Реле частоты

Д 46 67 сне" зн;платен,и,оп ис Аттмяч Союз СоветскивСоциалистическимиРеспублик ИЗОБРЕтбияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М, Кл,(22) Заявлено 24.04.78(21) 2607362/24-07с присоединением заявки РЙво делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В, ф. Сивокобыленко, В. М. Носов и В.,М. Прийменко Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного регулирования режима работы энергосистем.Известны реле частоты, содержащие5 формирователь импульсов с длительностью периода контролируемого напряжения и соединенный с ним разрядный контур, состоящий из резистора и конденсатора ц. При изменении частоты контролируемого напряжения изменяется ток черезраз-рядный контур, что вызывает срабатывание реле.Недостатком этого реле являются ограниченные функциональные возможности ., вследствие отсутствия органа выдержки времени и неучета скорости изменения частоты.Наиболее близким по технической сущ- ности к изобретению является устройство, 2 О содержащее формирователь импульсов, блок контроля частоты, блок управления, орган выдержки времени и дополнительный элемент т 2 . Действие устройства2основано на сравнении длительности за- .данного количества периодов эталоиногогенератора с длительностью контролируемого периода.Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные отсутствиемзависимости выдержки времени срабатьтвания реле от частоты. В связи с этимвозникают значительные трудности согласования времячастотной характеристики реле с частотными характеристи-,ками энергосистемы.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путемобеспечения зависимости времени срабатывания реле от частоты,Это достигается тем, что реле частоты, содержащее трансформатор, первич-,ная обмотка которого подключена кконтролируемой сети, триггер Шмитта,три Й -Я -триггера, Й-Т - триггер, первый и второй формирователи импульсов,элемент ЗАПРЕТ, генератор импульсов,10 делитель частоты, два счетчика импульсов выходы которых соединены с дешифраторами, элемент И, два элемента НЕ и исполнительный элемент, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмитта непосредственно и через первый элемент НЕ с инвертируемым Й -входом Р-Т-триггера, прямой выход последнего соединен с.входами обоих формирователей и пусковым входом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого формирователя соединен с Я - входом первого 3- триггера и Ц -входом второго й-Л -триггера, выход второго формирователя соеди.нен через элемент ЗАПРЕТ с Й -входом первого Й -8 -триггера и с первым входом элемента И, инверсный выход второго8 -триггера соединен с запрещаю.щим входом элемента ЗАПРЕТ, а прямой выход первого Р -8 -триггера соединен с пусковым входом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход первого дешифратора соединен с 5 -входом второго Й -3 -триггера, выход первого элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И присоединен к й -входу третьего Й-триггера, ч 3 -входу которого подключен выход второго"дешифратора, прямой выход третьегоЯ -триггера через второй элемент НЕ присоединен к исполнительному элементу, дополнительно снабжено вторым элементом И и четвертым Я Я -триггером, при этом Я -вход последнего соединен с выходом второго формирователя, Я-вход четвертого й-Г-триггера соединен с выходом первого дешифратора, в выход четвертого Й-Я-триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с генератором, в выход второго элемента И соединен с входом делителя частоты.На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 представлены времяимпульсные диаграммы рабо, ты устройства при частоте контролируемой сети выше частоты запуска; на фиг. 3 а и Зб - тоже при частоте контролируемой сети ниже частоты запуска и при дальйейшем ее повышении.Устройство содержит формирователь 1 измерительных импульсов, который состоит иэ последовательно соединенных, триггера Шмитта 2 и Я -Т-триггерв 3 и предназначен для формирования иэме 15 20 25 30 Э 5 40 45 50 55 рительных импульсов; блок 4 контроля частоты, состожций иэ последовательносоединенных генератора 5 импульсов,счетчика 6 импульсов и дешифратора 7и предназначенный для измерения длительности периода измерительного импульса путем контроля числа импульсовгенератора, уложившихся в длительностипериода измеряемого импульса; блок 8 управления, состоящий из первого 9 и второго 10 формирователей коротких импульсов соответственно по переднему и заднему фронту измерительного импульса, первого 11 и второго 12 У- Я -триггеров управления и возврата, элемента ЗАПРЕТ 13; орган 14 выдержки временисостоящий из последовательно соединенных делителя 15 частоты счетчика 16 импульсов, второго дешифратора 17 и предназначенный для формирования, временной выдержки; орган 18 формирования приращения, состоящий из последовательно соединенных четвертого И-триггера 19 и второго элемента И 20 и предназначенный для формирования импульса приращения текущего периода частоты к заданному и получения импульсов, количество которых пропорционально величине отклонения частоты от заданного уровня за один цикл измерения; выходной орган 21, состоящий из последовательно соединенных первого элемента НЕ 22, первого элемента И 23, третьего Р -8 -триггера 24, второго элемента 25 НЕ и исполнительного элемента 26.Устройство работает следующим образом.При подаче на вход триггера Шмитта 2 напряжения с частотой контролируемой сети последний в каждый положительный полупериод формирует прямоугольные импульсы б, поступающие на вход триггера 3. На входе последнего. формируются прямоугольные импульсы У, длительностью равные периоду напряжения контролируемой частоты. По переднему фронту измерительного импульса У формиро 3ватель коротких импульсов 9 импульсом 9 устанавливает в состояние логической " 3." триггер 11, тем самым разрешая работу счетчика 16 импульсов. Одновременно иМпульсом У формирователя 9 устанавливается в состояние логического "О" триггер 12. Логическая "1 инверсного выхода последнего обеспечивает переключение триггера 11 в состояние логического О" импульсомформирователя коротких импульсов 10 по заднему фронту измерительнот;о импульса У ,37467 сбрасывая счетчик 16 импульсов. В течение длительности измерительного импульса У импульсами генератора 5 заполняется счетчик 6 импульсов.Уставка по частоте запуска устрой ства, представлена двоичным кодом дещыратора 7, который соответствует количеству импульсов, пришедших на счетчик 6 импульсов за длительность измерительного импульса, соответствующую заданной уставке по частоте запуска.При частоте напряжении контролируефмой сети выше частоты уставки запуска устройства (см. фиг. 2) зв время длительности измерительного импульса Уз количество импульсов генератора 5 не достигает заданного значения и на выходе дешифратора 7 не формируется импульс достижения заданной частоты У, 2 в Состояния триггера 12 и триггера 19 остаются неизменными. В конце изме рительного импульсасбрасывается счетчик 6 импульсов, одновременно коротким импульсом Ц формирователя 10 ф ,переключаются в состояние логического "О" триггер 11, сбрасывая счетчик 16 импульсов, и триггер 19, Таким образом; по окончании измерительного им;пульса з счетчики 6 и 16 импульсов и трщтеры 11, 12 и 19 подготовлены к следующему циклу измерении, т.е. поступлению следующего измерительного импульса 3 фПри снижении частоты контролируе мого напряжения ниже уставки запуска (см. фиг, 3) длительность измерительного.импульсаувеличивается и нв счетчике 6 импульсов количество импульсов достигает заданного. При этом на выхо ф де дешифратора 7 появляется импульс достижения заданной частоты Ц, хоторый устанавливает в состояние логической "1" трщтер 12 и трщтер 19.Логическим "О инверсного выхода триггера 12 через элемент ЗЛПРЕТ 13 запрещается сброс триггера 11 и трщтерв 24 в состояние логического О" импульсом Цр формирователя 10 по заднему фронту измерительного импульса. фО Таким образом, триггер 11 блока 8 управления будет хранить состояние логической "1" на прямом выходе и обеспечит работу счетчика 16 импульсов в течение времени существования режима, при котором частота входного сигнала ниже частоты,.уставки запуска, Кроме этого, по окончании измеритель 67ного импульса У короткими импульсамиформирователя 10 устанавливаете ся в состояние логического 0 триггер 19, На выходе последнего в конце хаждого измерительного импульса Г форми 3 РУются импульсы пРНРашениЯ Цд, длительностью пропорциональные отклонению текущего значения частотыот заС данного уровня.Увеличение длительности каждого последующего импульсахарактеризует скорость понижения частоты, отсутствие приращения длительности каждого последующего импульса 0 озна-. чает зависание частоты на определенном уровне, а сокращение длительности каждого последующего импульса д характеризует скорость повышения частоты контролируемой сети. Таким образом, последовательность импульсов дсодер-жит шформацию о величине отклонения контролируемой частоты от заданного уровня, величине и знаке скорости из-менения частоты, В течение длительности импУльса Цу импУльсы г ге нератора 5 через элемент И 20 поступанл через делитель 15 на вход счетчиха 16 импульсов. При этом число импульсов УЯО за каждый измерительный цикл определяется длительностью импульса Ц.Значение выдержки времени на срабатывание устройства устанавливается на дешифрвторе 17 в двоичном коде, который соответствует заданному числу импульсов, пришедших на счетчик 16 импульсов. При этом формируемая выдержка времени на срабатывание устройства принимает свое максимальное значение в случае. снижения частоты контролируемой сети ниже значения частоты запуска фу на величину, когда длительность импульса приращения д обеспечивает прохождение на счет одного импульсаза каждый измерительный цикл. При дальнейшем увеличении длительности импульсов Уд,т.е. уменьшении частоты контролируемой сети, .и поступлении на вход делителя 15пачки импульсов д за каждый измерительный цикл, заданный код дешифратора 17 будет достигнут эа меньшеевремя.Таким образом, интегральная выдержка времени ыа срабатывание определяется путем подсчета за каждый измерительный цикл импульсов У и накоплениягокх до момента достижения заданного. кода дешифратора 17, а сформированное46767 30 Формулавременное ускорение на срабатывание опредеЛяется скоростью изменения частоты.По истечении времени, сформированного в зависимости от глубины и ско рости понижения частоты, на выходе дешифратора 17 появится импульс У, который устанавливает в состояние логической "1" триггер 24 что приводит к срабатыванию исполнительного элемен- О та 26 через элемент НЕ 25.При увеличении частоты выше уставки запуска (см. фиг. 36) длительность измерительного импульса 4 уменьшается и на выходе дешифратора 7 исчезают импульсы достижения заданной частоты Р . Вследствие этого тригГер12 разрешает импульсам Ц формирователя 10 устанавливать в состояние логического "О триггер 11, который сбра- о сывает счетчик 16 импульсов, и через элемент 23, триггер 24, элемент НЕ 25 обеспечивает возврат исполнительного элемента 26 в исходное несработанное состояние,25При исчезновении напряжения на выходе триггера Шмитта 2 последний устанавливается в состояние логического О. Сигнал с выхода триггера 2, воздействуя на элементы 22, 23 и 24, препятствует ложному срабатыванию исполнительного элемента 26. Одновременно сигнал с выхода элемента НЕ 22 устанавливает в состояние логического "0" триггер 3, который сбрасывает35 счетчик 6 импульсов.Кроме этого, формирователь 10 формирует сигнал, устанавливающий через элемент ЗАПРЕТ 13 триггер 11 в, сос. тояйие логического "0" и сбрасывающий ф счетчик 16 импульсов.Таким образом, введение в известное устройство новых элементов и связей расширяет функциональные возможности, путем обеспечения зависимости выдержки ф 5 времени срабатывания реле от частоты. и э о 6 р ет е н и я50 Реле частоты, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к контролируемой сети, триггер Шмитта, три 9-Я-триггера, Я-Т-триггер, первый и второй формирователи импульсов, элемент ЗАПРЕТ, генератор импульсов, делитель частоты, два счетчика ймпульсов, выходы которых соединены 8с дешифраторами, элемент И, два элемента НЕ и исполнительный элемент,при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с триггером Шмиттанепосредственно и через первый элементНЕ с инвертируемым Р -входом Я-Ттриггера, прямой выход последнего содинен с входами обоих формирователейи пусковым входом первого счетчика,счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход первого .формирователя соединен с 3 -входомпервого И- Я -триггера и Я -входомвторого Ч- триггера, выход второгоформирователя соединен через элемейтЗАПРЕТ с-входом первого й-триггера и с первым входом элемента И, инверсный выход второго Й -8-триггерасоединен с запрещающим входом элементаЗАПРЕТ, а прямой выход первого Р - Ятриггера соединен с пусковым входомвторого счетчика, счетный вход которогосоединен с выходом делителя частоты,выход первого дешифратора соединен с-входом второго Р-Я-триггера, выходпервого элемента НЕ соединен с вторымвходом первого элемента И, выход первого элемента И присоединен к Я -входутретьего Й -8 -трщтера, к Я -входукоторого подключен выход второго дешифратора, прямой выход третьего И "8-триггера через второй элемент НЕприсоединен к исполнительному элементу,отличающееся тем, что, сцелью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения зависимости времени срабатывания реле отчастоты, оно дополнительно снабженовторым элементом И и четвертым,Р Я -триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй входкоторого соединен с генератором, а выходвторого элемента И соединен с входом делителя частоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе, 1. Авторское свидетельство СССРМ 493830, кл. Н 01,Н 83/00,1975.2. Беличенко В, И., Иванов Г. К.,Сережннков О. Д. Счетно-импульсноереле частоты. - Изв. вузов Электромеханика, 1977; Ъ 9, с. 1042-1044.