Способ дискретного выявления разности частот двух электрических сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02H3/36 H02J9/06 

Недостатком известного устройства является то, что наличие в его блоке сравнения хронирующей КС-пепк ограничивает точность и стабильность уставки срабатывания реле конечньт и значениями разброса номиналов и дрейфовык параметров элег ентов cxetvuj.

Недостатками известного способа является, во-первых, то, что при резкой смене фазового угла меж,цу сигналами сравниваемых частот, но при сохранении равенства этих частот,на выходах реверсивного счетчика получают ложный сигнал о наличии разности частот,, так, как на реверсивном счетчике последовательно сравнивают между собой длительности отдельных периодов двух частот. И, как следствие этого, при ра.венстве сравииваемых частот к периодическом колебнии фаз сигналов этих ч:о.стот (т.е. При неизменном средгзеь за ;- екоторое время значении длителььккгги периода но неравной г1,л ;тельност;Г смежных периодов следования однолс и.з двух ил ка кдо1Ч) Б отдельности сигналов) па выходе ИЛИ получают пеаиодическ1-1Й сигнал частоты ;;олебания фаз По изложенному способу нгидичие разности частот 1 .колобакие б;аз электрчес{П Х сигигллов логичесзки не различают,, Во-втор гх, вместо гребу емой от осмтельной рсзности частоС- подведенны;ч сигналов по ;-:зложен11с;му споМ, -.-ТО

;1ериода

д.;;я срай е1-;ия лл;;

ЮТ ЭТсЧразностной ластеть лоиньи: промежуток

; сизмен-H;j; .:ля .пакион -.-i часто ; - в то мрем;

а iipQT ИЗО:о дио1 пзополо;к:: ях конУл х ;; ка совмест;:О1О изменення

Cp(1V3;-:i-iE:ae-мых частот одному и тог.г/

зночеВИЮ абсолютной разности частот соответствуют иа:{:..и;чпыс :i; vein:л -IK относительной раз iioc

Это ограг ичивает об./ii: нення устройства , з

::ocji-T не позволяет его iicnoj-г зсвя. Tf. 3 электрустановках, где частоп-п I г ропес:ее эксплуатации мож-.Г суг ствепно изменяться, чапр;;ме э в а:

OiiOMHhlX энергосисгемах,

Целые изобретения .cя повышение точности и стабильности. Поставлел-1ная цель .достигается тем, что 3 способе дискретного выявления разности частот двух электрических сигналов путем фо:-5миролания из этик сигналов прямоугольных лмпульсов, сравнения длительности их периодов и формирования селектив1юго по знак разности частот срабатывани в зависимости от соотиелдения этих длительностей, срапнении длителности периодов прямоугольных импуль сов одновременно начинают счет ко-личестза N импульсов и N+M импульсов каждой частоты, определяют очередность окончания процессов счета N импульсов одной частоты и N+M импульсов другой частоты, по результатам определения очередности выясняют характер соотношения величин суммарной длительности N периодов сигнала одной частоты, к су 4марной длительности N+M периодов сигнала другой частоты, а формирование селективного сигнала срабатывания производят в случае отставания момента окончания процесса счета N импульсов одной частоты от момента окончания процесса счета N+M импульсов другой частоты.

Устройство для реализации способа содержит два входных формирователя импульсов, соединенных через блок сравнения частот с выходным блоком, блок сравнеттия частот содержит узел синхронизации и два одинаковых какала счета импульсов, в каждом из KOTOpaix усте1новлен счетчик N импульсов , счетчик N Г/-1 импульсов и динамический триггер, причем выход формиро-вателя импульсов каждой частоты подключен к динамическим входам счетчиков своего канала, выходы счетчиков К 1-М импульсов обоих каналов присоединены к входам узла еинхронизации, зыходд которого еоединен с уста;1ОБоч;;- ыми входами счетчиков, выход счетчика N импульсов присоединен к .цинамическому входу триггера своего Kai4ci.:ia, информационный вход этого триггера присоединен к выходу счет4in a NH-H импульсов другого канала, а ныхогг триггера канала под;;лючен к соответствующему выходному блоку.

Суть изобретения заключается в ом, что, в отличие от известных технических решений, предусматрипаю-дих сравнение каким-либо образом сформированной из входных сигналов величины с параметригческого характера эталонной величиной, предлагаемое техническое решение предусматривает взаимное сравнение двух вели-:ин, независимо сформированных из входных сигналов,таким образом,что одна . величина служиг эталоном сравмения для другой величины, и наоборо При этом, отсутствие эталона параметрического характера позволяет сущеa iBeHHO улучшить то 1ность измерения, а дрейфовые параметры технических характеристик вообще исключаются. д1ействительно, точность срабатывания устройства по предложенног.1у способу ке зависит от аналоговых параметров элементов схемы,а определяется соотношением чисел N,M и величины систематической погрешности, ПРИ этом стабильность уставки сраба, принципиально неограничена, т,к, усзавка срабатывания определяется исключительно соотношением целых чисел М и N, которые заданы структурно и не подвержены изменени под воздействием дестабилизирующих факторов, таких, как, например, тем пература окружающей среды, длительность наработки, нестабильность напряжения питания и др. Схема устройства приведена на че теже . Устройство содержит входные формирователи импульсов 1 и 2, выходны блоки 3 и 4, блок сравнения частот 5, содержащий узел синхронизации 6 и два одинаковых канала счета импул сов 7 и 8, в каждом из которых установлены счетчик N импульсов 9(1 счетчик N+M импульсов 11(12) и триг гер 13(14), при этом выход формирователя импульсов 1 присоединен к ди намическим входам счетчика 9 и 11, а выход формирователя импульсов 2 присоединен к динамическим входам счетчиков 10 и 12, выходы счетчиков 11 и 12 подведены ко входам узла синхронизации 6, выход которого при соединен к установочным входам всех счетчиков (9,10,11,12), при этом вы ход счетчика 9 присоединен к динамическому входу триггера 13, в то время как информационный вход тригге ра 13 присоединен к выходу счетчика 12, аналогично выход счетчика 10 присоединен к динамическому входу триггера 14, в то время, как информационный вход триггера 14 присоединен к выходу счетчика 11, причем выход динамического триггера 13 подведен к выходному блоку 3, а выход триггера 14 подведен к выходному блоку 4. Устройство работает следующим образом. Формирователи импульсов 1 и 2 преобразуют форму входных сигналов, не изменяя их частоты, таким образом, что на выходе формирователя 1 присутствуют прямоугольные импульсы частоты f,- , а на выходе формирователя 2 присутствуют прямоугольные импульсы частоты f . Импульсами с выхода формирователя 1 тактируются счетчики 9 и 11 канала 7, а импульсами с выхода формирователя 2 тактируются счетчики 10 и 12 каналов 8. Все счетчики (9,10,11,12) одновременно включаются импульсом с выхода узла синхронизации 6 и начинают счет тактовых импульсов, подведенных к их динамическим входам, независимо друг от друга. При заполнении до своего полного объема каждый счетчик выключается, т.е. счетчик 9 вы1у1ючается с приходом N-oro импульса частоты f и счетчик 11 выклю/чается с приходом N+M-ro импульса . этой же частоты, аналогично,счетчик 10 выключается с приходом N-oro импульса частоты f-j. и счетчик 12 выклю чается с приходом импульса зтой же частоты . При окончании счета N+M импульсоБ своих частот в калсдом 7(8) канале сигналы о выключении счетчикоз 11 и 12 поступают на вход узла синхронизации 6, который по логическому призЕ{аку И наличия обоих этих сигналов формирует очередной импульс, по которому все счетчики (9-12) срабатываются в ноль и одновременно включаются, начиная новый цикл счета, каждый от нуля до заполнения своего полного объема N импульсов или N+M импульсов. Циклы счета чередуются непрерывно и независимо от действия динамических триггеров 13,14 и выходных блоков 3,4. При paBGEiCTBe сравниваемых частот f и fj цикл счета N импульсов одной частотгг заканчивается раныпе, чем цикл счета N+H импульсов другой частоты, и момент появления как одного, так и другого сигнала об окончании счета N импульсов опережает появления сигналов об окончании счета N+M импульсов. Если например, частота г оказалась ниже часготы f,, на величину, превышающую уставку срабатывания устройства, го момент появления сигнала об окончании с чет с; f ( ггстает от момента пооб окончании счета явления си ГИГ; л а N-i-M импульсов частоты f, , в то время, как момент ококчглнкя счёта N импульсов частоты ,- продолжает опережать момент поступлегзия скгнггла об окончании счета l M-н 1пyльcoв частоты f Выявление фазы появления сигьгалов окончании счета N импульсов одной частоты и N+M 1- мпульсов другой частоты Б описызаег.юм устройстве выполняют динамические триггеры 13 и 14, при этом нспо.пьз ется свойство ди намического тряггера- переклгочаться из одного состояния в другое исключительно в момент изменения потён1иала (срабатывание по фронту или срабатыванг е по скату тактового импульса) на его динамическом (тактовом) входе 3 определенной зависимости от потенц51алг1 на информационном входе. Таким образом, если на момент выключамия счетчика 9 (момент изменения потеи;.иала на ддинамическом входе триггера 13) счетчик 12 еще не выключился (один потенциал на информаписнном входе), то триггер 13 остается по выходу в нуле пли переключается из 1 в О, если до этого он находился включенным. Наоборот, если на момент выключения счетчика. 9 счетчик 12 уже выключайся (другой потенциал на информа;.Т11Онном входе), триггер 13 переключается из О в 1 или остается в едиинце, есян до этого он находился зключеннгаЕч, Это значит,. что при рав-ан.стве частот f. и f..j в ну.г.;е находятся оба тр.иггера 13 и 14 и выходные блоки 3 и 4 выключены, при К (где К - уставка срабатывания) триггер 13 переключается в единицу и включает выходной блок 3, одновременно триггер 14 продолжает оставаться в нуле и держать выходной блок 4 выключенным, при этом триггер 13 продолжает оставаться в единице до тех пор , пока f, К f ,j, и переключается обратно в ноль .по окончании того цикла счета, который выявит нарушение этого неравенства при снижении разности частот f и f до величины ниже условия срабаты вания. Аналогичным образом, при f, Kf выходной блок 4 включен три гером 14, а выходной блок 3 остаетс выключенным. Таким образом достигается селективное по знаку разности частот действие устройства на сраба тывание по превышению относительной разности частот уставочной величины. В качестве счетчиков 9-12 м гут быть использованы, нaпpи sep,, де лители частоты с фазоимпульсным пре ставлением информации, а в качестве триггеров 13 и 14-динамические Dтриггеры. Условие обрабатывания устройства может быть сформулировано как Т N Т, (N + М t t) , где Т и т - периоды сигналов соответственно частот f,, и б,- систематическая погрешность срабатывания устройства по относительной величине разности частот, при этом она за висит от соотношения фа исходных сигналов часто т и 2.° момент начала каждого цикла счета и . может произвольно изменяться на каждый отдель ный цикл счета как по знаку, так и по величине в пределах от О до 1 Высокая точность и стабильность устройства позволит повысить эффек тивность действия противоаварийной автоматики, в частности АВР. Формула изобретения 1, Способ дискретного выявления разности частот двух электрических сигналов путем формирования из этих сигналов прямоугольных импульсов, сравнения длительности их периодов и формирования селективного по знаку разности частот сигнала срабатывания в зависимости от соотношения этих длительностей, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, при сравнении длительности периодов прямоугольных импульсов одновременно начинают счет количества N импульсов и N+M импульсов каждой частоты, определяют очередность окончания процесса счета N импульсов одной частоты и N+M импульсов другой частоты, по результатам определения очередности выясняют характер соотношения величин суммарной длительности N периодов сигнала одной частоты и суммарной длительности N+M периодов сигнала другой частоты, а формирование селективного сигнала срабатывания производят в случае отставания момента окончания процесса счета N и1-4пульсов одной частоты от момента окончания процесса счета N+M импульсов другой частоты. 2. Устройство для реализации способа по П.1, содержащее два входных формирователя импульсов, соединенных через блок сравнения частот с входными блоками, отличаю дее с я тем, что блок сравнения частот содерл ит узел синхронизации и два одинаковых канала счета импульсов, в каждом из которых установлены счетчик N импульсов, счетчик N+M импульсов и динамический триггер, причем выход формирователя импульсов каждой частоты подключен к динамическим входам счетчиков своего канала,выходы счетчиков N+M импульсов обоих каналов присоединены к входам узла синхронизации, выход которого соединен с установочными входами счетчиков, выход счетчика N импульсов присоединен к динамическому входу триггера своего канала, информационный вход этого триггера присоединен к выходу счетчика М+И импульсов другого кансша, а выход триггера каждого канала подключен к соответствующему выходному блоку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Барзам А.Б. Системная автоматика, М,, Энергия, 1973, с. 226. 2.Авторское свидетельство СССР № 195538,.кл. Н 02 Н З/Зб, 1965.

Ui(fi)

«iW.

fi.k-fi