Реле разности частот

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 Н 02 Т 3/40 с присоединением заявки ЙЫ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621.316. .729(088.8) Дата опубликования описания 28.06,80(54) РЕЛЕ РАЗНОСТИ ЧАСТОТ Изобретение относится к устройст вам автоматики энергосистем и может быть использовано для синхронизации генераторов и синхронных компенсаторов,Для синхронизации генераторов применяется реле разности частот 1. Это индукционное реле, на контур ярма которого подается опорное напряжение сети, а на контур полюсов напряжение синхронизируемого генератора. Момент реле, в силу его инерционности, определяется составляю-. щей, пропорциональной разности час" тот, и,зависит от величины подводимых напряжений. Подвижная. система реле при разности частот около 1 Гц колеблется с большей амплитудой и кратковременно замыкает контакты реле, фиксация этого осуществляется промежуточным реле с самоподхватом. В связи с тем, что напряжения на входе реле изменяются в широких пределах, момент реле изменяется, что определяет большой разброс разности частот, при котором срабатывает реле (от 2 до 0,35 Гц).Реле не удовлетворяет по точности современным требованиям. Известна схема полупроводниковогореле разности частот, содержащая формирователи импульсов, подключенныек разделительным трансформаторам, выход одного из упомянутых формирователей через дифференцирующий блок включен на один иэ входов схемы сравнения, выход которой через расширительимпульсов и элемент выдержки времени 1 соединен с исполнительным органом, авыход второго формирователя импульсов включен на другой вход схемысравнения через ограничитель длительности импульсов (2.15 Недостатком данной схемы являетсязначительная погрешность уставкисрабатывания, зависящая от скоростиизменения частоты синхронизируемогогенератора.20 Это обусловлено тем, что длительность сигнала на выходе расширителяимпульсов сравнивается с длительностью между двумя последовательнымипаузами на выходе схемы .сравнения с 25 фиксированным временем. Срабатывание реле происходит только в том случае, если время между двумя смежнымипаузами больше заданного времени.Так как на выходе схемы сравнения 30 сравнивается по фазе сигнал с выходаограничителя длительности и с дифференцирующего блока, то пауза на выходе схемы сравнения появляется, если совпадает знак сигнала на выходе ограничителя длительности, что зависит от фазы сдвига контролируемых напряжений, которая в процессе синхронизации непрерывно меняетсяЭто определяет необходимость выбора фиксированного времени не менее, чем время изменения сдвига фаз на 180 при заданной уставке разности частот, Так при уставке срабатывания в 1 Гц это время должно быть не менее 0,5 с. При таком замедлении срабатывания ре.ле погрешность срабатывания зависит от скорости изменения частоты.Превысить точность срабатывания реле разности частот при изменении частоты с заданной скоростью можно, если использовать два быстродействующих преобразователя частоты в аналоговый сигнал и уставку срабатывания настраивать в аналоговой форме.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство фиксации скольжения, содержащее два датчика частоты, каждый из которых состоит из усилителя-ограничителя и схемы преобразования длительности прямоугольных импульсов в аналоговый сигнал, выходы датчиков частоты соединены со входами дифференциального усилителя, на выходе которого включена последовательно схема сравнения с потенциометром задания уставок, элемент выдержки времени, усилитель мощности и исполнительный орган 3 .Время преобразования входного сигнала датчиком частоты составляет один период. Устройство фиксации скольжения срабатывает только при одном знаке разности частот при ее увеличении, Поэтому с потенциометра задания уставки срабатывания на вход схемы сравнения поступает тормозной сигнал, Релеразности частот должно срабатывать при уменьшении разности частот ниже уставки срабатывания. Поэтому с потенциометра задания уставки на вход .схемы сравнения в реле разности частот должен подаваться сигнал на срабатывание реле.Рассмотренное выше устройство фиксации скольжения не обеспечивает фик-. сацию заданной уставки разнбсти частот при любом характере изменения частоты и может ложно срабатывать при исч 4 эновениилюбого из входных напряжений. Последнее обусловлено тем, что на выходе датчиков частоты при исчезновении входного напряжения переменного тока появляется сигнал, который может приводить к ложному срабатыванию реле разности частот.Цель изобретения - повышение точности срабатывания при любом характере изменения частоты и предотвращения65 ходе которого включен исполнительный,орган 15. ложного срабатывания при отсутствиилюбого из входных напряжений,Это достигается тем, что реле разности частот, содержащее два датчикачастоты, каждый из которых состоитиэ последовательно соединенных усилителя-ограничителя и схемы преобразования длительности прямоугольных импульсов в аналоговый сигнал, причемвыходы датчиков частоты соединены совходами дифференциального усилителя,на выходе которого включена схемасравнения с потенциометром заданияуставок и последовательно соединенные элемент выдержки времени, усилитель мощности и исполнительный орган,15 снабжено двумя дифференцирующими цепями, двумя схемами выпрямления, второй схемой сравнения с потенциометром задания уставок и схемой ИЛИ,причем на выход усилителя-ограничи 20 теля каждого датчика частоты включены последовательно дифференцирующаяцепь и схема выпрямления, выход которых соединен со входами усилителямощности, вход дополнительной схемыр 5 сравнения соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход схемсравнения через схему ИЛИ соединенсо входом элемента выдержки времени.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого реле разности частот; нафиг. 2 - схема измерения разностичастот; на фиг, 3 - временные диаграммы.Реле разности частот содержит датчики 1 и 2 частот, разделительныйтрансформатор 3 и 4 с усилителемограничителем, схема 5 и 6 преобразовайия длительности прямоугольныхимпульсов в аналоговый сигнал, дифференциальный усилитель 7, потенцио 40 метры 8 и 9 задания уставки разностичастоты, схемы 10 и 11 сравнения(нуль-индикаторы), схема 12 ИЛИ, элемент 13 выдержки времени, усилитель14 мощности, исполнительный орган 15,дифференцирующие цепи 16 и 17,.схемы18 и 19 вын, формирователи20 и 21 прямоугольных импульсов длительностью в половину периода, транзисторные ключи 22 и 23 со схемамиуправления ими, генераторы 24 и 25линейного напряжения., диодный селейтор 26,Схема реле разности частот содержит два датчика частоты, выходы которых соединены со входами дифференциального усилителя 7. На выход дифференциального усилителя включеныпервые входы схем 10 и 11 сравнения,вторые входы которых подключены кпотенциометрам задания уставок срано батывания 8 и 9. Выходы схем сравнения через схему ИЛИ 12 и элемент выдержки времени 13 соединены с первымвходом усилителя мощности 14,на вы 43112Каждый датчик частоты 1 и 2 состоит из последовательно включенных разделительного трансформатора 3 (4) с усилителем-ограничителем и схемы 5 (6) преобразования длительности прямоугольных импульсов в аналоговый сигнал, Схемы 5 и 6 могут быть выполнены как показано на фиг. 2 т.е. состоят из.формирователей прямоугольных импульсов длительностью в половину периода 20, 21 на выход которых включены генераторы линейного напряжения 24, 25, а параллельно генераторам 24, 25 - транзисторные ключи со схемами управления ИЛИ 22, 23, Зарядные конденсаторы генераторов линейного напряжения через диодный селектор 26 соединены попарно на каждый вход дифференциального усилителя 7. Схема 6 аналогична схеме 3.В схеме реле разности частот на другие входы усилителя мощности 14 20 поступает выпрямленное напряжение с дифференцирующих цепей 16, 17 для блокировки ложного срабатывания реле при исчезновении любого из контролируемых напряжений. В случае исчезно вения входного сигнала, на выходе элемента 3 и 4 устанавливается постоянное напряжение одной полярности, поэтому через дифференцирующую цепь ток не протекает и на выходе схем 30 выпрямления 18 или 19 появляется сигнал 0, который заблокирует ложное срабатывание выходного органа.Работу реле разности частот ра(:- смотрим на примере временных диаграмм,з 5 приведенных на фиг. 3.Синусоидальные напряжения переменного токас частотой й и 0 с частотой Й преобразуются в прямоугольные импульсы, длительность ко торых на выходе формирователей 20 и 21 равна половине периода и они сдвинуты во времени на Т/2 со штрихом обозначены напряжения на выходе аналогичных элементов схемы 4. В момент появления переднего фронта прямоугольного импульса схемы управления ключом формируют узкий импульс и ключи разряжают зарядные конденсаторы, а затем в течение всего времени существования положительного импульса происходит линейный заряд конденсатора от источника стабилизированного напряжения. Во втдрую половину периода напряжение на конденсаторах 4, П ., 04,не изменяется.Ю 4 55 Поэтому напряжение, подаваемое на каждый вход дифференциального усилителя 7 при неизменной частоте вход ного сигнала(Б) будет постоянным и пропорциональным длительности пе риода, т.е. обратно-пропорционально частоте. Сигнал на выходе усилителя П будет постоянным и знак его будет изменяться в зависимости от того К Г или Гл 265 Для того, чтобы реле сработало при любом отклонении частоты синхронизируемого генератора от частоты се" ти на величину, не превышающую уставки, в реле предусмотрены две схемы сравнения, каждая из которых выдает через схему ИЛИ 12 сигнал на стабатывание исполнительного органа 15 при одной полярности входного сигнала (положительной - схема 10, отрицательной - схема 11). Задержка на срабатывание в один период осуществляется элементом 13 для отстройки от ложного срабатывания реле при переходном прОцессе во входных цепях в момент включения напряжения переменного тока, когда сигнал блокирования со входа усилителя мощности 14 снимается. Время срабатывания реле составляет два периода,Предлагаемая схема реле разности частот за счет высокого быстродействия обеспечивает точность уставки срабатывания при заданной скорости изменения частоты синхронизируемого генератора, исключает влияние угла сдвига фаз контролируемых напряжений на срабатывание реле и предотвращает дожное срабатывание схемы реле при исчезновении любого из контролируемых напряжений переменного тока, так как на выходе формирователей в этом режиме существует постоянное напряжение и сигнал на выходе дифференцирующей цепи отсутствует. По предложенной схеме изготовлен и испытан макетный образец реле разности частот.Формула изобретенияРеле разности частот, содержащее два датчика частоты, состоящие каждый из последовательно соединенных усилителя-ограничителя и схемы преобразования длительности прямоугольных импульсов в аналоговый сигнал, выходы датчиков частоты соединены со входами дифференциального усилителя, на выходе которого включена схема сравнения с потенциометром задания уставок и последовательно соединенные элемент выдержки времени, усилитель мощности и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности срабатывания при любом характере изменения частотЫ и предотвращения ложного срабатывания при отсутствии любого из входных напряжений, устройство снабжено двумя дифференцирующими цепями, двумя схемами выпрямления, второй схемой сравнения с потенциометром задания уставок и схемой ИЛИ, причем на выход усилителя-ограничителя каждого датчика частоты включены последовательно дифференцирующая цепь и схемавыпрямпения, выход которых соединенсо входами усилителя мощности, входдополнительной схемы сравнения соединен с выходом дифференциальногоусилителя, а выход схем сравнениячерез схему ИЛИ соединен со входамиэлемента выдержки времени,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 7431121. Барзам А.Б. Системная .автома.тика. Энергия, 1964, с. 164.2, Авторское свидетельство СССР9 461800, кл, Н 02 Н 3/10, 1972. 3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации панели автоматики разности фаз 76 Лх.044.044 ТО, Чебоксары, 1976743112 го г,д аказ 3628/1 8, Тираж 783 ЦНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушскаодписное ета СССР и/5 наб. ППП Патентф, г, Ужгор или тная Составитель К. Фотина Редактор Н, Горват Техред А. Щепанская Корректор Е. Папп