Фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03H7/18 

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в релейной защите электроустановок от повреждений и ненормальных режимов .

Известен фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов, содержащий три канала фильтрации, сумматор, блок управления и генератор тактовых импульсов. Каждый канал фильтрации содержит последовательно включенные преобразователь сигналов, элемент памяти, блок умножения и делитель кода на три. В качестве преоб разователя сигналов используется аналого-цифровой преобразователь. Выход генератора тактовых импульсов соединен с входом блока управления и управляющими входами преобразователей. Выходы блока управления связаны с управляющими входами элементов памяти, блоков умножения и сумматора. Фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов обладает повышенным быстродействием и уменьшенными габаритами Ct J

Недостаток фильтра - большая схемная сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов, содержащий три фазных канала фильтрации фаз А, В, с, каждый из которых состоит из последовательно соединенных широтно-импульсного модулятора, элемента И и делителя частоты на три, по следовательно соединенные сумматор и двоичный счетчик, первый выход сумматора соединен с выходом делителя частоты на три фазного канала фильтрации фазы С, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вторыми входами каждого элемента И, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к объединенным управлянмцим входам широтно-импульс. ных модуляторов и к входу распределителя-фомирователя импульсов, первый, второй и третий выходы распределителя-формирователя импульсов подключены к третьим входам соответствующих элементов И C2J.

Недостатком известного фильтра симметричных составляющих системы фазных сигналов является малая точность фильтрации.

Цель изобретения - повышение точности фильтрации.

Доставленная цель достигается тем, что в фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов, содер. жащий три фазных канала фильтрации J фаз А , f, С, каждый из которых состоит из последовательно соединенных широтно-импульсного модулятора, элемента И и делителя частоты на три, последовательно соединенные сумматор

0 и. двоичный счетчик, первый выход сумматора соединен с выходом делителя частоты на три фазного канала фильтрации фазы С, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вто5 рыми входами каждого элемента И, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к объединенным управляющим входам широтно-импульсных модуляторов и входу распределитеQ ля-формирователя импульсов, первый, второй и третий выходы распределите ля-формирозателя импульсов подключены к третьим входам соответствующих элементов И, введены два элемента задержки, включенные между выходами делителя частоты на три фазных каналов фильтрации фаз /А и 6 и вторым и третьим входами сумматора соответственно, при этом распределительформирователь импульсов содержит- три RS-триггера, два счетчика импульсов и последовательно соединенные клЮч и одновибратор, выход которого подключен к объединенным R-входам RS-триггеров, причем S-вход первого КЗ-триггера и выходы счетчиков импуль сов объединены и являются входом распределителя-формирователя импульсов, выходы счетчиков импульсов подключены к 5 -входам второго и третьего RS-триггеров соответственно, причем выходы первого, второго и третьего RS-триггеров являются первым, вторым и третьим,выходами распределителяформирователя импульсов соответственно, при этом управляющие входы двоичного счетчика и элементов задержки объединены и подключены к входу распределителя-формирователя импульсов, а замьжающий контакт ключа соединен

с шиной Плюс источника питания.

На фиг. 1-3 приведены структурные электрические схемы фильтров симметричных составляющих системы фазных сигналов для прямой, обратной

5 и нулевой последовательностей соответственно; на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу предлагаемого фильтра симметричных составляющих

системы фазных сигналов прямой последовательности.

Фильтр содержит три фазных канала фш1ьтр ации фаз А, В, С, фазный канал фильтрации фазы А содержит широтноимпульсный модулятор (ШИМ) 1, злемент И 2, делитель 3 частоты на три, фазный канал фильтрации фазы Б содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 4, элемент И 5, делитель 6-частоты на три, фазный канал фильтрации фазы С содержит широтно-импульсный модулятор 7, элемент И 8, делитель 9 частоты на три, генератор 10 высокой частоты, генератор 11 тактовых импульсов, распределитель-формирователь импульсов, содержащий первый, второй и третий RS-триггеры 12 - 14, первый и второй счетчики 15 и 16 импульсов, ключ 17, одновибратор 18, первый и второй элементы 19 и 20 задержки, сумматор 21 и двоичный счетчик 22.

Фильтр работает следующим образом Перед работой необходимо установить схему в исходное положение. Для этого ключ 17 подключает одновибратор 18 к шине Плюс источника питания. При этом на выходе одновибратора 18 формируется импульс, поступающий на R-входы R5-триггеров 12-14, и устанавливает их в. нулевое состояние. Импульсные сигналы У V и. V-J (фиг. 4) на выходе широтно-импульсных модуляторов 1, 4 и 7 модулированы по длительности входными фазными сигналами. Период следования

модулированных импульсов определяется генератором 11 тактовых импульсов. Этот период постоянен и равен Тл. Используемые широтно-импульс нЫе модуляторы 1, 4 и 7 реализуют такой тип модуляции, при котором нулевому входному сигналу соответствует импульс длительностью / а

отрицательному или положительному входн1 в4 сигналам - импульсы длительностью соответственно меньше или больше П/2.

Сигналы V,,, V. и Vf поступают на первые входы элементов И 2, 5 и 8. На вторые входы последних посту пают импульсы с выхода генератора 10 высокой частоты (фи. 4). Элементы И 2, 5 и 8 открываются при постуП ении на их входы положительных потвнциалов 14 (фиг. 4) с выодов RS-триггеров 12 - 14. Время

между передними фронтами Чя а также V и Vx. должно быть равноТ/3, где Т- период промьшленной час тоты. формируется первым из импульсов и поступает после включения схемы в работу с выхода генератора 11 тактовых импульсов на 5-вход RS-триггера 12.

1{мпульсы с выхода генератора 11 поступают на вход счетчиков 15 и 16 импульсов. Счетчик 15 переполняется N импульсами при этом выполняется соотношение 1 NT, . Счетчик 16 переполняется К импульсами, при этом выполняется соотношение- КТд. При переполнении счетчиков генерируются импульсы, которые перебрасывают R3-триггеры 13 и 14 в единичное положение, формируя сигналы V« и У. Сигналы открывают элементы И 2, 5 и 8, которые пропускают на выход пачки высокочастотных импульсов. Делители 3, 6 и 9 частоты на

три уменьшают в три раза число импульсов в этих пачках. Выходы делителей 3, 6 и 9 являются выходами фазных каналов фильтрации. К выходу фазного канала фильтрации фазы А подключен элемент 19 задержки. Импульсные пачки, поступающие на его вход, генерируются на выходе элемента 19 (фиг, 4, ) через время, равное - . К выходу фазного канала

(фильтрации фазы В подключен эле:Мент 20 задержки. Импульсные пачки, ПЬступающие на его вход, генерируются на выходе элемента 20 (фиг. 4, 20) через время, равноеТ/З. На выходы фазных каналов

фильтрации включен сумматор 21 числа импульсов и двоичный счетчик 22, осуществляющие суммирование числа импульсов l2 (фиг. 4) трех фазных

каналов фильтрации. На выходе счетчика 22 формируются двоичный параллельный код, эквивалентный значению соответствующей симметричной составляющей.

При незначительном изменении связей можно получить фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов для выделения обратной последовательности (фиг. 2). Для этого необходимо входы элементов 19 и 20 эадерж ки подключить к делителям 3 и 9 частоты на три фазных каналов фильтрации фаз л и С, а выходы второго и тр.етьего f S-триггеров 13 и 14 - к третьим входам элементов И 5 и 8 фаз ных каналов фильтрации фаз С и соответственно.

Для выделения нулевой последовательности предлагаемым фильтром симметричных составлякнцих системы фазных сигналов необходимо ХФиг. 3) выход первого RS -триггера подключить к третьим входам элементов И 2, 5 и 8 всех фазных каналов фильтрации.

Использование предлагаемых фильтров симметричных составляющих системы фазных сигналов в устройствах релейной защиты по сравнению с базовыми, например фильтр-реле тока обратной последовательности, имеет ряд преимуществ. Предлагаемый фильтр позволяет выделить сигнал за время, не превьшающее одного периода промшшенной частоты, в то время как у

базовых время, необходимое для вьщеления сигнала, может достигать 3-5 периодов. При изготовлении базовых фильтров необходимо выполнить значительное количество обмоточных работ, которые трудоемки и нетехнологичны. Предлагаемый фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов полностью выполняется на интегральны микросхемах, что позволяет достигнуть высокой технологичности изготовления. Кроме того, схемы различных типов предлагаемых фильтров отличают ся одна от другой незначительно, переход от одной к другой осуществляется изменением 2-3 соединений. Вес базовых фильтров равен 16 кг, а предлагаемых - не более 1,5 кг. Потребляемая входная мощность базового варианта составляет 15 Вт на фазу, что на порядок больше, чем у предлагаемых .

фиг. 2