Реле частоты Советский патент 1980 года по МПК H01H83/00 

(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного регулирования режима работы энергосистем., Известны реле частоты, содержащие формирователь импульсов с длительностью периода контролируемого напряжения и соединенный с ним разрядный контур, состоящий из резистора и конденсатора При изменении частоты контролируемого напряжения изменяется ток через разрядный контур, что вызывает срабатывание реле. Недостатком этого реле являются ограниченные функциональные возможности вследствие отсутствия органа выдержки времени и неучета скорости Изменения частоты. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство содержащее формирователь импульсов,, блок контроля частоты, блок управления , орган выдержки времени и дополнительный элемент f2J , Действие устройства основано на сравнении длительности за-. данного количества периодов эталонного генератора с длительностью контролируемого периода. Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием зависимости выдержки времени срабать вания реле от частоты. В связи с этим возникают значительные трудности согласования времячастотной характеристики реле с частотными характеристи-г ками энергосист« 1ы. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения зависимости времени срабатывания реле от частоты. Это достигается тем, что реле частоты, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к Контролируемой сети, триггер Шмитта, три ,-триггера, - триггер, первый и второй формирователи импульсов, элемент ЗАПРЕТ, генератор импулвлов, делитель частоты, два счетчика импульсо выходы которых соединены с дешифраторами, элемент И, дза элемента НЕ и исполнительный элемент, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмитта непосредственно и через первый элемент НЕ с инверткруш ым / -входом Р-Т-триггера, пря мой выход последнего еоединен с вхоДйми обоих формирователей и пусковым входом первого счетчике, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого формщювателя соединен с 5 -входом первого7J-5- триг гера и / -входом второго -тригге ра, выход второго формиро1вателя соединен через элемент ЗАПРЕТ с R -входом первого -S-триггера и с первым входом элетлента И, инверсный выход второг R - S -триггера соединен с запрешаю.щйм входом элемента ЗАПРЕТ, а прямой выход первого Р -3 -триггера соединен с пусковым входом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выхЪдом делителя частоты, выход первого дешифратора соединен с S -входом второго R-S -триггера, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И присоединен к R -входу третьего -триггера, к -входу которого подключен выход второго деин ратора, прямой выход третьего 5-три гера через второй элемент НЕ присоеди нен к исполнительному элементу дополнительно снабжено вторым элементом И и четвертым -триггером, при этом Я -вход последнего соединен с выходо . второго формирователя 5 -вход четвертого / - -триггера соединен с выходом первого дешифратора, а выход четвертого -S -триггера со единен с первым входом второго элемента И, второй :вход которого соединен с генерато юм, а выход второго элемента И соединен с входом делителя частоты. На фиг. 1 приведена фуйкциональн схема устройства; на фиг. 2 представлены времяимпульсные диаграммы рабо, ты устройства при частоте контролируемой сети выше частоты запуска; на фиг. 3 а и 36 - тоже при частоте контролируемой сети ниже частоты запуска к при дальнейшем ее повышенш. Устройство содержит формирователь измерительных импульсов, который состоит из последовательно соединенных . триггера Шмнтта 2 и Я -Т-триггера 3 и предназначен для формирования иаме7рительных юлпульсов; блок 4 контроля частоты, состоящий из последовательно соединенных генератора 5 импульсов, счетчика 6 импульсов и деигифратора 7 и предназначенный для измерения длительности периода измерительного импульса путем контроля числа импульсов генератора, уложившихся в длительности периода измеряемого импульса; блок 8 управления, состоящий из первого 9 и второго 10 формирователей коротких импульсов соответственно по переднему и заднему фронту измерительного импульса, первого 11 и второго 12 R-S -триггеров управления и возврата, элемента ЗАПРЕТ 13; орган 14 выдержки времени, .состоящий из последовательно соединенных делителя 15 частоты счетчика 16 импульсов, второго дешифратора 17 и предназначенный для формирования , временной выдержки; орган 18 формирования приращения, состоящий из последовательно соединенных четвертого R-S-тряггера 19 и второго элемента И 20 и предназначенный для формирования импульса приращения текущего периода частоты к заданному и получения импульсов, количество которых пропорционально величине отклонения частоты от заданного уровня за один цикл измерения; выходной орган 211 состоящий из последовательно соединенных первого элемента НЕ 22, первого элемента И 23, третьего / 5 -триггера 24, второго элемента 25 НЕ и исполнительного элемента 26, Устройство работает следующим образом. При подбче на вход триггера Шмитта 2 напряжения с частотой контролируемой сети последний в каждый положительный полупериод формирует прямоухчзльные импульсы Д , поступающие на вход триггера 3. На входе последнего. форм1фуются прямоугольные импульсы длительностью равные периоду напряжения контролируемой частоты. По переднему фронту измерительного импульса V формирователь коротких импульсов 9 импульсом Ug устанавливает в состояние логической триггер 11, тем самым разрешая работу счетчика 16 импульсов. Одновременно импульсом UQ формирователя 9 устанавливается в состояние логического О трихтер 12. Логическая I инверсного выхода последнего обеспечивает переключение триггера 11 в состояние логического О импульсом , формирователя коротких импульсов 10 по заднему фронту измерительно17о импульса U , . . сбрасывая счетчик 16 mvinynbcos. В течение длительности измерительного импульса и импульсами генератора 5 заполняется счетчик 6 импульсов. Уставка по частоте запуска устройства t.g представлена двоичным кодом дешидзатора 7, который соответствует количеству импульсов, пришедших на счетчик 6 импульсов за длительность измерительного импульса L , соответствувдщую заданной уставке по частоте запуска. При частоте напряжения контролируемой сети выше частоты уставки запуска устройства (см. фиг. 2) за время длительности измерительного импульса Vз количество импульсов генератора 5 не достигает заданного значения и на выходе дешифратора 7 не форм1фуется импульс достижения заданной частоты U Состоямия триггера 12 и триггера 19 остаются неизменными. В конце иамерительного импульса С :сбрасывается счетчик 6 импульсов, одновременно коротким импульсом UfQ формирователя 1 О .переключаются в состоятше логического О триггер 11, сбрасывая счетчик 16 импульсов, к триггер 19. Таким образом, по окончании измерительного имлульса и счетчики 6 и 16 импульсов и триггеры 11, 12 и 19 подготовлены к следующему анклу иалерения, т.е. пост лению следующего измерительного импульса t . При.снижении частоты контролируемого напряжения ниже уставки запуска (см. фиг. 3) длительность измерительно импульса и увеличивается и на счетчике 6 импульсов количество импульсов достигает заданного. При этом на выхо де дешифратора 7 появляется импульс достижения заданной частоты I торый устанавливает в состояйие логической триггер 12 и триггер 19. Логическим О инверсного выхода триг гера12 через элемент ЗАПРЕТ 13 запрещается сброс триггера 11 и тригтге- ра 24 в состояние логического О импутшсом 10 формирователя 10 по заднем фронту измерительного импульса 1} , Таким образом, триггер 11 блока 8 управления будет хранить состояние ло гической I на прямом выходе и обеспечит работу счетчика 16 импульсов в течение времени существования режима, при котором частота входного, сигнала ниже частоты .. уставки запуска . Кроме этого, по окончании измерительного ик пульса 6 короткими импульсами KQ формирователя Ю устанавливается в состояние логического О триггер 19. На выходе последнего в конце каждого измерительного импульса U формируются импульсы приращения Vig, длительностью пропорциональные отклонению текущего значения частоты f от зада1шого уровня. Увеличение длительности каждого последующетО импульса Цд характеризует скорость понижения частоты, отсутствие пр1фащения длительности каждого последующего импульса O3rt tчает зависание частоты на определенном уровне, а сокращение длительности каждого последующего импульса U характеризует скорость повышения частота контролируетлой сети. Таким образом, последовательность И1ипульсов 1 содер- жит 1П1формацшо о величине отклонения контроЛ1фуемой частоты от заданного уровня, величине и знаке скорости измен eHjra явстоты. В течение длительности импульса импульсы,i o ®нератора 5 через элемент И 2О поступают через делитель 15 на вход счетчика 16 импульсов. При этом число импульсов , за каждый измерительный цикл определяется длительностью i импульса . Значение выдержки времени на срабатывание устройства устанавливается на дешифраторе 17 в двоичном коде, который соответствует заданному числу импульсов, пришедших на счетчик 16 . . импульсов. При этом формируемая выдержка времени на Срабатывание устройства принимает свое максимальное значение в случае. снижения частоты контролируемой сети ниж;е значения частоты запуска на величину, когда длительность импульса приращения обеспечивает прохождение на счет одного импульса Uy.Q за каждый изм ительный цикл. При дальнейшем увеличении длительности импульсов ,т.е. уменьшении частоты контролируемой сети, .и поступлении на вход делителя 15 пачки импульсов за каждый измерительный цикл, заданный код дешифратора 17 будет достигнут за меньшее время. Таким образом, интегральная выдержка времени ка срабатывание определяется путем подсчета за каждый измерительный цикл импульсов 1/2 и накопления их до момента достижения заданн:ого кода дешифратора 17, а сформированное

746767

7 временное ускоренно на срабатывание опредеЛйется скоростью изменения частоты. По истечении времени, сформированного в зависимости от глубины и скорости понижения частоты, на выходе дешифратора 17 появится импульс 7 который устанавливает в состояние логической 1 триггер 24, что приводит к срабатыванию исполнительного элемен та 26 через элемент НЕ 25. При увеличении частоты выше уставк запуска (см. фиг. 36)I длительность измерительного импульса уменьшается и на выходе дешифратора 7 исчезают импульсы достижения заданной частоты . Вследствие этого тригге 12 разрешает импульсам j/ формиров теля 1О устанавливать в состояние логического О триггер 11, который сбр сывает счетчик 16 импульсов, и через элемент 23, триггер 24, элемент НЕ 2 обеспечивает возврат исполнительного элемента 26 в исходное несработаштоё состояние. При исчезновении напряжения на вы ходе триггера Шмитта 2 последний уста навливается в состояние логического О Сигнал с выхода триггера 2, воздействуя на элементы 22, 23 и 24, препятствует ложному срабатыванию исполнительного элемента 26. Одновремен но сигнал с выхода элe лeнтa НЕ 22 устанавливает в состояние логического О триггер 3, который сбрасывает счетчик 6 импульсов. Кроме этого, формирователь 10 формирует сигнал, устанавливающий через элемент ЗАПРЕТ 13 триггер 11 в. состря йие логического О и сбрасывающий счетчик 16 импульсов. Таким образом, введение в известное устройство новых элементов и св1язей расширяет функциональные возможности путём обеспечения зависимости выдержк времени срабатывания реле от частоты и 3 о б р ё т е н и я Ф о р м у Реле частоты, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к контролируемой сети, триггер Шмитта, три / -5-триггера, / -7 -трште первый и второй формирователи импульсов, элемент ЗАПРЕТ, генератор импуль сов, делитель частоты, два счетчика импульсов, выходы которых соединены

8 С дешифраторами, элемент И, два йломента НЕ и исполнительный элемент, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмитта непосредственно и через первый элемент НЕ с инвертируемым R -входом / -Ттриггера, прямой выход последнего соединен с входами обоих формирователей и пусковым входом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого . фо1ыирователя соединен с 3 -входом первого R S -триггера и R -входом второго R-3- триггера, выход второго формирователя соединен через элемент ЗАПРЕТ с R -вх;одом первого R -S -триггера и с первым входом элемента И, инверсный выход второго R ,-триггера соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ, а прямой выход первого R - Sтркггера соединен с пусковым входом второгосчетчика, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход первого дешифратора соединен с $ -входом второго р-5-триггера, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, бБ1ход первого элемента И присоединен к R -входу третьего -5 -триггера, к -входу которого подключен выход второго дешифратора, прямой выход третьего / - -триггера через второй элемент НЕ присоединен к исполнительному элементу, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения зависимости времени срабатывания реле от частоты, оно дополнительно снабжено вторым элементом И и четвертым К - S -триггером, при этом -вход последнего соединен с выходом второго формирователя, .S -вход четвертого / -5-триггера соединен с выходом первого дешифратора, а выход четвертого S -триггера соединен с первым вх;одом второго элемента И, второй вход которого соединен с генератором, а выход второго элемента И соединен с входом делителя частоты. Источни1 и информации, принятые во внимание при экспертизе .1, Авторское свидетельство СССР М« 493830, кл. Н 01 .Н 83/ОО, 1975. , 2. Беличенко В. И., Иванов Г. К., Сережников О. Д. Счетно-импульсное реле частоты. - Изв. вузов Электромеханика, 1977, № 9, с. 1О42-1О44.