РЕЛЕ Российский патент 2003 года по МПК H01H47/00 H01H83/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве составной части системы регулирования коэффициента трансформации трансформатора, входящего в состав регулятора напряжения.

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

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле-регулятора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реле, которое можно использовать в системе регулирования коэффициента трансформации трансформатора регулятора напряжения, содержащее блок сравнения, выход которого соединен с входами первого и второго расширителей импульсов, выходы каждого из которых соединены с соответствующими им последовательно соединенным элементу задержки, триггеру, элементу ЗАПРЕТ и исполнительному элементу, а также блок контроля, входы которого соединены с выходами исполнительных элементов, а выходы соединены с соответствующими входами триггеров, с входом генератор импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами триггеров и с входом блока сравнения [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, поскольку оно обеспечивает лишь единичное срабатывание исполнительных элементов и не вырабатывает сигнала управления коэффициентом трансформации в пределах всего интервала недопустимого отклонения напряжения сети. Это, в частности, не позволяет обеспечивать плавную регулировку, что необходимо для сетей с недопустимыми резкими колебаниями напряжения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый блок сравнения, вход которого соединен с выводом для подключения контролируемого напряжения, RS-триггер и первый и второй исполнительные элементы, введены второй, третий и четвертый блоки сравнения, входы которых объединены и соединены с входом первого блока сравнения, первый формирователь импульсов по переднему фронту, первый элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" первого блока сравнения и с выходом "Меньше" второго блока сравнения, а выход соединен с входом первого формирователя импульсов по переднему фронту, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, второй формирователь импульсов по переднему фронту, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом RS-триггера, вторые входы соединены с выходом "Больше" третьего блока сравнения и с выходом "Меньше" четвертого блока сравнения, соответственно, а выходы соединены с входами соответственно первого и второго исполнительных элементов, третий элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" третьего блока сравнения и с выходом "Больше" четвертого блока сравнения, а выход соединен с входом второго формирователя импульсов по переднему фронту, одновибратор, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, а вход предназначен для подключения сигнала запуска реле, четвертый элемент И, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, и элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов по переднему фронту, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле-регулятора напряжения, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Реле-регулятор напряжения (фиг.1) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 блоки сравнения, входы которых объединены, RS-триггер 5, первый 6 и второй 7 исполнительные элементы, первый формирователь 8 импульсов по переднему фронту, первый элемент ИЛИ 9, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" первого блока 1 сравнения и с выходом "Меньше" второго блока 2 сравнения, а выход соединен с входом первого формирователя импульсов 8 по переднему фронту, второй элемент ИЛИ 10, выход которого соединен с R-входом RS-триггера 5, второй формирователь 11 импульсов по переднему фронту, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 10, первый 12 и второй 13 элементы И, первые входы которых соединены с выходом RS-триггера 5, вторые входы соединены с выходом "Больше" третьего блока 3 сравнения и с выходом "Меньше" четвертого блока 4 сравнения соответственно, а выходы соединены с входами соответственно первого 6 и второго 7 исполнительных элементов, третий элемент И 14, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" третьего блока 3 сравнения и с выходом "Больше" четвертого блока 4 сравнения, а выход соединен с входом второго формирователя импульсов 11 по переднему фронту, одновибратор 15, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 10, а вход предназначен для подключения сигнала запуска реле, четвертый элемент И 16, выход которого соединен с S-входом RS-триггера 5, и элемент 17 задержки, вход которого соединен с выходом первого формирователя 8 импульсов по переднему фронту, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 9.

На фиг 2 представлены уровни U_c+ и U_c- - уровни срабатывания реле-регулятора напряжения при переходе к режиму регулировки коэффициента трансформации трансформатора, U_в+ и U_в- - уровни срабатывания реле-регулятора напряжения при выходе из режима регулировки коэффициента трансформации трансформатора.

В качестве блоков сравнения могут быть использованы аналоговые компараторы. Остальные блоки устройства являются также стандартными блоками электротехники. Цепи их питания на чертеже опущены как несущественные.

Работает реле-регулятор напряжения следующим образом.

В исходном состоянии, когда напряжение сети находится в пределах его номинальных значений между U_в+ и U_в-, подают напряжение питания на одновибратор 15, по импульсу срабатывания которого RS-триггер 5 переходит в нулевое состояние. Поэтому первый 6 и второй 7 исполнительные элементы находятся в состоянии выхода из режима регулировки коэффициента трансформации трансформатора. При выходе значения напряжения сети за пределы U_c+ или U_c- на выходе соответственно первого 1 или второго 2 блоков сравнения формируется перепад сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы, по которому формирователь 8 вырабатывает короткий импульс, который задерживается в элементе 17 задержки на некоторое предельно допустимое время. Если значение напряжения сети выходит за допустимые пределы на время, меньшее предельного, то задержанный импульс не проходит через четвертый элемент И 16, т.к. к этому времени на другом его входе действует сигнал с уровнем логического нуля. Если значение напряжения сети выходит за допустимые пределы на время, большее предельного, то задержанный импульс проходит через четвертый элемент задержки 16 на S-вход RS-триггера 5, переводящий RS-триггер 5 в единичное состояние. В этот момент на выходе "Больше" третьего блока 3 сравнения или на выходе "Меньше" четвертого блока 4 сравнения уже будет сформирован сигнал логической единицы, поэтому на выходе соответствующего (первого 12 или второго 13) элементов И будет сформирован сигнал логической единицы, по которому первый 6 или второй 7 исполнительные элементы перейдут в режим регулировки коэффициента трансформации трансформатора. В процессе регулировки, когда напряжение сети войдет в допустимые пределы U_в+... U_в-, перепад сигнала на выходе третьего элемента И 14 с уровня логического нуля на уровень логической единицы приводит к срабатыванию второго формирователя 11, импульс которого через второй элемент ИЛИ 10 переводит RS-триггер 5 в нулевое состояние. Это приводит к выводу первого 6 и второго 7 исполнительных элементов из режима регулировки коэффициента трансформации трансформатора.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку оно вырабатывает сигнала управления коэффициентом трансформации в пределах всего интервала недопустимого отклонения напряжения сети. Это, в частности, позволяет обеспечивать плавную регулировку, что необходимо для сетей с недопустимыми резкими колебаниями напряжения.

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, 1998г., с.390, рис.35.10.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.416, рис.13.20.

Изобретение используется в устройствах релейной защиты в качестве реле-регулятора коэффициента трансформации трансформатора. Технический результат заключается в повышении точности. Для этого реле содержит четыре блока сравнения, RS-триггер, два исполнительных элемента, два формирователя импульсов по переднему фронту, два элемента ИЛИ, четыре элемента И, элемент задержки и одновибратор. 2 ил.

Реле, содержащее первый блок сравнения, вход которого соединен с выводом для подключения контролируемого напряжения, RS-триггер и первый и второй исполнительные элементы, отличающийся тем, что введены второй, третий и четвертый блоки сравнения, входы которых объединены и соединены с входом первого блока сравнения, первый формирователь импульсов по переднему фронту, первый элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Больше" первого блока сравнения и с выходом "Меньше" второго блока сравнения, а выход соединен с входом первого формирователя импульсов по переднему фронту, второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, второй формирователь импульсов по переднему фронту, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом RS-триггера, вторые входы - с выходом "Больше" третьего блока сравнения и с выходом "Меньше" четвертого блока сравнения соответственно, а выходы соединены с входами соответственно первого и второго исполнительных элементов, третий элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "Меньше" третьего блока сравнения и с выходом "Больше" четвертого блока сравнения, а выход соединен с входом второго формирователя импульсов по переднему фронту, одновибратор, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, а вход предназначен для подключения сигнала запуска реле, четвертый элемент И, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, и элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов по переднему фронту, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ.