Реле частоты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИ:КОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ Сфвз Севетскми Сфцналнстнчеавив Республик(51)М, К,з Н 01 Н 47/20 ГвсуявРствевкмя комитет СССР яе ямам язОЮРстсяия я еткрмтяй(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике, а именно к реле частоты, применяемым в системах релейной автоматики, реагирующих на изменение час- тоты в электрических сетях.Известно реле частоты, в котором для получения установки срабатывания используется вспомогательный генератор частоты, содержащее фозачувствительный и дифферекцирующий элементы. 10 Момент равенства частот(момент срабатывания) устанавливается по равенству скоростей скольжения их Фаз, определяемому после дифференцирующего элемента по нулевой величине тока 15 или напряжения 11. Недостаткомтакого реле является большая погрешность при малом значении скольжения контролируемой часто ты, обусловленная трудностью выявления нулевого значения тока или напряжения при существенно малом их значении.Известно также реле, содержащее 25 генератор, фаэочувствительный блок сравнения частот и исполнительный орган, фиксирующий равенство частот. В этом реле между Фазочувствительным блоком и генератором имеется транс форматорная связь. Прн помощи этой связи осуществляется захватывание частотой сигнала частоты вспомогательного генератора и выработка сигнала на срабатывание исполнительного органа 12.Недостатком этого реле является то, что захват частоты вспомогательного генератора может осуществляться в полосе частот, что и определяет значительную погрешность указанного реле.Наиболее близким техническим решением к изобретению является реле частоты, содержащее исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два Формирователя прямоугольных импульсов, вход одного из которых подключен к выходу генератора, а вход, другого, имеющего два выхода, прямой и инверсный, подключен к источнику контролируемой частоты, узел фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенными с выходами указанныхформирователей, и с двумя выходами, один из которых подключен к управляющему входу генератора частоты, и фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами формирователей 3.)фазовая автоподстройка управляемого генератора обеспечивает вйСок 7 Ыточность и быстродействие этого релечастоты, так как совпадение частот иФаз происходит одновременно и строгона собственной частоте управляемогогенератора.Однако отклоненйе"контролируемойчастоты от уставки сопровождаетсяпериодическим срабатыванием"егб исполнительного органа с разностнойчастотой контролируемого напряженияи управляемого генератора. Это исключает возможность использования его всистемах релейной эбониты ийротйвоаварийной авгоматики энергосистем,Целью изобретения является расширение функциональных возможностеййутем устрайения периодичности срабатывания исполнительного органа при-отклонении контролируемой частоты отуставки,Поставленная цель достигается тем,что в реле частоты, содержащем исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя пря"моугольнйх импульсов,-вход одногоиз которых подключен к выходу генератора, а вход-другого,имеющего двавыхода - прямой и инверсный, подключенк"и точникуконтролируемой час-тоты, узел фазовой автоматическойподстройки частоты с двумя входами,соединенными с вйходами указанныхформирователей, и с двумя выходами,-"-одй 3"йз "которыхйо 3 йлочей к управляющему входу генератора частоты, и фаФоч 9 вствйтЕльный блок, трй входа которого соединены с выходами формирователей, дополнительно введены дваинтегрирующих элемента, дифференци.рующий "элемент:, два элемента И, триггер-с раздельными входами и ключ,причем входы первого и второго интег. -рирующих элементов подключены соответственно к первому и второму выходуузла фазовой автоматической подстройки, вход дифференцирующего элементаподключен к выходу фазочувствительно-го блока, выход дифференцирующегоэлемента подключен к первым входамэлементов И, выходы первого и второго интегрирующих элементов подключены ко вторым входам соответственно 50первого и второго элементов И, выходы которых подключены ко входам триггера, выход триггера соединен со входом исполнительного органа и через,ключ - с управляющим входом генера- у 5тора частоты. . 782012 элемент 7, интегрирующие элементы 8и 9, два элемента 10 и 11 И, триггер12, исполнительный орган 13, ключ 14Узел 5 Фазовой автоматической подстройки частоты может быть выполнен,например на триггере. Фазочувствительный блок б также может быть вы-,полнен на триггере, при этом счетныйвход триггера должен быть подсоединенк Формирователю 3 через дифференцирующий элемент, не показанный на черо теже, а логические входы подсоединены к выходам формирователя 4.В качестве исполнительного органа13 и ключа 14 может быть использованлюбой элемент с релейной выходной 15,характеристикой,по входу согласованный с выходными параметрами триггера12.Цепи управления генератора 1 частоты от узла 5 фазовой.автоматичесщ кой подстройки и ключа 14 могут бытьраздельными или объединенными.Для организации управляющего воздействия узла 5 фазовой автоматической подстройки частоты и ключа 14 нагенератор 1 частоты целесообразно выделить часть одного из звеньев частотнозадающего органа генератора частоты.Реле частоты работает следующимобразом.Рабочая полоса частот, не вызы- ЗО вающая срабатывания реле, определяется полосой захвата контролируемойчастотой источника 2 частоты генера" "тора 1 с помощью узла 5 фазовой автоматической подстройки. Каждому зна чению контролируемой частоты в полосе захвата соответствует определенноезначение Фазового сдвига между ней ичастотой генератора 1. 65 Яа чертеже изображена схема релечастоты.:В реле входят уйравляемый.:генера-тор 1 частоты, источник 2 контролируемой"частоты, формирователь 3 с-"одним выходом, формирователь 4 с дву мя выходами, узел 5 фазовой автоматической подстройки частоты, фазочувствительный блок б, дифференцирующий Уставка срабатывания реле определяется значением собственной частоты генератора 1 без воздействия на него узла 5 фазовой автоподстройки. Это равнозначно выбору в качестве уставки срабатывания одной из граничных частот полосы захвата, когдасдвиг фаз между частотами генератора1 и "контролируемого источника 2 равен нулю. При нахождении контролируемой частоты источника 2 в зоне захвата частотой генератора 1 обеспечиваетсятолько одно определенное состояние триггера фазочувствительного блока б,так как короткие импульсы, вырабатываемые дифференцирующим звеном этогоблока, сформированные из напряжениягенератора 1 частоты и поданные насчетный вход"триггера этого блока,-находятся в фазе только с одним изнапряжений, поданных -иа его логичесМйе "входы с формирователя 4. Статичное положение триггера блока 6 вэтом режиме налагает запрет через дифференцирующий элемент 7 и логические элементы 10, 11 на возмож782012 ность срабатывания триггера 12, исполнительного органа 13 и ключа 14.При скольжении контролируемой частоты к граничной частоте зовы захвата, определяемой собственной частотой 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 автопоцстройки 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 импульс проходит на один из входов триггера 12 только через логический элемент 11, у которого на входе есть напряжение (логическая единица), сформированное интегрирующим элементом 9. Это вызываетпереход триггера 12 в другое устойчивое состояние, обеспечивая срабатываниеисполнительного органа 13 и ключа 14.Ключ 14 в сработавшем состоянии Фиксирует работу генератора 1 на частоте, равной уставке на возвратНахождение контролируемой частоты источника 2 за пределом уставки на возврат сопровождается процессом биения контроли.уемой 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. ,Нри этом знаке разности частот и нап; равления 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 ва выходе, связанном с интегрирующим элементом 9 - от максимальной до минимальной, Напряжение на выходах интегрирующих элементов изменяется пропорционально изменению скважности. Сигнал, вырабаты-ваемый Фазочувствительным блоком б при каждом совпадении фаз,продолжает проходить на вход триггера 12, подсоединенный через логический элемент 11, у которого на входе присутствует в этот момент напряжение (логическая единица), сформированное интегрируюЙиж элементом 9. Формула изобретения4 Реле частоты, содержащее исполнительный орган, управляемый генератор частоты, два формирователя прямоугольных импульсов, вход одного иэ которых подключен к выходу генератора, а вход 50 другого, имеющего два выхода - прямой и инверсный, подключен к источнику контролируемой частоты, узел Фазовой автоматической подстройки частоты с двумя входами, соединенными с выходами указанных формировате- лей, и с двумя выходами, один из которых подключен к управляющему входу генератора частоты, и Фазочувствительный блок, три входа которого соединены с выходами Формирователей, 60 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения Функциональных возможностей путем. устранения периодичности сРабатывания исполнительного органа при отклонении контролируе мой частоты от уставки, внего доДостижение контролируемой частотой уставки на возврат сопровождается изменением знака разности между ней и частотой генератора 1, а также изменением напряжения скольжения их фаз. Последнее сопровождается изме-, нением порядка смены скважности импульсов на выходах узла 5 и порядка смены напряжения на интегрирующих элементах 8 н 9 в моменты совпадения Фаз этих частот. Поэтому сигнал, вырабатываемый фазочувствительным бло. - ком 6 прн совпадении частот и их фаз, проходит на вход триггера 12, связанного с логическим элементом 10, на входе которого в этот момент присут- ":10 ствует напряжение (логическая единица), сформированное интегрирующим элементом 8. Возврат триггера 12 в исходное состояние вызывает возврат в исходное состояние исполнительного 1 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 ва 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 ВСЗО генератора, может составить величинуне более 0,5. Время срабатывания реле частоты определяется временем срабатывания исполнительного органа 13.35 Технико-экономическая эффективность при использовании изобретения заключается в расширении области применения известного реле частоты, т.е.в возможности его использования не только в системах сигнализации, но и в системах технологической автоматики и релейной защиты.. л" пОлнительно введены два интегрирую-. щих элемента, дифферейцируюций элеМент, два элемента И, триггер с раздельными входами и ключ, причемвходы первого и второго интегрирующих элементов подключены соответственно к первому и второму выходу узла фазовой автоматической подстройки, вход дифференцирующего элемента подключен К вйходу фазочувствительного блока, выход дкФференцирующего 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, выходтриггера соединен со входом исполнительного органа и через ключ - с уп 5 равлаацим входом генератора частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 111224, кл. С 01 й 23/12, 1953.2. Авторское свидетельство СССРВ 117849, кл. Н 01 И 47/20, 1967.3, Заявка Англии В 1320986,кл. С .1, 1973 (прототип) .