РЕЛЕ СИНХРОНИЗАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК H01H47/00 H01H47/20 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле синхронизации на линиях с двухсторонним питанием, когда отключение линии может сопровождаться нарушением синхронизма.

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 синхронизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый блок дифференцирования, второй блок дифференцирования, сумматор, второй и третий входы которого соединены с выходами измерительного преобразователя и первого дифференцирующего блока, компаратор и исполнительный элемент [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, поскольку включение линии производится по расчетной величине времени задержки, определяемой по результатам дифференцирования сигнала биения. Искажения при дифференцировании могут привести к неточному определению момента включения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее измерительный преобразователь, первый и второй входы которого являются входами напряжений синхронизируемого генератора и сети соответственно, а выход является выходом постоянного напряжения, амплитуда которого пропорциональна углу между векторами напряжений синхронизируемого генератора и сети, первый компаратор и исполнительный элемент, введены второй и третий компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора и с выходом измерительного преобразователя, последовательно соединенные одновибратор, генератор тактовых импульсов и первый элемент И, второй вход которого соединен с выходом "Меньше" второго компаратора, последовательно соединенные счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, регистр памяти, четвертый компаратор и второй элемент И, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, а второй вход соединен с выходом третьего компаратора, и последовательно соединенные формирователь короткого импульса, вход которого соединен с выходом "Больше" второго компаратора и со вторым входом первого элемента И, а выход соединен с управляющим входом регистра памяти, элемент задержки и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика импульсов, а второй и третий входы соединены соответственно с выходом "Равно" первого компаратора и с выходом одновибратора.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле синхронизации, на фиг.2 - временная диаграмма напряжения биения, соответствующая геометрической разности векторов напряжения синхронизируемого генератора и сети.

Реле синхронизации (фиг.1) содержит измерительный преобразователь 1, первый и второй входы которого являются входами напряжений синхронизируемого генератора и сети, соответственно, а выход является выходом постоянного напряжения, амплитуда которого пропорциональна углу между векторами напряжений синхронизируемого генератора и сети, первый компаратор 2, исполнительный элемент 3, второй 4 и третий 5 компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора 2 и с выходом измерительного преобразователя 1, последовательно соединенные одновибратор 6, генератор 7 тактовых импульсов, выход которого соединен со входом первого элемента И 8, второй вход которого соединен с выходом "Больше" второго компаратора 4, последовательно соединенные счетчик 9 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И 8, регистр 10 памяти, четвертый компаратор 11, выход которого соединен со входом второго элемента И 12, выход которого соединен с входом исполнительного элемента 3, а второй вход второго элемента И соединен с выходом третьего компаратора 5, и последовательно соединенные формирователь 13 короткого импульса, вход которого соединен с выходом "Больше" второго компаратора 4 и со вторым входом первого элемента И 8, а выход соединен с управляющим входом регистра 10 памяти, элемент 14 задержки, выход которого соединен со входом элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика 9 импульсов, а второй и третий входы соединены соответственно с выходом "Равно" первого компаратора 2 и с выходом одновибратора 6.

Исполнительный элемент 3 может быть выполнен в виде обмотки реле с соответствующими контактами, которая через усилитель и включенный на его входе элемент с изменяющимся состоянием (например, транзистор с нулевым исходным состоянием) соединена с выходом второго элемента И 12. Измерительный преобразователь 1 выполняет те же функции, что и в устройстве-прототипе, его первый и второй входы являются входами напряжений синхронизируемого генератора и сети соответственно, а выход является выходом постоянного напряжения, амплитуда которого пропорциональна углу между векторами напряжений синхронизируемого генератора и сети. Формирователь 13 формирует короткий импульс по заднему фронту его входного сигнала, т.е. при перепаде входного сигнала с уровня логической единицы на уровень логического нуля. Остальные блоки устройства являются стандартными блоками электротехники Цепи питания блоков на чертеже опущены как несущественные в рамках данной заявки.

Работает реле синхронизации следующим образом.

При включении реле синхронизации по сигналу одновибратора запускается генератор 7, а счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние. На выходе измерительного преобразователя 1 формируется сигнал постоянного напряжения, амплитуда которого пропорциональна углу между векторами напряжений синхронизируемого генератора и сети, величина которого соответствует сигналу биений (фиг. 2). Этот сигнал сравнивается в первом компараторе с уровнем Uп1, во втором - с уровнем Uп2, а в третьем - с уровнем Uп3=0. При нахождении сигнала между уровнями Uп1 и Uп2 импульсы генератора 7 поступают на счетный вход счетчика 9. При срабатывании формирователя 13, что происходит при снижении уровня сигнала ниже Uп2, его короткий импульс поступает на управляющий вход регистра 10, в который переписывается содержимое счетчика 9, накопленное за время нахождения сигнала между уровнями Uпl и Uп2. Этот сигнал сравнивается в четвертом компараторе 11 с заданной величиной tк, при превышении которой, что свидетельствует о близости частот входных сигналов, на его выходе формируется сигнал логической единицы, что позволяет пропустить через второй элемент И 12 на вход исполнительного элемента 3 короткий импульс с выхода третьего компаратора 5, который формируется в конце периода биений.

При этом содержимое счетчика 9 обнуляется и по сигналу "Равно" с выхода первого компаратора 2 в виде короткого импульса поступает на вход установки в ноль счетчика 9 через элемент ИЛИ 15. Это исключает ложное срабатывание реле синхронизации.

Таким образом, в предложенном техническом решении повышается точность работы, поскольку включение линии производится строго в конце периода биений и исключаются нелинейные преобразования сигнала биений.

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 г., с.390, рис.35.10.

[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.352, рис.12.13 (прототип).

Изобретение используется в электротехнике в качестве реле синхронизации на линиях с двухсторонним питанием, когда отключение линии может сопровождаться нарушением синхронизма. Технический результат заключается в повышении точности. Для этого реле синхронизации содержит измерительный преобразователь, четыре компаратора, исполнительный элемент, генератор тактовых импульсов, одновибратор, формирователь короткого импульса по заднему фронту, регистр памяти, два элемента И, элемент ИЛИ, элемент задержки, счетчик импульсов. 2 ил.

Реле синхронизации, содержащее измерительный преобразователь, первый и второй входы которого являются входами напряжений синхронизируемого генератора и сети соответственно, а выход является выходом постоянного напряжения, амплитуда которого пропорциональна углу между векторами напряжений синхронизируемого генератора и сети, первый компаратор и исполнительный элемент, отличающееся тем, что введены второй и третий компараторы, входы которых соединены с входом первого компаратора и с выходом измерительного преобразователя, последовательно соединенные одновибратор и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом "Больше" второго компаратора, последовательно соединенные счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, регистр памяти и четвертый компаратор, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, а второй вход второго элемента И соединен с выходом "Равно" третьего компаратора, формирователь короткого импульса по заднему фронту, вход которого соединен с выходом "Больше" второго компаратора и со вторым входом первого элемента И, а выход соединен с управляющим входом регистра памяти и входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "0" счетчика импульсов, а второй и третий входы соединены соответственно с выходом "Равно" первого компаратора и с выходом одновибратора.