реле разности частот

Классы МПК:H01H47/28 через электронный или газоразрядный прибор 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Березов Владимир Владимирович
Приоритеты:
подача заявки:
2002-10-08
публикация патента:

Изобретение используется в электротехнике в качестве реле разности частот при подстройке синхронизируемого сигнала к входному. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности. Для этого реле разности частот содержит измеритель частоты входного сигнала, умножитель, два компаратора, два исполнительных элемента, измерители частоты и амплитуды синхронинизуемого сигнала, алгебраический сумматор, инвертор, блок деления. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Реле разности частот, содержащее измеритель амплитуды синхронизируемого сигнала, алгебраический сумматор, умножитель на постоянный коэффициент, инвертор, первый компаратор и первый и второй исполнительные элементы, отличающееся тем, что введены измеритель частоты входного сигнала, выход которого соединен с входом умножителя на постоянный коэффициент и с входом сложения алгебраического сумматора, измеритель частоты синхронизируемого сигнала, вход которого соединен с входом измерителя амплитуды синхронизируемого сигнала, выход которого соединен со входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с выходом измерителя частоты синхронизируемого сигнала, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора, а также второй компаратор, первый вход которого соединен с первым входом первого компаратора и с выходом алгебраического сумматора, второй вход - с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом первого компаратора и с выходом умножителя на постоянный коэффициент, а выход "Меньше" - с входом второго исполнительного элемента, при этом выход "Больше" первого компаратора соединен с входом первого исполнительного элемента, измерители частоты входного и синхронизируемых сигналов преобразуют входной и синхронизируемый сигналы в соответствии с математическими выражениями

реле разности частот, патент № 2225653;

реле разности частот, патент № 2225653,

где U0 - сигнал на выходе измерителя частоты входного сигнала;

U1 - сигнал на выходе измерителя частоты синхронизируемого сигнала;

f0 - частота входного сигнала;

f1 - частота синхронизируемого сигнала;

Ао, А1 - масштабные коэффициенты, пропорциональные амплитудам входного и синхронизируемого сигналов соответственно,

а измерители амплитуды входного и синхронизируемого сигналов преобразуют входной и синхронизируемый сигналы в величины, пропорциональные их амплитудам и равные масштабным коэффициентам А0 и А1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле разности частот сети и генератора, работающего, в частности, в условиях нестабильности амплитуды сигнала генератора.

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

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый и второй выпрямительные блоки, выполняющие функции измерителя амплитуды напряжения, выполненные в виде диодов, катод и анод которых являются соответственно клеммой напряжения генератора и клеммой напряжения сети, алгебраический сумматор, первый и второй входы которого соединены соответственно с анодом первого и с катодом второго диодов, первый и второй операционные усилители, являющиеся соответственно инвертором и компаратором, входы которых соединены с выходом алгебраического сумматора, третий и четвертый диоды, аноды которых соединены с выходами первого и второго операционных усилителей соответственно, умножитель, входы которого соединены с катодами третьего и четвертого диодов, первый и второй инверторы, входы которых соединены соответственно с катодами третьего и четвертого диодов, и первый и второй исполнительные элементы, входы которых соединены соответственно с выходом первого и второго операционных усилителей [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно вырабатывает сигнал примерного равенства амплитуды напряжений сети и генератора, что указывает на временной интервал возможной подстройки частоты генератора к частоте сети, но не вырабатывает сигналов недопустимого рассогласования частот входного и синхронизируемого сигналов при заданной относительной допустимой величине их рассогласования.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее измеритель амплитуды синхронизируемого сигнала, алгебраический сумматор, умножитель на постоянный коэффициент, инвертор, первый компаратор и первый и второй исполнительные элементы, введены измеритель частоты входного сигнала, выход которого соединен с входом умножителя на постоянный коэффициент и с входом сложения алгебраического сумматора, измеритель частоты синхронизируемого сигнала, вход которого соединен с входом измерителя амплитуды синхронизируемого сигнала, выход которого соединен со входом делителя блока деления, вход делимого которого соединен с выходом измерителя частоты синхронизируемого сигнала, а выход соединен с входом вычитания алгебраического сумматора, а также второй компаратор, первый вход которого соединен с первым входом первого компаратора и с выходом алгебраического сумматора, второй вход - с выходом инвертора, вход которого соединен со вторым входом первого компаратора и с выходом умножителя на постоянный коэффициент, а выход "меньше" - с входом второго исполнительного элемента, при этом выход "больше" первого компаратора соединен с входом первого исполнительного элемента, измерители частоты входного и синхронизируемых сигналов преобразуют входной и синхронизируемый сигналы в соответствии с математическими выражениями:

U0=A0/f0; U=A1/f1,

где U0 - сигнал на выходе измерителя частоты входного сигнала,

U1 - сигнал на выходе измерителя частоты синхронизируемого сигнала,

f0 - частота входного сигнала,

f1 - частота синхронизируемого сигнала,

А0, A1 - масштабные коэффициенты, пропорциональные амплитудам входного и синхронизируемого сигналов соответственно, а измерители амплитуды входного и синхронизируемого сигналов преобразуют входной и синхронизируемый сигналы в величины, пропорциональные их амплитудам и равные масштабным коэффициентам А0 и А1 соответственно.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле разности частот, а на фиг.2 - то же, измерителя частоты.

Реле разности частот (фиг.1) содержит последовательно соединенные измеритель 1 частоты входного сигнала, умножитель 2 на постоянный коэффициент, первый компаратора 3 и первый исполнительный элемент 4, последовательно соединенные измеритель 5 частоты синхронизируемого сигнала и блок деления 6, алгебраический сумматор 7, вход сложения и вход вычитания которого соединены соответственно с выходом измерителя 1 частоты входного сигнала и с выходом блока деления 6, последовательно соединенные инвертор 8, вход которого соединен с выходом умножителя 2 на постоянный коэффициент, второй компаратор 9, второй вход которого соединен с первым входом первого компаратора 3 и с выходом алгебраического сумматора 7, и второй исполнительный элемент 10, а также измеритель 11 амплитуды синхронизируемого сигнала, вход которого соединен с входом измерителя 5 частоты синхронизируемого сигнала, а выход соединен с входом блока деления 6.

Измерители 1 и 5 частоты (фиг.2) могут быть выполнены в виде усилителя 12, в выходной цепи которого включен резонансный контур 13, настроенный таким образом, чтобы номинальные значения входных частот приходили на середину линейной части ветви (спада) его частотной характеристики. В этом случае выходное напряжение измерителя будет обратно пропорционально частоте его входного сигнала.

Первый 4 и второй 10 исполнительные элементы могут быть выполнены в виде обмотки реле с соответствующими контактами, которая непосредственно или через усилитель соединена с выходом соответствующего компаратора 3, 9.

Остальные блоки являются стандартными блоками электротехники. Цепи питания элементов на чертеже не показаны как несущественные в рамках данной заявки.

Работает реле разности частот следующим образом.

При включении реле на выходе измерителя 1 формируется сигнал U0=A0/f0, величина которого обратно пропорциональна частоте входного сигнала 1/f0, а на выходе измерителя 5 - сигнал U1=A1/f1, обратно пропорциональный частоте синхронизируемого сигнала f1. При этом входной сигнал стабилен по амплитуде (А0= 1), а благодаря использованию измерителя 11, формирующего сигнал А1=1, на выходе блока деления 6 наблюдается единичный сигнал независимо от колебаний амплитуды синхронизируемого сигнала. В этом случае на выходе алгебраического сумматора 7 формируется относительная величина разности частот 1/f0-1/f1=(f1-f0)/f0-f1реле разности частот, патент № 2225653(f1-f0)/f0 2, так как f1реле разности частот, патент № 2225653f0.

Кроме того, сигнал с выхода измерителя 1 умножается в умножителе 2 на малый коэффициент К, определяющий допустимое отклонение частоты синхронизируемого сигнала от входного. Тогда в первом компараторе 3 сравниваются величины (f1-f0)/f0 2 и K/f0, а во втором компараторе 9 сравниваются величины (f1-f0)/f0 и - K/f0, поскольку на его вход поступает инвертированное инвертором 8 значение сигнала с выхода умножителя 2.

Первый исполнительный элемент 4 сработает, когда частота синхронизируемого сигнала f1 превысит допустимое отклонение от частоты входного f0 в большую сторону на относительную величину, задаваемую коэффициентом К, а второй исполнительный элемент 10, когда частота входного сигнала недопустимо отклонится в меньшую сторону.

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку оно реагирует на недопустимое относительное рассогласование частот входного и синхронизируемого сигналов, а не только на абсолютные величины рассогласований, что необходимо для ряда технологических процессов. Кроме того, повышается точность работы реле, поскольку исключается влияние нестабильности амплитуды синхронизируемого сигнала.

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.355, рис.12.16.

Класс H01H47/28 через электронный или газоразрядный прибор 

реле разности частот -  патент 2269837 (10.02.2006)
реле частоты -  патент 2231853 (27.06.2004)
реле частоты -  патент 2231158 (20.06.2004)
реле частоты -  патент 2220472 (27.12.2003)
реле разности фаз -  патент 2220471 (27.12.2003)
реле частоты -  патент 2220470 (27.12.2003)
реле разности частот -  патент 2208869 (20.07.2003)
реле разности частот -  патент 2208868 (20.07.2003)
реле частоты или фазы -  патент 2027245 (20.01.1995)
Наверх