реле регулирования частоты

Формула изобретения

Реле регулирования частоты, содержащее первый компаратор, генератор импульсов, первый и второй элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами для подключения напряжения генератора и сети соответственно, а выход соединен с входом первого компаратора, отличающееся тем, что введены третий и четвертый элементы И, второй компаратор, вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, первый формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “больше” первого компаратора и с первым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, а выход соединен с инверсным входом третьего элемента И, третий формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “меньше” второго компаратора и с первым входом четвертого элемента И, а выход соединен с инверсным входом четвертого элемента И, одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого и четвертого элементов И, при этом первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с выходом “меньше” первого компаратора и с выходом “больше” второго компаратора, при этом выходы первого и четвертого элементов И являются выходами управления снижения и увеличения частоты генератора соответственно, а выход третьего элемента И является выходом сигнала разрешения подключения генератора к сети.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле регулирования частоты генератора при ее недопустимом отклонении от частоты сети.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле разности частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами соответственно частоты сети и частоты генератора, а выход соединен с входом компаратора, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго элементов И и с входом генератора импульсов, выход которого соединен с входом реле частоты, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом автономного генератора импульсов, а выход соединен со вторыми входами первого и второго элементов И [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность регулирования, поскольку она вырабатывает сигнал подстройки частоты генератора и в случае допустимого рассогласования частоты генератора от частоты сети и в случае кратковременного сбоя частоты генератора.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый компаратор, генератор импульсов, первый и второй элементы И, частотный дискриминатор, первый и второй входы которого являются входами для подключения напряжения генератора и сети соответственно, а выход соединен с входом первого компаратора, введены третий и четвертый элементы И, второй компаратор, вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора, первый формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “больше” первого компаратора и с первым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом второго элемента И с первым входом третьего элемента И, а выход соединен с инверсным входом третьего элемента И, третий формирователь короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “меньше” второго компаратора и с первым входом четвертого элемента И, а выход соединен с инверсным входом четвертого элемента И, одновибратор, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого и четвертого элементов И, при этом первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с выходом “меньше” первого компаратора и с выходом “больше” второго компаратора, при этом выходы первого и четвертого элементов И являются выходами управления снижения и увеличения частоты генератора соответственно, а выход третьего элемента И является выходом сигнала разрешения подключения генератора к сети.

На чертеже представлена электрическая структурная схема реле регулирования частоты.

Реле регулирования частоты содержит первый компаратор 1, генератор 2 импульсов, первый 3 и второй 4 элементы И, частотный дискриминатор 5, первый и второй входы которого являются входами соответственно генератора и сети, а выход соединен с входом первого компаратора 1, третий 6 и четвертый 7 элементы И, второй компаратор 8, вход которого соединен с выходом частотного дискриминатора 5, первый формирователь 9 короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “больше” первого компаратора 1 и с первым входом первого элемента И 3, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И 3, второй формирователь 10 короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом второго элемента И 4 и с первым входом третьего элемента И 6, а выход соединен с инверсным входом третьего элемента И 6, третий формирователь 11 короткого импульса по переднему фронту, вход которого соединен с выходом “меньше” второго компаратора 8 и с первым входом четвертого элемента И 7, а выход соединен с инверсным входом четвертого элемента И 7, одновибратор 12, выход которого соединен с входом запуска генератора 2 импульсов, выход которого соединен со вторыми входами первого 3 и четвертого 7 элементов И, при этом первый и второй входы второго элемента И 4 соединены соответственно с выходом “меньше” первого компаратора 1 и с выходом “больше” второго компаратора 8.

Первый 9, второй 10 и третий 11 формирователи короткого импульса формируют импульсы заданной длительности по переднему фронту перепада напряжения с уровня логического нуля на уровень логической единицы на своих входах. Частотный дискриминатор может быть выполнен как и в устройстве-прототипе и формировать сигнал, величина которого пропорциональна разности частот генератора и сети, поступающих на его входы. Остальные блоки являются стандартными блоками электротехники. Цепи питания элементов на чертеже не показаны как несущественные в рамках данной заявки. Кроме того, предполагается, что как и в устройстве-прототипе регулирование генератора производится по двум регулирующим входам, один из которых по импульсному сигнал работает на понижение частоты, а другой - по аналогичному импульсному сигналу на повышение частоты.

Работает реле регулирования частоты следующим образом.

Включение реле производится путем подачи питания на одновибратор 12, который запускает генератор 2 импульсов.

Сигналы с частотой сети и генератора поступают на вход частотного дискриминатора 5, на выходе которого формируется сигнал, величина которого пропорциональна отклонению частоты генератора от частоты сети. Этот сигнал сравнивается в первом 1 и втором 8 компараторах с максимально допустимыми уровнями отклонений, соответственно в большую и меньшую стороны. При превышении сигналом частотного дискриминатора 5 верхнего допустимого уровня на выходе “больше” первого компаратора 1 формируется уровень сигнала с уровнем логической единицы, по которому через первый элемент И 3 на первый выход реле (выход снижения частоты генератора) будут поступать импульсы регулирования. При этом по перепаду сигнала на выходе первого компаратора 1 срабатывает первый формирователь 9, который вырабатывает короткий импульс, поступающий на инверсный вход первого элемента И 3. Этим самым исключается влияние кратковременных сбоев частоты генератора или влияние кратковременных помех на процесс регулирования частоты генератора. Если недопустимое увеличение частоты генератора не является результатом действия помех, то регулирование его частоты начнется через малый временной промежуток. Аналогично действует реле при снижении частоты генератора ниже допустимого уровня, когда срабатывает второй компаратор 8 и третий формирователь 11, которые управляют процессом увеличения частоты генератора импульсами, проходящими через четвертый элемент И 7, выход которого является вторым выходом реле.

Если частота генератора находится в допустимых пределах, что соответствует уровню логической единицы на выходе второго элемента И 4, то после короткого промежутка времени, при срабатывании второго формирователя 10 на выходе третьего элемента И 6, который является третьим выходом реле, формируется уровень логической единицы, являющийся сигналом разрешения подключения генератора к сети.

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку оно вырабатывает сигнал подстройки частоты генератора и в случае допустимого рассогласования частоты генератора от частоты сети и в случае кратковременного сбоя частоты генератора.

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.356, рис.12.17 (прототип).