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 элемент И, первый вход которого соединен с выходом "больше" первого компаратора, второй и третий элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, введены последовательно соединенные блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, двухсторонний ограничитель, сумматор, соединенный первым входом с выходом двухстороннего ограничителя, и фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, второй и третий компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора и с выходом фильтра нижних частот, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом "меньше" второго компаратора, четвертый элемент И, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с выходом "меньше" третьего компаратора и с выходом "больше" второго компаратора, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, делитель частоты импульсов, вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и с выходом генератора импульсов, а выход - соединен с третьим входом четвертого элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" первого компаратора и с выходом "больше" третьего компаратора, а выход - соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, а также одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора соответственно.

На чертеже представлена электрическая структурная схема реле регулирования частоты.

Реле регулирования частоты содержит первый компаратор 1, генератор 2 импульсов, первый элемент И 3, первый вход которого соединен с выходом "больше" первого компаратора 1, второй 4 и третий 5 элементы И, частотный дискриминатор 6, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, последовательно соединенные блок 7 вычитания, первый вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора 6, двухсторонний ограничитель 8, сумматор 9 и фильтр 10 нижних частот, выход которого соединен со вторыми входами сумматора 9 и блока 7 вычитания, второй 11 и третий 12 компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора 1 и с выходом фильтра 10 нижних частот, первый элемент ИЛИ 13, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И 3, второй элемент ИЛИ 14, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И 4, первый вход которого соединен с выходом "меньше" второго компаратора 11, четвертый элемент И 15, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" третьего компаратора 12 и с выходом "больше" второго компаратора 11, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 14, делитель 16 частоты импульсов, вход которого соединен со вторыми входами первого 3 и второго 4 элементов И и с выходом генератора 2 импульсов, а выход - соединен с третьим входом четвертого элемента И 15 и с первым входом третьего элемента И 5, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" первого компаратора 1 и с выходом "больше" третьего компаратора 12, а выход - соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 13, а также одновибратор 17, выход которого соединен с входом запуска генератора 2 импульсов, при этом выходы первого 13 и второго 14 элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора соответственно.

Частотный дискриминатор 6 может быть выполнен, как в устройстве-прототипе, и формировать сигнал, величина которого пропорциональна разности частот генератора и сети, поступающих на его входы. 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 17, который запускает генератор 2 импульсов.

Сигналы с частотой сети и генератора поступают на вход частотного дискриминатора 6, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный отклонению частоты генератора от частоты сети. Этот сигнал в нормальных условиях проходит через блок 7 вычитания, двухсторонний ограничитель 8 и сумматор 9 на вход фильтра 10 нижних частот и усредняется в нем. При аномальных искажениях сигнала на выходе частотного дискриминатора 6, вызванных импульсными помехами или кратковременными сбоями в работе генератора, величина отклонения частоты генератора от величины среднего отклонения будет выходить за пределы ограничения двухстороннего ограничителя 8 и сглаживаться им. Этим самым исключается влияние кратковременных сбоев частоты генератора или влияние кратковременных помех на процесс регулирования его частоты. Сглаженный сигнал с выхода фильтра 10 сравнивается в первом 1 и втором 11 компараторах с максимально допустимыми уровнями отклонений соответственно в большую и меньшую стороны, а в третьем компараторе 12 - с нулевым уровнем. При превышении сглаженным сигналом частотного дискриминатора 6 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 13 на выход реле (выход снижения частоты генератора) будут поступать импульсы регулирования от генератора 2 импульсов. Аналогично действует реле при снижении частоты генератора ниже допустимого уровня, когда срабатывает выход "меньше" второго компаратора 11 и импульсы генератора 2 через второй элемент И 4 и второй элемент ИЛИ 14 управляют процессом увеличения частоты генератора.

Если частота генератора находится в допустимых пределах (при отклонении в большую сторону, но ниже максимально допустимого отклонения), что соответствует уровню логической единицы на выходе третьего элемента И 5, то импульсные сигналы с большим периодом следования с выхода делителя 16 частоты будут поступать через третий элемент И 5 и первый элемент ИЛИ 13 на выход понижения частоты генератора для точной ее подстройки. Аналогично при нахождении величины отклонения частоты генератора в интервале между минимально допустимым отклонением и нулевым отклонением, импульсные сигналы с большим периодом следования с выхода делителя 16 частоты будут поступать через четвертый элемент И 15 и второй элемент ИЛИ 14 на выход повышения частоты генератора для точной ее подстройки.

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку оно вырабатывает сигнал 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 т., т.2. Электротехнические изделия и устройства./ Под общей ред. 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 области электротехники 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, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, частотный дискриминатор, одновибратор, делитель частоты импульсов, блок вычитания, двухсторонний ограничитель, сумматор и фильтр нижних частот. 1 ил.

Реле регулирования частоты, содержащее первый компаратор, генератор импульсов, первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом "больше" первого компаратора, второй и третий элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами, соответственно, генератора и сети, отличающееся тем, что введены, последовательно соединенные блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, двухсторонний ограничитель, сумматор и фильтр нижних частот, выход которого соединен со вторыми входами сумматора и блока вычитания, второй и третий компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора и с выходом фильтра нижних частот, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом "меньше" второго компаратора, четвертый элемент И, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с выходом "меньше" третьего компаратора и с выходом "больше" второго компаратора, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, делитель частоты импульсов, вход которого соединен со вторыми входами первого и второго элементов И и с выходом генератора импульсов, а выход - соединен с третьим входом четвертого элемента И и с первым входом третьего элемента И, второй и третий входы которого соединены, соответственно, с выходом "меньше" первого компаратора и с выходом "больше" третьего компаратора, а выход - соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, а также одновибратор: выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ являются выходами управления снижением и увеличением частоты генератора, соответственно.