Фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Н 7/1 РЕТЕН ТЕЛЬСТВУ 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ(72) В,В.Рогоза и Ю.Н,Холоденко (71) Институт электродинамики АН УССР и Специальное конструкторско- технологическое бюро при Институте электродинамики АН УССР(56) 1. Успенский М.Н. Автоматическое управление электрическими системами ваварийных режимах с применением ЦВК. Сыктывкар, 1976, с. 48-53,2. Авторское свидетельство СССР У 896756, кл, Н 03 Н 7/18 1979 (прототип).(54)(57) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМЫ ФАЗНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий три фазных канала фильтрации фаз Я, 8, С, каждый из которых состоит из последовательно соединен ных широтно импульсного модулятора, элемента И и делителя частоты на три, последовательно соединенные сумматор и двоичный счетчик, первый выход сумматора соединен с выходом делителя частоты на три фазного канала фильтрации фазы С, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вторыми входами каждого элемента И, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к объединенным управляющим входам широтно-импульсных модуляторов и входу. распределиЯО 1083342 теля-фомирователя импульсов, первый,второй и третий выходы распределителя-формирователя импульсов подклю"чены к третьим входам соответствующих элементов И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности фильтрации, введены два элемен.та задержки, включенные между выходами делителя частоты на три фазных каналов фильтрации фаз Л и 8 и вторыми третьим входами сумматора соответственно, при этом распределительформирователь импульсов содержит три5-триггера, два счетчика импульсови последовательно соединенные ключи одновибратор, выход которого подключен к объединенным К-входамК 5-триггеров, причем б-вход первогоВ-триггера и выходы счетчиков импульсов объединены и являются входомраспределителя-формирователя импульсов, выходы счетчиков импульсов подключены к з-входам второго и третьего Ю-триггеров соответственно, причем выходы первого, второго и третье.го Йб-триггеров являются первым, вто. рым и третьим выходамн распределите" ля-формирователя импульсов соответственно, при этом управляющие входы двоичного счетчика и элементов задерж ки объединены и подключены к входу распределителя-формирователя нмнуль" сов, а замыкающий контакт ключа сое,динен с шиной "Плюс" источника пита- ния1083342 55 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов релейной защите электроустановокот повреждений и ненормальных режимов.5Известен фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов,содержащий три канала фильтрации,сумматор, блок управления и генератор тактовых импульсов. Каждый каналфильтрации содержит последовательновключенные преобразователь сигналов,элемент памяти, блок умножения и делитель кода на три. В качестве преобразователя сигналов используетсяаналого-цифровой преобразователь. Выход генератора тактовых импульсовсоединен с входом блока управленияи управляющими входами преобразователей. Выходы блока управления связа.ны с управляющими входами элементовпамяти, блоков умножения и сумматора. Фильтр симметричных составляющихсистемы фазных сигналов обладает повышенным быстродействием и уменьшенными габаритами 1 3Недостаток фильтра - большая схемная сложность,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является30фильтр симметричных составляющихсистемы фазных сигналов, содержащийтри фазных канала фильтрации фаз, 8, С, каждый из которых состоитиз последовательно соединенных широтио-импульсного модулятора, элемента И и делителя частоты на три, последовательно соединенные сумматори двоичный счетчик, первый выход сум.матора соединен с выходом делителячастоты на три фазного канала фильтрации фазы С, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вторыми входами каждого элемента И,генератор тактовых импульсов, выходкоторого подключен к объединеннымуправляющим входам широтно-импульс. ных модуляторов и к входу распределителя-фомирователя импульсов, первый, второй и третий выходы распределителя-формирователя импульсов под. 50ключены к третьим входам соответствующих элементов И Г 2Недостатком известного фипьтрасимметричных составляющих системыфазных сигналов является малая точность фильтрации.Цель изобретения - повышение точности фильтрации. 2Доставленная цель достигается тем1 что в фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналов, содержащий три фазных канала фильтрации фаз А, б, С, каждый из которых состоит из последовательно соединенных широтно-импульсного модулятора, элемента И и делителя частоты на три, последовательно соединенные сумматор и. двоичный счетчик, первый выход сум матора соединен с выходом делителя частоты на три фазного канала фильтрации фазы С, генератор высокой частоты, выход которого соединен с вторыми входами каждого элемента И, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к объединенным управляющим входам широтно-импульсных модуляторов и входу распределите ля-формирователя импульсов, первый, второй и третий выходы распределителя-формирователя импульсов подключены к третьим входам соответствующих элементов И, введены два элемента задержки, включенные между выходами делителя частоты на три фазных каналов фильтрации фаз Л и 8 и вторым и третьим входами сумматора соответственно, при этом распределитель- формирователь импульсов содержит. три К 5-триггера, два счетчика импульсов и последовательно соединенные ключ и одновибратор, выход которого подключен к объединенным Р-входам ЙЗ-триггеров, причем 5-вход первого Ю-триггера и выходы счетчиков импуль сов объединены и являются входом распределителя-формирователя импульсов, выходы счетчиков импульсов подключены к 5 -входам второго и третьего Й 5-триггеров соответственно, причем выходы первого, второго и третьего Ю-триггеров являются первым, вторым и третьим, выходами распределителя- формирователя импульсов соответственно, при этом управляющие входы двоичного счетчика и элементов задержки объединены и подключены к входу распределителя-формирователя импульсов, а замыкающий контакт ключа соединен с шиной "Плюс" источника питания.На фиг. 1 - 3 приведены структурные электрические схемы фильтров симметричных составляющих системы фазных сигналов для прямой, обратной и нулевой последовательностей соответственно; на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу предлагаемого фильтра симметричных составляющих3 1083342 4 системы фазных сигналов прямой по- между передними фронтами Ч и Ч 1 следовательности.фильтр содержит три фазных канала ноТ/5, где Т- период промышленной час фильтр ции фаз А, б, С, фазный канал тоты. Ч формируется перю из имфильтрации фазы А содержит широтно пульсов и поступает после включения импульсный модулятор (ШИМ) 1, эле- схемы в работу с выхода генератомент И 2, делитель 3 частоты на три, . ра 11 тактовых импульсов на 5 -вход фазный канал фильтрации фазы Ь содер. Ю-триггера 12 жит широтно-импульсный модулятор(ШИИ) 4, элемент И 5, делитель 6 час 1 О Импульсы с выхода генератора 11 тоты на три, фазный канал фильтра- поступают на вход счетчиков 15 и 16 ции фазы С содержит широтно-импульс-импульсов. Счетчик 15 переполняется ный модулятор 7, элемент И 8, дели- Й импульсами при этом выполняется тель 9 частоты на три генератор 10 соотношение - =йТ . Счетчик 16 пере 1 3 4 высокой частоты, генератор 11 такто полняется К импульсами, при этом вывых импульсов распределитель-форми- полняется соотношение в " =КТ . ПриФ 3 А рователь импульсов, содержащий пер- переполнении счетчиков генерируются вый, второй и третий Й 5 -тригге- импульсы, которые перебрасывают ры 12 - 14, первый и второй счетчи- кЗ-триггеры 13 и 14 в единичное поло ки 15 и 16 импульсов, ключ 17, одно жение, Формируя сигналы Ч и Ч . вибратор 18, первый и второй элемен- Сигналы Ч,2 -Ч открывают элеменИ ты 19 и 20 задержки, сумматор 21 ты И 2, 5 и 8, которые пропускают на и двоичный счетчик 22. выход пачки высокочастотных импульфильтр работает следующим образом сов. Делители 3, 6 и 9 частоты наПеред работой необходимо устано три уменьшают в три раза число имвить схему в исходное положение. Для пульсов в этих пачках, Выходы дели- этого ключ 17 подключает одновибра- телей 3, 6 и 9 являются выходами фаз. тор 18 к шине "Плюс" источника пита- ных каналов Фильтрации. К выходу фаз. ния. При этом на выходе одновибрато- ного канала фильтрации фазы А подклю. ра 18 формируется импульс, поступаю- ЗО чен элемент 19 задержки. Импульсные щий на Й-входы Р 5-триггеров 12-14, пачки, поступающие на его вход, ген устанавливает их в нулевое состоя- нерируются на выходе элемента 19 ние. Импульсные сигналы Ч , Ч и (фиг 4, Ч 19 ) через время, равЧ 1 (фиг. 4) на выходе широтно-им- ное, К выходу фазного канала пульсных модуляторов 1, 4 и 7 моду 1 фильтзрации фазы В подключен элелированы по длительности входными ,мент 20 задержки, Импульсные пачки, фазными сигналами. Период следования поступающие на его вход, генеримодулированных импульсов определяет- руются на выходе элемента 20 ся генератором 11 тактовых импуль- :(фиг. 4, М 2 ) через время, равсов. Этот период постоянен и ра ноеТ/3. На выходы фазных каналов вен Т . Используемые широтно-импульсфильтрации включен сумматор 21 чиснье модуляторы 1, 4 и 7 реализуютла импульсов и двоичный счетчик 22, такой тип модуляции, при которомосуществляющие суммирование числа нулевому входному сигналу соответ- импульсов /2,1(фиг. 4) трех фазных ствует импульс длительностью 7 /Е, а 45 каналов фильтрации. На выходе счет- отрицательному или положительному чика 22 формируются двоичный паралвходным сигналам - импульсы длитель . лельный код, эквивалентный значению ностью соответственно меньше или соответствующей симметричной состав- больше Т 2. ляющей.Сигналы Ч 1, У и Ч 1 поступают 50на первые входы элемейтов И 2, 5При незначительном изменении свяи 8. На вторые входы последних посту зей можно получить фильтр симметричпают импульсы с выхода генератора 10 ных составляющих системы фазных сигвысокой частоты (фи. 4). Элемен- налов для выделения обратной последо" ты И 25 и 8 открываются при поступ 55 вательности (фиг, 2). Для этого необ:лении на их входы положительных по- ,ходимо входы элементов 19 и 20 эадерж тенциалов Ч 1 - Ч+ (фиг, 4) с вы- ки подключить к делителям 3 и 9 часходов Й 5-.триггеров 12 - 14, Время тоты на три фазных каналов фильтрабазовых стремя, необходимое для выде.ления сигнала, может достигать 3-5периодов. При изготовлении базовыхфильтров необходимо выполнить значи тельное количество обмоточных работ,которые трудоемки и нетехнологичны.Предлагаемый фильтр симметричных составляющих системы фазных сигналовполностью выполняется на интегральных 10 микросхемах, что позволяет достигнуть высокой технологичности изготовления, Кроме того, схемы различныхтипов предлагаемых фильтров отличаются одна от другой незначительно, 15 переход от одной к другой осуществляется изменением 2-3 соединений.Вес базовых фильтров равен 16 кг, апредлагаемых - не более 1,5 кг. Потребляемая входная мощность базового 20 варианта составляет 15 Вт на фазу,что на порядок больше, чем у предлагаемых.1083342 ции фаз Я и С, а выходы второго и третьего йб -триггеров 13 и 14 - к третьим входам элементов И 5 и 8 фаз ных каналов фильтрации фаз С и 8 соответственно,Для выделения нулевой последовательности предлагаемым фильтром симметричных составляющих системы фазных сигналов необходимо (фиг. 3) выход первого К 3 -триггера подключить к третьим входам элементов И 2, 5 и 8 всех фазньи каналов фильтрации,Использование предлагаемых фильтров симметричных составляющих системы фазных сигналов в устройствах релейной защиты по сравнению с базовыми, например фильтр-реле тока обратной последовательности, имеет ряд преимуществ. Предлагаемый фильтр позволяет выделить сигнал за время, не превышающее одного периода промышленной частоты, в то время как уЯ В