Реле частоты Советский патент 1980 года по МПК H01H47/20 

(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к реле частоты, применяемым в системах релейной авто матики, реагирующих на изменение час тоты в электрических сетях.

Известно реле частоты, в котором для получеиия установки срабатывания используется вспомогательный генератор частоты, содержащее фозачувствительный и дифференцирующий элементы. Момент равенства частот(мотлент срабатывания) устанавливается по равенству скоростей скольжения их фаз, определяемому после дифференцирующего элемента по нулевой величине тока или напряжения 1,

Недостатком такого реле является большая погрешность при малом значении скольжения контролируемой частоты, обусловленная трудностью выявления нулевого значения тока или напряжения при существенно малом их знач&иии.

Известно также реле, содержащее генератор, фазочувствительный блок сравнения частот и исполнительный орган, фиксирующий равенство частот. В этом реле между фазочувствительным блоком и генератором имеется трансформаторная связь. При помощи этой связи осуществляется захватывание частотой сигнгита частоты вспомогательного генератора и выработка сигнала на срабатывание исполнительного органа ||2 .

Недостатком этого реле является то, что захват частоты вспомогательного генератора может осуществляться

10 в полосе частот, что и определяет значительную погрешность указанного реле.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реле

15 частоты, содержшцее исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя прямоугольных импульсов, вход одного из которых подключен к выходу генератора, а вход,

20 другого, имекнцего два выхода, прямой и инверсный, подключен к источнику контролируемой частоты, узел фазовой автоматиче ской подстройки частоты с двумя входами, соединенными с выхода25 мй указанных формирователей, и с двумя выходами, один из которых подключе н к управлякнцему входу генератора частоты, и фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами формирователей 3.1

782012

Фазовая автоподстройкауправляембтй генератора обеспечивает ваегбкЗ тйз точность и быстрбдействие этого реле частоты, так как совпадение частот и фаз происходит одновременно и строго

на собс твенной частоте управляемого генератора.

Однако отклонение контролйруёмоЙ частоты от уставки сопровождается периодическим срабатываниёй ё1 5 исполнительного органа с разностной частотой контролируемого напряжения и управляемого генератора. Это исключает возможность использования его в системах релейной зЩйтай г1 6 йё аварийной автоматикй энергосйстём. Целью изобретёййя является расширение функциональных возможйостей путем устрайёния перйбдичностй срабатывания исполнительного оргайа при

ртклбнёйий контролируемой частоты от уставки. - -- ,-------- „...-..-v .-v..- .

Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты, содержащей испййнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя пря мбугЬяьнах ймпулЁеЪв, вход одного из которых подключен к выходу генератора, а входдруГОгЬ, йМёВДёгбдва

выхода - прямой и инверсный/ подклй чЖЙй Йс очйик контро

тоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами,

соединеййыми с выходами указанных

формирователей, и с двумя выходами,

..,2.......,.,...., ,ц,,

щему входу генератора частоты, и фа - бч ствиТёЖный блок, три входа которого соединены с выходами Формирователей, дополнительйовдедены два интегрируквдих элемента, дифферёнци.рунадйй элементу два элемента И, триг f- p--Tfp Qjf i j j 3ходами и ключ,

причем входы первого и второго интег,рирующих элемёйтов подключены соответствённо.к первому и второму выходу узла фазовой автоматической подстройки , вход дифференцирующего элемента подключен к выходу фазочувствительного , выход цйффepё йцйрующёго элемейта подключен к первым входам элементов И, выходы первого и второго интегрирующих элементов подклюЧёны ко вторым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам триггера, выХод триггера соединей со входом исполнительного органа и через клич - с управляющим входом генератора частоты. - ..., На чертеже изображена схема реле

„.частотвг.л ..-,,,/Г /.. .)В реле входят управляемый.г тор 1 частоты, источник 2 контролируемЪйЧастоты, формирователь 3 с одйиТ выходом, формирователь 4 с дву мй выходами, узел 5 фазовой автомати чёской подстройки частоты, фазочувствительный блок б, дифференцирующий

элемент 7, инт;етрирующие элементы 8 и 9, два элемейта 10 и 11 И, триггер 12, исполнительный орган 13, ключ 14

Узел 5 фаЭоврй автоматической подстройки частоты может быть выполнен, например на триггере, Фазочувствитёльйый блок б также может быть вы-. полнен на триггере, при этом счетный вход триггера должен быть подсоединен к формирователю 3 через дифференцируквдий элемент, не показанный на чертеже, а логические входы подсоединены к выходам формирователя 4.

В качестве исполнительного органа 13 и ключа 14 может быть использован любой элемент с релейн ой выходной характеристикой, по входу согласов1анный с выходными параметрами триггера 12.

Цепи управления генератора 1 от узла 5 фазовой, автоматичес1сой подстройки и ключа 14 могут быть раздельными или объединенными.

Для организации управляющего воздействия узла 5 фазовой автоматической подстройки частоты и ключа 14 на генератор 1 частоты целесообразно выделить часть одного из звеньев частотнозадаювдего органа генератора частоты

Реле частоты работает следующим образом.

.Рабочая полоса частот, не вызывающая срабатывания реле, определяется полосой Зсосвата контролируемой частотой ист9чни ка 2 частоты генера тора 1 с помсяцью узла 5 фазовой автоматической подстройки. Каждому значению контролируемой частоты в полосе захвата соответствует определенное значение фазового сдвига между ней и частотой генератора 1.

Уставка срабатывания реле определяется значением собственной частоты генератора 1 без-воздействия на него узла 5 фазоэрй автоподстройки. Это равно&наЧйб выбору в качестве уставки срабатывания одной из граничных Частот полосы захвата, когда .сДвиг фаз меаду частотами генератора 1 и Контролируемого источника 2 равен нулю.

При нахождении контролируемой частоты источника 2 в зоне захвата частотой генератора 1 обеспечивается тйлькб одно определенное, состояние триггера фазочувствительнрго блока б, так как короткие импульсы, вырабатываемые дифференцирующим звенрм этого блока, сформированные из напряжения генератора 1 частота и поданные на счетный вход триггера этого блока, находятся в фазе только с одним из йапряжений, подщн1ах на его логические входы с формирователя 4. Статичное положение триггера блока б в этом режиме налагает запрет через дифференцирукяций элемент 7 и логические элементы 10, 11 на возможность срабатывания триггера 12, исполнительного органа 13 и ключа 14.

При скольжении контролируемой частоты к граничной частоте зоны захвата, определяемой собственной 1астотой генератора 1, фазовый сдвиг между частотой генератора 1 и частотой контролируемого источника 2 линейно уменьшается, приближаясь к нулю. Скважность импульсов на одном из выходов триггера узла 5 автоподстройки уменьшается, а на другом увеличивается, вызывая уменьшение напряжения на выходе интегрирующего элемента 8 и увеличение на выходе интегрирующего элемента 9,

Переход контролируемой частотой значения граничной частоты зоны захвата вызывает срабатывание триггера фазочувствительного блока 6. Сформированный при этом дифференцирующим звеном 7. короткий иг-шульс проходит на один из входов триггера 12 только через логический элемент 11, у которого на еходе есть напряжение (логическая единица), сформированное интегрирующим элементом 9. Это вызывает переход триггера 12 в другое устойчивое состояние, обеспечивая срабатывание исполнительного органа 13 и ключа 14.

Ключ 14 в сработавшем состоянии фиксирует работу генератора 1 на частоте, равной уставке на возврат.

Нахождение контролируемой частоты источника 2 за пределом уставки на возврат сопровождается процессом биения контролируемой частоты и частоты генератора 1 на выходах триггера уз ла 5 фазовой автоподстройки. Однако это не вызывает периодичности срабатывания (неоднозначности положения) исполнительного органа 13 и ключа 14 При этом знаке разности частот и нацравления скольжения их фаз каждое совпадение фаз сопровождается на выходе узла 5 фазовой автоматической подстройки, связанного с интегрирующим элементом 8, изменением скважности выходных импульсов от минимальной до максимальной, а на выходе, связанном с интегрирующим элементом от максимальной до минимальной. Напряжение на выходах интегрирующих элементов изменяется пропорционально изменению скважности. Сигнал, вырабатызаемьаЯ фазочувствительным блоком б при каадом совпадении фаз,продолжает проходить на вход триггера 12, подсоединенный через логический элемент 11, у которого на входе присутствует в этот момент напряжение (логическая единица) , сфор ированное интегрируюйшм. элементом 9.

Достижение контролируемой .частотой уставки на возврат сопровождается изменением знака разности между ней и частотой генератора 1, а также изменением напряжения скольжения их

фаз. Последнее сопровождается изменением порядка смены скважности импульсов на выходах узла 5 и порядка смены напряжения на интегрирующих элементах 8 и 9 в моменты совпадения фаз этих частот. Поэтому сигнал, вырабатываемый фазочувствительным блоком б при совпадении частот и их фаз, проходит на вход триггера 12, связанного с логическим элементом 10, на входе которого в этот момент присутгЮ ствует напряжение (логическая единица) , сформированное интегрирующим элементом 8. Возврат триггера 12 в исходное состояние вызывает возврат в исходное состояние исполнительного 15 органа 13 и ключа 14. Последний снимает блокировку действия узла 5 фазовой автоматической подстройки, и частота генератора 1 захватывается и удерживается контролируемой частотой.

Регулировка установки на срабатывание реле частоты осуществляется регулировкой собственной частоты генератора 1. Регулировка на возврат осуществляется выбором значения частоты генератора 1, фиксируемой ключом 14. Погрешность срабатывания реле частоты определяется нестабильностью собственной частоты генератора 1 , и, в случае использования RC0 генератора, может составить величину не более 0,5%. Время срабатывания реле частоты определяется временем срабатывания исполнительного органа 13.

5 Технико-экономическая эффективность при использовании изобретения заключается в расширении области применения известного реле частоты, т.е. в возможности его использования не 0 только в системах сигнализации, но и в системах технологической автоматики и релейной защиты.

Формула изобретения

5 Реле частоты, содержащее исполнительный Орган, управляемый генератор частоты, два формирователя прямоугольных импульсов, вход одного из которых подключен к выходу генератора, а вход

0 другого, имеющего два выхода - прямой и инверсный, подключен к источ нику контролируемой частоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенны-.

, ми с выходами указанных формировате-j лей, и с двумя выходами, один из которых подключен к управляющему входу генератора частоты, и фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами формирователей,

0 отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем, устранения периодичности срабатывания исполнительного органа при отклонении контролируемой частоты от уставки, внего дополиительно введены два интегрирую щих элемента, дифферейцирующий элемент, два элемента И, триггер с раздельными входами и ключ, причемйхоJ3ia первого и второго интегрирующих элементов подключены соответственно К nepiBOMy и второму выходу узла фазовой автоматической подстройки, вход дифференцирукяцего элемента подключен К выходу фазочувствительного блока, выход дифференцирующего элемента подключен к первым входам элементов И, выходы первого и второго интегрирующих элементов подключены ко вторым

входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам триггера, выход триггера соединен совходом исполнительного органа и через ключ - с управляющим входом генератора частоты. Источники информгщйи, , принятые во внимание при экспертизе

3. Заявка Англии 1320986, кл. , 1973 (прототип).