Устройство для сравнения фаз

. кцмлалааснииРЕСПУБЛИК ПИ ЗОБРГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 752595, кл. Н 02 Н 3/38., 1978.2, Авторское свидетельство СССРФ 741364 кн. Н 02 Н 3/40, 1978.3. Авторское свидетельство СССРУ 760287, кл. Н 02 Н 3/38Н 01 Н 83/18, 1978.4. Авторское свидетельство СССРФ 790061, кл. Н 02 Н 3/38,Н 01 Н 83/16, 1979.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗсодержащее формирователи электрических величин, на входы которых подают сравниваемые величины, два иивертора, три Й-Ь-триггера и два элемента 2 И-НЕ, причем выход первого формирователя .соединен .с первым входомпервого 11.б -триггера к через первыйинвертор - с первым входом второгоВ 5-триггера, выход второго формирователя связан с вторым входом первогоКб-триггера и через второй инвер,тор - с вторым входом второго Я 5 -триггера, первые вьмоды первоговторого 8-Ь -триггеров связаны с вхо.дами первого элемента 2 И-НЕ, вторыевыходы первого.и второго Я-триггеров связаны с входами второго элемента 2 И-НЕ, выходы.первого.и второ- .го элементов 2 И-НЕ связаны.соответственнос первым и вторым входамитретьЬго 9-б -триггера, о т л и -ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью Э 5 Р Н 02 Н 3/381 Н О 1 Н 83/18 расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулировки границ зоны срабатывания, .в него дополнительновведены третий инвертор, мультиплексор, генератор импульсов стабильной частоты, элемент задержки, двоичный счетчик, нараллельный регистр памяти, первый и второй цифровые компараторы и элемент 2 И, причем выход первого элемента 2 И-НЕ дополнительно связан с первым информационным входом мультиплексора, выход второго элемента 2 И-НЕ дополнительно связан через третий инвертор с вторым информационным входом. мультиплексора, первый выход третье-го Я-триггера связан с третьим управляющим входом мультиплексора и с Ь -м информационным входом регистра памяти, а второй выход третьего Цб-триггера - с четвертым управляющим д входом мультиплексора, который своиМ вьмодом связан с запускающим входом генератора импульсов стабильной. час- . тоты, вторым входом сброса двоичного счетчика через элемент задержки и (1+1)-м тактовым входом регистра памяти, выход генератора связан с первым тактовым входом двоичного счетчика, который своими первым, вто рым,, (Ь-)-м выходами связан соответственно с первым, вторым,,.(1-1)-м инфбрмационньм входами регистра памяти, который своим й-разрядным выходом связан с вторым-разрядным входом первогоцифрового компаратора и первым 1 разрядиым входом второго цифрового компаратора, причем первый-разрядный вход первого компаратора и второй П - разрядный вход второго,компаратора являются входами устав.ки, выходы первого и второго цифровыл компараторов связаны соответИзобретение относится к областирелейной защиты и может применятьсяв цифровых комплексах релейной эащеты и автоматики. энергосистем, вклю"чающих в себя микропроцессоры или 5микро-ЗВМ, в которых уставки измерительных органов автоматически изменяются при изменении режима работы энергосистемы,Известно реле направления мощнос10ти позволяющее осуществлять электрическую регулировку зоны срабатывания, на основе использованияпороговых элементов с зоной нечувствительности, выполненных на операционных усилителях Я ,Недостатком указанного аналогового реле в цифровьи: комплексах, включающих микропроцессы и микро-ЭВМ,является усложнение последних, вызванное необходимостью применениясогласующих цифроаналоговых и анало-го-цифровых преобразователей и допол.иительных источников питания дляоперационных усилителей. 25Известны также устройства длясравнения по фазе двух электрическихвеличин, реализованные на цифровой,впементной базе 2 и 3 .30Недостатком данных устройств является .невозможность изменения границэоны срабатывания.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст35ройство для сравнения фаз, содержащее 4 юрмирователи электрических.величии, на входы которых подаютсясравниваемые величины, два инвертора, три кб -триггера и два элемента2 И-НЕ причем выход первого формирователя соединен. с первым входомпервого .Щ -триггера и через первый:.инвертор -. с первым входо второго,Ю-триггера, выход второго формирова.теля связан с втарьж входом первого 45116-триггера и через второй ийвертор - с вторым входом второго 8 ственно с первым и вторым входамиэлемента 2 И, выход которого являетсФвыходом устройства. триггера, первые выходы первого ивторого Й 8 -триггеров связаны с входами первого элемента 2 И-НЕ, вторыевыходы первого и второго 118 -триггеров связаны с входами второго элемента 2 И-НЕ, выходы первого и второго,элементов 2 И-НЕ связаны соответ твенно . первым и вторым входами третьего 08 -триггера Я ,Недостатком известного устройстваявляется то, что оно по принципусвоего действия имеет фиксированныеграницы зоны срабатывания, что ограничивает его применение в цифровыхустройствах релейной защиты.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства путем обеспечения регуларовки границ зоны срабатывания,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз, содержащее формирователи электры ческих величин, на входы которых по- дают сравниваемые величины,. два инвертора, три 35 -триггера и два элемента 2 И-НЕ, причем выход первого, формирователя соединен с первьм входом первого 88 -триггера и через пер. вый инвертор - с первым входом второго В 8 -триггера, выход второго фор" мирователя.связан с вторым входом. первого к 8 -триггера и через второй инвертор - с вторым входом второго Ю-триггера, первые выходы первого и второго 118-триггеров связаны с вхо- дами первого элемента 2 И-НЕ, вторые выходы первого н второго 88-триггеров связаны .с входами второго элемента 2 И-НЕ, выходы первого и второго элементов 2 И-НЕ связаны соответственно с первым и вторым входами третьего Й 8 -триггера, дополнительноФвведены третий инвертор, мультиплексор, генератор импульсов стабильной частоты, элемент задержки, двоичный счетчик, параллельный регистр памяти, первый и второй цифровые112569 он5 ьм 10 я- игдамге 5 оЮ щи3035 ьная и в 45 3компараторы и элемент 2 И, причемвыход первого элемента 2 И-НЕ даполкительно связан с первым информациным входом мулЬтиплексара, выходвторого элемента 2 И-НЕ дополнительно связан через третий инверторс вторым информационным входом мултиплексора, первый выход третьего118-триггера связан с третьим управляющим входом мультиплексора и с пинформационным входом регистра памти, а второй выход третьего 118 -тр1гера - с четвертым управляющим вхомультиплексора, который своим выходом связан с запускающим входомнератора импульсов стабильной частты, вторым входом сброса двоичногс(1+1)-м тактовым входом регистрапамяти .выход генератора связан спервым тактовым входом двоичногосчетчика, который своими первыми,вторыми,(И)-м выходамнсвязан соответственно с первым,вторым, ; , (Ь)-м информациониьвходами регистра памяти, которыйсвоим В -разрядным выходом связанс вторым И -разрядным входом нервого цифрового компаратора и первым. 11-разрядным входом второго цифрового компаратора, причем первый И -ррядный вход первого компаратора и,второй 0 -разрядный вход второгокомпаратора являются входами уставки, выходы первого и второго цифрвых компараторав связаны соответственно с первым и вторым входамиэлемента 2 И, выход которого являеся выходом устройства.На фиг. 1 приведена функционалсхема устройства; на фиг. 2 - завсимасти времени совпадения и несопадения от угла щУстройство содержит фармирова-.;тели 1 и 2 электрических величии,16-;риггеры 3-5, элементы 2 И-НЕ 6и 7, инверторы 8-1 О, мультиплексор11,генератор 12, элемент 13 задерж".ки,двоичный. счетчик 14, регистр 15памяти, цифровые кампараторы 16 и 1и элемент 2 И 18. . : 50Устройство работает следующимобразом,Формирователи электрических величин 1 и 2 преобразуют синусоидальныевходные величины в двоичные снгналЫ, 5поступающие на первый и второй входы 8 -триггера 3 и, пройдя через ин-верторы 8 и 9, поступают на первый 64и второй входы Йб-триггера 4. В результате на одноименных выходах Ь-триггеров 3 и 4 формируются одинаковые, но сдвинутые по фазе на 180 последовательности импульсов, Импульсы с первых прямых выходов названных 115-триггеров поступают на входы эле" мента 2 И-НЕ 6, а с вторых обратных выходов - на входы элемента 2 И-НЕ 7. При угле сдвига Фаз Щ между сравниваемыми величинами, удовлетворяющему условию 04( ( 180 ф, на выходе элемента 6 формируется постоянный. единичный сигнал, а на выходе элемента 7 - импульсный сигнал, причем продолжительность интервала нулевого уровня этого сигнала равна времени совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин.При 180с 360 на выходе элео о1 мента 6 формируется импульсный сигнал, а на выходе элемента 7 - лосто янный сигнал, а на выходе элемен-та 7 - постоянный сигнал единичного уровня. Для 5 -триггера активным является нулевой уровень сигнале,о . опоэтому при 0 ( Я ( 180 импульсный сигнал с выхода элемента 7 усланавливаетМ-й -триггер 5"в нулевоеь ь состояние, а при 180 сЩ с 360 импульсный сигнал с вьгхода элемента 6 устанавливает 116 -триггер 5 в единччное состояние. Инвертор 10 преобразует импульсный сигнал с продолжительностью интервала нулевого уровня равной времени совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых вели. чин в юпульсный сигнал с продолжительностью интервала нулевого уров ня равной времени несовпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин. Таким образом, импульс ный сигнал с интервалом нулевого уровня, равным времени совпадения, формируется на выходе элемента 6 при единичном состоянии 36 -триггера 5, а импульсный сигнал с интервалом нулевого уровня, равным време-. ни несовпадения, Формируется на вы" ходе инвертара 10,при нулевом состоянии И -триггера 5. 1".э приведенных иа Фиг.2 зависимостей следует, что угад сдвига Фаз ф между электрическими сиггалами, подаваемыми на входы формирователей, может быть определен па времени совпадения и несовпадения знаков мгновенных зьачений сравниваемых величин, причем при 0 (( 180 угол прямо про-.Э, 112569порционапен времени несовпадения,а при 180 4(.( 360 угол прямо проо опорцнонален времени совпадения.В соответствии с этим мультиплексор 11, управляемый триггером 5, 5 формирует на своем выходе импульсный сигнал, в котором продолжитель"ность нулевого интервала при 0 Я 4ф. 80 равна времени несовпадения,оа при 8 д360 равна времени О совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин. Для измерения продолжительности нулевого интервапа в двоичном коде служит схеме, содержащая генератор 2 ста бильной частоты с внешним запуском и счетчик 14 двоичных импульсов. Генератор. 12 запускается задним фрон том импульса с выхода мультиплексора 11 и продолжает генерацию в интервале нулевого уровня. Генерируемые сигналы подсчитываются счетчиком 14, В момент окончания интервала нулевого уровня двоичное число.иа выходе счетчика 14, соответ,1 ствующее времени совпадения или несовпадения, Фиксируется в регистр 15 памяти,выключается генератор 12 и после этого через время, определяемое продолжительностью задержки элеента 13 задержки, сбрасывается счетчик 14. Как следует из зависимостей (фиг.2), время совпадения или несовпадения определяет угол Щ неоднозначно, т.е. интервалу продолжи 35 телвностью 1 соответствуют два значения= , и= ,Я. Для исключения указанной неопределен- ности двоичное (и)-разрядное число, сформированное счетчиком 14,40 дополняется старшим разрядом и 6 . бимеющим знйчеуие "01 при Офс Ч с 18 Фи 11 фф при 180 Ч360, формируемым 18 -триггером,5. Сформированное таким:образом, на выходе регистра 15 памяти -разрядное число, опре"деляющее в двоичном коде измеренный угол И , сравнивается цифровымкомпаратором 6 с двоичным числом3определяющим меньший граничный уголзоны срабатывания Я, и приЦ У 9 щ, на выходе компаратора бформируется единичный сигнал. Аналогично, И -разрядное, число, определяющее угол д , сравнивается цифровым компаратором 17 с двоичнымчислом, определяющим больший граничный угол зоны срабатывания Я, иВОЮ ф,при(сЦ)на выходе.компаратора 17формируется единичный сигнал. Выходные сигналы компараторов объединяются по функции 2 И элементов 18 и,таким образом, прн(, С( с 9 та вт.е. нахождении угла сдвига фаз взоне срабатывания, на выходе элемента 2 И 18 формируется единичный сигнал. Разрядность двоичных чисел определяет точность, с которой представляются углыв Ч еп ф Ч МайНаличие в предлагаемом устройст-, ве схем измерения углаи сравнения его с задаваемыми Ч ; и ( , позволяет расширить функциональйые возможности цифровых устройств для сравнения по фазе двух электрических величин и увеличит аферу их применения в релейной защите в качестве реле направления мощ ности с произвольной зоной срабативания..Щегольков за каз 8553/41 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж