 18, третьи входы пятого 14 и шестого 16 элементов И соединены с выходом "Меньше" первого компаратора 1 и выходом "Больше" второго компаратора 8 соответственно, первый и второй входы второго элемента И 4 соединены соответственно с выходом "Меньше" первого компаратора 1 и с выходом "Больше" второго компаратора 8, при этом выходы первого 15 и второго 17 элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора соответственно, а выход третьего элемента И 6 является выходом сигнала разрешения подключения генератора к сети.

Первый 9, второй 10 и третий 11 формирователи короткого импульса формируют импульсы заданной длительности по переднему фронту перепада напряжения с уровня логического нуля на уровень логической единицы на своих входах. Частотный дискриминатор может быть выполнен как и в устройстве-прототипе и формировать сигнал, величина которого пропорциональна разности частот генератора и сети, поступающих на его входы. Делитель 18 частоты импульсов может быть выполнен в виде счетчика импульсов. Остальные блоки являются стандартными блоками электротехники. Цепи питания элементов на чертеже не показаны как несущественные в рамках данной заявки. Кроме того, предполагается, что, как и в устройстве-прототипе, регулирование генератора производится по двум регулирующим входам, один из которых по импульсному сигналу работает на понижение частоты, а другой - по аналогичному импульсному сигналу на повышение частоты.

Работает реле регулирования частоты следующим образом.

Включение реле производится путем подачи питания на одновибратор 12, который запускает генератор 2 импульсов.

Сигналы с частотой сети и генератора поступают на вход частотного дискриминатора 5, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный отклонению частоты генератора от частоты сети. Этот сигнал сравнивается в первом 1 и втором 8 компараторах с максимально допустимыми уровнями отклонений, соответственно в большую и меньшую стороны. При превышении сигналом частотного дискриминатора 5 верхнего допустимого уровня на выходе "Больше" первого компаратора 1 формируется уровень сигнала с уровнем логической единицы, по которому через первый элемент И 3 и первый элемент ИЛИ 15 на первый выход реле (выход снижения частоты генератора) будут поступать импульсы для грубого регулирования. При этом по перепаду сигнала на выходе первого компаратора 1 срабатывает первый формирователь 9, который вырабатывает короткий импульс, поступающий на инверсный вход первого элемента И 3. Этим самым исключается влияние кратковременных сбоев частоты генератора или влияние кратковременных помех на процесс регулирования частоты генератора. Если недопустимое увеличение частоты генератора не является результатом действия помех, то регулирование его частоты начнется через малый временной промежуток. Аналогично действует реле при снижении частоты генератора ниже допустимого уровня, когда срабатывает второй компаратор 8 и третий формирователь 11, которые управляют процессом грубого увеличения частоты генератора импульсами, проходящими через четвертый элемент 7 и второй элемент ИЛИ 17.

Если частота генератора находится в допустимых пределах, что соответствует уровню логической единицы на выходе второго элемента И 4, то после короткого промежутка времени при срабатывании второго формирователя 10 на выходе третьего элемента И 6 формируется уровень логической единицы, являющийся сигналом разрешения подключения генератора к сети.

Кроме того, когда частота генератора находится в допустимых пределах, уровень логической единицы формируется на выходе "Больше" третьего компаратора 13 (при малом отклонении частоты генератора относительно частоты сети в большую сторону) или на выходе "Меньше" третьего компаратора 13 (при малом отклонении частоты генератора относительно частоты сети в меньшую сторону). Тогда для точной подстройки частоты генератора в сторону уменьшения через пятый элемент И 14 и первый элемент ИЛИ 15 на выход подстройки частоты генератора в меньшую сторону поступают импульсы малой частоты с выхода делителя частоты 18, а для точной подстройки частоты в большую сторону на выход подстройки частоты генератора в большую сторону поступают импульсы малой частоты с выхода делителя частоты 18 через шестой элемент И 16 и второй элемент ИЛИ 17.

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку оно вырабатывает сигнал грубой и точной подстройки частоты генератора и в случае допустимого рассогласования частоты генератора от частоты сети, и в случае кратковременного сбоя частоты генератора.

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

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с. 356, рис. 12.17 (прототип).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты генератора при его включении в сеть. Технический результат заключается в повышении точности. Для этого устройство содержит три компаратора, генератор импульсов, шесть элементов И, частотный дискриминатор, три формирователя короткого импульса, одновибратор, делитель частоты импульсов, два элемента ИЛИ. 1 ил.

Реле регулирования частоты, содержащее первый компаратор, генератор импульсов, первый и второй элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, а выход соединен с входом первого компаратора, отличающееся тем, что, введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, второй и третий компараторы, входы которых соединены с выходом частотного дискриминатора, первый формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом "Больше" первого компаратора и с первым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, а выход - с инверсным входом третьего элемента И, третий формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом "Меньше" второго компаратора и с первым входом четвертого элемента И, а выход - с инверсным входом четвертого элемента И, одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого и четвертого элементов И, делитель частоты импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с выходами пятого и шестого элементов И, первые входы пятого и шестого элементов И соединены соответственно с выходами "Больше" и "Меньше" третьего компаратора, вторые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом делителя частоты импульсов, третьи входы пятого и шестого элементов И - с выходом "Меньше" первого компаратора и выходом "Больше" второго компаратора, соответственно, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с выходом "Меньше" первого компаратора и с выходом "Больше" второго компаратора, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора соответственно, а выход третьего элемента И является выходом сигнала разрешения подключения генератора к сети.