RU2205465C1

RU2205465C1 - Relay

Info

Publication number: RU2205465C1
Application number: RU2002100143/09A
Authority: RU
Inventors: И.К. Пухов
Original assignee: Пухов Игорь Константинович
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; electronic relays. SUBSTANCE: relay has series-connected intervening current transformer, first rectifier, and second threshold unit; series-connected intervening potential transformer, second rectifier, and third threshold unit; first AND gate whose first and second inputs are connected to HIGH and LOW outputs of second and third threshold units, respectively; second AND gate whose first and second inputs are connected to LOW and HIGH outputs of second and third threshold units, respectively; OR gate whose first input is connected to output of second AND gate; counter whose complementing input is connected to output of first AND gate and zero setting input, to output of OR gate; series-connected first threshold unit whose input is connected to counter output and final element; and also series-connected one-shot multivibrator whose output is connected to second input of OR gate and clock generator whose output is connected to third inputs of first and second AND gates. EFFECT: enhanced noise immunity. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронного реле в защитных устройствах, в которых избыточный ток и сопровождающее его сниженное напряжение должны вызывать замыкание или размыкание контактов. The invention relates to electrical engineering and can be used as an electronic relay in protective devices in which excess current and the accompanying reduced voltage must cause contact closure or opening.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1]. A device is known that contains a series-connected clock pulse generator, a binary pulse counter, a decoder, a pulse shaper and an actuator made in the form of a transistor [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле тока. The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow its use as a current relay.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, сглаживающий фильтр, пороговый блок и исполнительный элемент [2]. Closest to the technical nature of the claimed is a device containing a series-connected intermediate current transformer, a rectifier, a smoothing filter, a threshold block and an actuator [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая помехоустойчивость. The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low noise immunity.

Требуемый технический результат заключается в повышении помехоустойчивости. The required technical result is to increase the noise immunity.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные промежуточный трансформатор тока и первый выпрямитель, а также последовательно соединенные первый пороговый блок и исполнительный элемент, введены второй пороговый блок, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, последовательно соединенные промежуточный трансформатор напряжения, второй выпрямитель и третий пороговый блок, кроме того, счетчик, выход которого соединен с входом первого порогового блока, первый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "больше" и с выходом "меньше" второго и третьего пороговых блоков, а выход - соединен со счетным входом счетчика, второй элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" и с выходом "больше" второго и третьего пороговых блоков, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - соединен с входом установки в ноль счетчика, а также последовательно соединенные одновибратор, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, при этом входы промежуточных трансформаторов тока и напряжения являются соответствующими информационными входами устройства, а вход одновибратора является входом запуска реле. Кроме того, промежуточный трансформатор напряжения снабжен фазовращателем, обеспечивающим согласование фаз тока и напряжения, поступающих на информационные входы. This technical result is achieved by the fact that in the device containing a series-connected intermediate current transformer and a first rectifier, as well as a series-connected first threshold block and an actuating element, a second threshold block is introduced, the input of which is connected to the output of the first rectifier, series-connected an intermediate voltage transformer, the second rectifier and the third threshold block, in addition, a counter whose output is connected to the input of the first threshold block, the first element And, ne the second and second inputs of which are connected respectively to the output “more” and with the output “less” of the second and third threshold blocks, and the output is connected to the counting input of the counter, the second element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output “less” and with an output “greater” than the second and third threshold blocks, the OR element, the first input of which is connected to the output of the second AND element, and the output is connected to the input of the counter zero, as well as the one-shot in series, the output of which is connected to the second electronic input OR, and a clock pulse generator, the output of which is connected to the third inputs of the first and second AND elements, while the inputs of the intermediate current and voltage transformers are the corresponding information inputs of the device, and the input of the single-vibrator is the relay trigger input. In addition, the intermediate voltage transformer is equipped with a phase shifter that ensures matching of the phases of the current and voltage supplied to the information inputs.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. In FIG. 1 is an electrical block diagram of a relay; FIG. 2 is a timing diagram explaining its operation.

Реле содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 тока, первый выпрямитель 2 и второй пороговый блок 3, последовательно соединенные промежуточный трансформатор 4 напряжения, второй выпрямитель 5 и третий пороговый блок 6, первый элемент 7 И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "больше" и с выходом "меньше" второго 3 и третьего 6 пороговых блоков, второй элемент 8 И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом "меньше" и с выходом "больше" второго 3 и третьего 6 пороговых блоков, элемент 9 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента 8 И, счетчик 10, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента 7 И, а вход установки в ноль - с выходом элемента 9 ИЛИ, последовательно соединенные первый пороговый блок 11, вход которого соединен с выходом счетчика, и исполнительный элемент 12, а также последовательно соединенные одновибратор 13, выход которого соединен со вторым входом элемента 9 ИЛИ, и генератор тактовых импульсов (ГТИ) 14, выход которого соединен с третьими входами первого 7 и второго 8 элементов И. The relay contains a series-connected intermediate current transformer 1, a first rectifier 2 and a second threshold block 3, a series-connected intermediate voltage transformer 4, a second rectifier 5 and a third threshold block 6, the first element 7 And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output "more "and with an output" less than "the second 3 and third 6 threshold blocks, the second element 8 And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output" less "and with the output" more "of the second 3 and third 6 threshold blocks kov, element 9 OR, the first input of which is connected to the output of the second element 8 AND, counter 10, the counting input of which is connected to the output of the first element 7 AND, and the input of the installation to zero - with the output of the element 9 OR, connected in series to the first threshold block 11, the input of which is connected to the output of the counter, and the actuator 12, as well as the serially connected one-shot 13, the output of which is connected to the second input of the OR element 9, and a clock generator (GTI) 14, the output of which is connected to the third inputs of the first 7 and second 8 element in I.

Первый 11 пороговый блок может быть выполнен в виде стандартного цифрового компаратора, второй 3 и третий 6 пороговые блоки - в виде аналоговых компараторов, промежуточный трансформатор 1 тока и выпрямитель 2, а также промежуточный трансформатор напряжения 4 и выпрямитель 5 - по схемам, приведенным в [2, с. 113]. Исполнительный элемент 12 в частном случае представляет собой обмотку реле, подключенную непосредственно или через усилитель к выходу первого порогового блока 11. При этом реле снабжено замыкающим контактом. Остальные элементы являются стандартными элементами электронной техники. The first 11 threshold block can be made in the form of a standard digital comparator, the second 3 and third 6 threshold blocks in the form of analog comparators, an intermediate current transformer 1 and rectifier 2, as well as an intermediate voltage transformer 4 and rectifier 5 - according to the schemes given in [ 2, p. 113]. The actuator 12 in a particular case is a relay coil connected directly or through an amplifier to the output of the first threshold unit 11. In this case, the relay is equipped with a make contact. The remaining elements are standard elements of electronic technology.

Входы промежуточного трансформатора 1 тока и промежуточного трансформатора 4 напряжения являются информационными входами реле, а вход одновибратора 12 является входом запуска реле. При этом промежуточный трансформатор 4 напряжения может быть снабжен фазовращателем для согласования фаз тока и напряжения. The inputs of the intermediate current transformer 1 and the intermediate voltage transformer 4 are the information inputs of the relay, and the input of the one-shot 12 is the relay trigger input. In this case, the intermediate voltage transformer 4 can be equipped with a phase shifter for matching current and voltage phases.

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг.2а - сигнал U₂ на выходе первого выпрямителя 2, на фиг.2б - сигнал U₆ на выходе второго выпрямителя 6, на фиг.2в - сигнал Е₁₀ на выходе счетчика 10 в аналоговом виде, на фиг.2г - сигнал U₁₁ на выходе первого порогового блока 11.Figure 2 presents the following timing diagrams: in Fig.2a - the signal U ₂ at the output of the first rectifier 2, in Fig.2b - the signal U ₆ at the output of the second rectifier 6, in Fig.2b - the signal E ₁₀ at the output of the counter 10 in analog form, Fig.2g - the signal U ₁₁ at the output of the first threshold block 11.

Реле работает следующим образом. The relay operates as follows.

При включении устройства питание подается на все его элементы, в том числе на вход одновибратора 13, который вырабатывается импульс, поступающий на вход запуска ГТИ 14 и через элемент 9 ИЛИ - на вход установки в нулевое состояние счетчика 10. На вход промежуточного трансформатора 1 тока, который является информационным входом реле, поступает входной сигнал, поэтому на выходе первого выпрямителя 2 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение (фиг.2а), пропорциональное току в контролируемой цепи. Это напряжение сравнивается во втором пороговым блоке 3 с опорным уровнем U_опт. На вход промежуточного трансформатора 4 напряжения, который является другим информационным входом реле, поступает сигнал напряжения той же контролируемой цепи, поэтому на выходе второго выпрямителя 5 формируется двухполупериодное выпрямленное и несглаженное напряжение (фиг.2б), которое пропорционально напряжению в контролируемой цепи. Это напряжение сравнивается в третьем пороговом блоке 6 с опорным уровнем U_опu. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе "больше" третьего порогового блока 3, в противном случае - на его выходе "меньше". Если уровень тока в контролируемой цепи относительно невысок и сигнал на выходе второго порогового блока 3 не превышает U_опт, то импульсы ГТИ 10 не проходят через первый элемент 7 И при любом уровне напряжения. В то же время, когда напряжение в контролируемой цепи соответствует уровню выходного сигнала второго выпрямителя 5, превышающему пороговый уровень U_опu, через второй элемент 8 И и элемент 9 ИЛИ импульсы ГТИ 14 поступают на вход установки в ноль счетчика 10, устанавливая его в нулевое состояние или подтверждая это состояние. В режиме, соответствующем короткому замыканию в контролируемой цепи, когда ток резко возрастает, а напряжение резко уменьшается, сигнал на выходе первого выпрямителя 2 становится в основном больше U_опт, а сигнал на выходе второго выпрямителя 5 - меньше U_опu. В этом случае импульсы ГТИ 14 через первый элемент 7 И поступают на вход счетчика 10, содержимое которого резко увеличивается (фиг.2в). При превышении уровня U_опкз сигнал на выходе первого порогового блока 11 переходит из уровня логического нуля на уровень логической единицы (фиг.2г), что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 12.When the device is turned on, power is supplied to all its elements, including the input of a single-shot 13, which generates a pulse that goes to the start input of the GTI 14 and through element 9 OR to the input of the counter 10 to the zero state, to the input of the intermediate current transformer 1, which is an information input of the relay, an input signal is supplied, therefore, at the output of the first rectifier 2, a half-wave rectified and unbalanced voltage is generated (Fig. 2a), which is proportional to the current in the controlled circuit. This voltage is compared in the second threshold block 3 with the reference level U _opt . At the input of the intermediate voltage transformer 4, which is another information input of the relay, a voltage signal of the same controlled circuit is received, therefore, at the output of the second rectifier 5, a half-wave rectified and non-smoothed voltage is generated (Fig.2b), which is proportional to the voltage in the controlled circuit. This voltage is compared in the third threshold block 6 with the reference level U _opu . If the voltage is greater than the reference level, then the level of the logical unit is formed at the output "more" of the third threshold block 3, otherwise - at its output is "less". If the current level in the controlled circuit is relatively low and the signal at the output of the second threshold unit 3 does not exceed U _opt , then the pulses of the GTI 10 do not pass through the first element 7 AND at any voltage level. At the same time, when the voltage in the controlled circuit corresponds to the output signal of the second rectifier 5, exceeding the threshold level U _opu , through the second element 8 AND and element 9 OR pulses GTI 14 are supplied to the installation input to zero of the counter 10, setting it to zero or confirming this condition. In the mode corresponding to a short circuit in the controlled circuit, when the current increases sharply and the voltage decreases sharply, the signal at the output of the first rectifier 2 becomes mainly more than U _opt , and the signal at the output of the second rectifier 5 _becomes less than U _opu . In this case, the pulses of the GTI 14 through the first element 7 And enter the input of the counter 10, the contents of which increase sharply (pigv). When exceeding the level U _{UPCF, the} signal at the output of the first threshold block 11 goes from the level of logical zero to the level of the logical unit (Fig.2d), which leads to the actuation of the actuator 12.

Тем самым повышается помехоустойчивость реле и обеспечивается быстрая и надежная реакция реле на изменения входного сигнала. This increases the noise immunity of the relay and provides a quick and reliable response of the relay to changes in the input signal.

Источники информации
1. Электротехнический справочник, в 4-х томах. Т.2 - Электротехнические изделия и устройства. Под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998, с. 390, рис. 35.10.Sources of information
1. Electrical reference book, in 4 volumes. T.2 - Electrical products and devices. Under the total. ed. V.G. Gerasimova et al. - Moscow: Publishing House MPEI, 1998, p. 390, fig. 35.10.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, с. 112, рис. 2.66 (прототип)
3. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975.2. Chernobrovov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 112, fig. 2.66 (prototype)
3. Bukreev and others. Microelectronic circuits of digital devices. - M.: Soviet Radio, 1975.

Claims

1. A relay containing a series-connected intermediate current transformer and a first rectifier, as well as a series-connected first threshold block and an actuator, characterized in that a second threshold block is introduced, the input of which is connected to the output of the first rectifier, a series-connected intermediate voltage transformer, a second rectifier and a third threshold block, in addition, a counter whose output is connected to the input of the first threshold block, the first element And, the first and second inputs of which are connected respectively, with the output “More” and the output “Less” of the second and third threshold blocks, and the output is connected to the counting input of the counter, the second element And, the first and second inputs of which are connected respectively to the output “Less” and the output “More” of the second and third threshold blocks, an OR element, the first input of which is connected to the output of the second AND element, and the output is connected to the installation input to zero of the counter, as well as a one-shot in series, the output of which is connected to the second input of the OR element, and a clock pulse generator cos whose output is connected to third inputs of first and second AND gates, the inputs of the intermediate current and voltage transformers are devices related information inputs, and input is the input of a monostable relay run.

2. The relay according to claim 1, characterized in that the intermediate voltage transformer is equipped with a phase shifter that ensures matching of the current and voltage phases supplied to the information inputs.