RU2220469C1

RU2220469C1 - Voltage generator regulator

Info

Publication number: RU2220469C1
Application number: RU2002117963/09A
Authority: RU
Inventors: В.В. Березов
Original assignee: Березов Владимир Владимирович
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: relay protective gear. SUBSTANCE: proposed generator regulator used for regulating transformer ratio has four comparators, four RS flip-flops, two final elements, two pulse shapers, four OR gates, two AND gates, and monostable multivibrator. EFFECT: enhanced precision. 1 cl, 1 dwg _

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле-регулятора напряжения, например, путем регулировки коэффициента трансформации трансформатора. The invention relates to electrical engineering and can be used in relay protection devices as a voltage relay-regulator, for example, by adjusting the transformation ratio of a transformer.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1]. A device is known that contains a series-connected clock generator, a binary 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-регулятора напряжения. The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow its use as a voltage relay-regulator.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее компаратор, выход которого соединен с входами первого и второго расширителей импульсов, выходы каждого из которых подсоединены к соответствующим им последовательно соединенным элементу задержки, триггеру, элементу ЗАПРЕТ и исполнительному элементу, а также блок контроля, входы которого соединены с выходами исполнительных элементов, а выходы соединены с соответствующими входами триггеров, с входом генератора импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами триггеров, и с входом компаратора сравнения [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a comparator, the output of which is connected to the inputs of the first and second pulse expanders, the outputs of each of which are connected to their respective series-connected delay element, trigger, BAN element and actuator, as well as a control unit, the inputs of which are connected to the outputs of the actuators, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the triggers, with the input of the pulse generator, the output of which is connected to The appropriate inputs of flip-flops, and a comparison input of comparator [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, поскольку при регулировании напряжения оно не обеспечивает задержку времени срабатывания на допустимый временной интервал, который может быть различен для отклонения напряжения в меньшую и большую сторону. The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low accuracy, since when regulating the voltage it does not provide a delay in the response time for an allowable time interval, which can be different for deviating the voltage to a smaller or larger side.

Техническим результатом изобретения является повышение точности. The technical result of the invention is to increase accuracy.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый компаратор, первый и второй исполнительные элементы, первый RS-триггер, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и второй RS-триггер, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, введены второй, третий и четвертый компараторы, входы которых объединены и являются входом для подключения регулируемого напряжения, первый формирователь короткого импульса, вход которого соединен с выходом "больше" первого компаратора и со вторым прямым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса, вход которого соединен с выходом "меньше" второго компаратора и со вторым прямым входом второго элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом "меньше" третьего компаратора, а выход соединен с R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом "больше" третьего компаратора, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом "больше" четвертого компаратора, а выход соединен с R-входом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом "меньше" четвертого компаратора, третий и четвертый элементы ИЛИ, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а выходы соединены соответственно с входами первого второго исполнительных элементов, третий и четвертый RS-триггеры, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, и одновибратор, а при этом выход одновибратора соединен со вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с R-входами третьего и четвертого RS-триггеров, S-входы которых соединены с выходом "меньше" первого компаратора и с выходом "больше" второго компаратора соответственно. This technical result is achieved in that in the device containing the first comparator, the first and second actuating elements, the first RS-trigger, the output of which is connected to the first input of the first element And the second RS-trigger, the output of which is connected to the first input of the second element And, introduced the second, third and fourth comparators, the inputs of which are combined and are an input for connecting an adjustable voltage, the first short-pulse shaper, the input of which is connected to the output "greater" of the first comparator and to the second direct m is the input of the first element And, and the output is connected to the inverse input of the first element And, the second driver is a short pulse, the input of which is connected to the output "less" of the second comparator and to the second direct input of the second element And, and the output is connected to the inverse input of the first element And, the first OR element, the first input of which is connected to the output "less" of the third comparator, and the output is connected to the R-input of the first RS-trigger, the S-input of which is connected to the output "more" of the third comparator, the second OR element, the first input of which is connected to you more than the fourth comparator, and the output is connected to the R-input of the second RS-flip-flop, the S-input of which is connected to the output “less” of the fourth comparator, the third and fourth OR elements, the inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second AND elements, and the outputs are connected respectively to the inputs of the first second actuating elements, the third and fourth RS-flip-flops, the outputs of which are connected respectively to the second inputs of the third and fourth OR elements, and a one-shot, while the output of the one-shot is connected to the second bubbled inputs of said first and second OR elements, outputs of which are connected respectively to the R-inputs of the third and fourth RS-flip-flops, S-inputs of which are connected to the output of "less than" and the first comparator output "more" second comparator respectively.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле-регулятора напряжения, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу. In FIG. 1 is an electrical block diagram of a voltage regulator relay; FIG. 2 is a timing diagram explaining its operation.

Реле-регулятор напряжения (фиг.1) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 компараторы, входы которых объединены и являются входом регулируемого напряжения, первый 5 и второй 6 исполнительные элементы, первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ, первый 9 и второй 10 формирователи короткого импульса, первый 11 и второй 12 элементы И, первый 13 и второй 14 RS-триггеры и одновибратор 15, третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры, третий 18 и четвертый 19 элементы ИЛИ, при этом вход первого формирователя 9 короткого импульса соединен с выходом "больше" первого компаратора 1 и с прямым входом первого элемента И 11, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И 11, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с входом первого исполнительного элемента 5, вход второго формирователя 10 короткого импульса соединен с выходом "меньше" второго компаратора 2 и с прямым входом второго элемента И 12, а выход соединен с инверсным входом второго элемента И 12, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с входом второго исполнительного элемента 6, первый вход первого элемента ИЛИ 7 соединен с выходом "меньше" третьего компаратора 3, а выход соединен с R-входом первого RS-триггера 13, S-вход которого соединен с выходом "больше" третьего компаратора 3, первый вход второго элемент ИЛИ 8 соединен с выходом "больше" четвертого компаратора 4, а выход соединен с R-входом второго RS-триггера 14, S-вход которого соединен с выходом "меньше" четвертого компаратора 4, выход одновибратора 15 соединен со вторыми входами первого 7 и второго 8 элементов ИЛИ, выходы которых соединены, соответственно, с R-входом третьего RS-триггера 16, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ 18, и с R-входом четвертого RS-триггера 17, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ 19. The voltage regulator-relay (figure 1) contains the first 1, second 2, third 3 and fourth 4 comparators, the inputs of which are combined and are the input of the regulated voltage, the first 5 and second 6 actuators, the first 7 and second 8 OR elements, the first 9 and second 10 short-pulse shapers, first 11 and second 12 AND elements, first 13 and second 14 RS triggers and one-shot 15, third 16 and fourth 17 RS triggers, third 18 and fourth 19 OR elements, while the input of the first shaper 9 a short pulse is connected to the output "greater than" the first comparator 1 and with a direct input of the first element And 11, and the output is connected to the inverse input of the first element And 11, the output of which is connected to the first input of the third element OR 18, the output of which is connected to the input of the first actuating element 5, the input of the second short-pulse driver 10 is connected to the output is "less than" the second comparator 2 and with a direct input of the second element And 12, and the output is connected to the inverse input of the second element And 12, the output of which is connected to the first input of the fourth element OR 19, the output of which is connected to the input of the second executor element 6, the first input of the first element OR 7 is connected to the output "less" of the third comparator 3, and the output is connected to the R-input of the first RS-trigger 13, the S-input of which is connected to the output "more" of the third comparator 3, the first input of the second the OR element 8 is connected to the output “greater” of the fourth comparator 4, and the output is connected to the R-input of the second RS-flip-flop 14, the S-input of which is connected to the output “less” of the fourth comparator 4, the output of the one-shot 15 is connected to the second inputs of the first 7 and the second 8 elements OR, the outputs of which are connected, respectively , with the R-input of the third RS-flip-flop 16, the output of which is connected to the second input of the third OR element 18, and with the R-input of the fourth RS-flip-flop 17, the output of which is connected to the second input of the fourth OR element 19.

На фиг 2 представлены
U₁, U₅ - верхний и нижний уровни срабатывания реле-регулятора напряжения соответственно;
U₂, U₄ - верхний и нижний уровни возврата реле-регулятора напряжения соответственно;
U₃ - уровень уставки реле-регулятора напряжения.On Fig 2 presents
U ₁ , U ₅ - upper and lower levels of operation of the voltage regulator-relay, respectively;
U ₂ , U ₄ - upper and lower levels of the return of the voltage regulator-relay, respectively;
U ₃ - the setting level of the voltage regulator relay.

Первый 9 и второй 10 формирователи вырабатывают короткий импульс при перепаде их входного сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы. Первый 5 и второй 6 исполнительные элементы могут быть выполнены в виде обмоток реле с соответствующими контактами. Остальные блоки устройства являются стандартными блоками электротехники. Цепи их питания на чертеже опущены как несущественные. The first 9 and second 10 shapers produce a short pulse when their input signal drops from a logic zero level to a logical unit level. The first 5 and second 6 actuators can be made in the form of relay windings with corresponding contacts. The remaining units of the device are standard units of electrical engineering. Their power circuits in the drawing are omitted as non-essential.

Работает реле-регулятор напряжения следующим образом. The relay voltage regulator operates as follows.

В исходном состоянии, когда регулируемое напряжение находится в пределах своих номинальных значений между нижним и верхними уровнями возврата U₂, U₄ (фиг. 2), подают напряжение питания на одновибратор 15, по импульсу срабатывания которого первый 13, второй 14, третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры переходят в нулевое состояние. Поэтому первый 5 и второй 6 исполнительные элементы не находятся в режиме регулировки, например, коэффициента трансформации трансформатора, включенного в цепи регулируемого напряжения. При выходе значения регулируемого напряжения за допустимые пределы (верхний или нижний уровни срабатывания U₁, U₅ на фиг.2), на выходе соответственно первого 1 или второго 2 компаратора формируется перепад сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы, по которому первый формирователь 9 или второй формирователь 10 соответственно вырабатывает короткий импульс, который поступает на инверсный вход первого 11 или второго 10 элемента И соответственно. Отметим, что перед этим соответствующий первый 13 или второй 14 RS-триггеры, перейдут в единичное состояние по сигналу перепада напряжения на выходе третьего 3 или четвертого 4 компараторов соответственно, которые срабатывают по соответствующему выходу "больше" и выходу "меньше" в случае выхода напряжения за уровни возврата. Если значение регулируемого напряжения выходит за допустимые пределы на время, меньшее предельного, то сформированный первым 9 или соответственно вторым 10 формирователем импульс (поданный на инверсный вход соответственно первого 11 или второго 12 элементов И), не позволяет сработать соответствующему первому 5 или второму 6 исполнительному элементу в пределах длительности этого импульса, рассчитанного на допустимый временной интервал выхода напряжения за соответствующие уровни срабатывания. Если выход регулируемого напряжения будет по длительности превосходить допустимый временной интервал, то уровень логической единицы с выхода первого 11 или второго 12 элементов И через третий 18 или четвертый элементы ИЛИ соответственно поступит на вход соответствующего ему первого 5 или второго 6 исполнительного элемента, что приведет к его срабатыванию. По сигналу первого исполнительного элемента 5 произойдет, как правило, скачкообразное уменьшение коэффициента трансформации, а по сигналу второго исполнительного элемента 6 произойдет скачкообразное увеличение коэффициента трансформации в цепи регулируемого напряжения, что приведет к возврату величины регулируемого напряжения в зону напряжения уставки между уровнями возврата U₂, U₄. Третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры переходят в единичное состояние при переходе уровней сигналов на выходе "меньше" первого 1 и выходе "больше" второго 2 компараторов соответственно с уровня логического нуля на уровень логической единицы, когда регулируемое напряжение входит в рамки уровней срабатывания. Поэтому пока регулируемое напряжение действительно не войдет в пределы уровней возврата регулирование напряжение продолжается. Если регулируемое напряжение вновь выходит за уровни возврата и срабатывания, то описанные выше процессы повторяются.In the initial state, when the regulated voltage is within its nominal values between the lower and upper levels of return U ₂ , U ₄ (Fig. 2), a supply voltage is applied to the one-shot 15, the first 13, second 14, third 16 and fourth 17 RS-flip-flops go to zero state. Therefore, the first 5 and second 6 actuators are not in the adjustment mode, for example, the transformation coefficient of a transformer included in the regulated voltage circuit. When the regulated voltage exceeds the permissible limits (upper or lower triggering levels U ₁ , U ₅ in FIG. 2), at the output of the first 1 or second 2 comparator, respectively, a signal drop is formed from the level of logical zero to the level of the logical unit, according to which the first driver 9 or the second driver 10, respectively, generates a short pulse, which is fed to the inverse input of the first 11 or second 10 element And, respectively. Note that before this, the corresponding first 13 or second 14 RS triggers will go into a single state by the voltage drop signal at the output of the third 3 or fourth 4 comparators, respectively, which are triggered by the corresponding output “more” and output “less” in case of voltage output for return levels. If the value of the regulated voltage is outside the permissible limits for a time shorter than the limit, then the pulse generated by the first 9 or second 10 shaper (applied to the inverse input of the first 11 or second 12 I elements, respectively) does not allow the corresponding first 5 or second 6 actuator to trip within the duration of this pulse, calculated for an allowable time interval for the voltage to go beyond the corresponding response levels. If the output of the regulated voltage exceeds the permissible time interval in duration, then the level of the logical unit from the output of the first 11 or second 12 elements AND through the third 18 or fourth elements OR, respectively, will be input to the corresponding first 5 or second 6 actuator, which will lead to triggered. According to the signal of the first actuator 5, as a rule, an abrupt decrease in the transformation coefficient will occur, and according to the signal of the second actuator 6, an abrupt increase in the transformation coefficient in the controlled voltage circuit will occur, which will lead to the return of the regulated voltage to the set voltage zone between the return levels U ₂ , U ₄ . The third 16 and fourth 17 RS-flip-flops go into a single state when the signal levels at the output are “less than” the first 1 and the output is “more” of the second 2 comparators, respectively, from the logic zero level to the logic unit level, when the regulated voltage falls within the limits of the operation levels. Therefore, until the regulated voltage really falls within the limits of the return levels, the voltage regulation continues. If the regulated voltage again goes beyond the return and trip levels, then the processes described above are repeated.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку оно обеспечивает задержку времени срабатывания на допустимый временной интервал, который может быть различен для отклонения напряжения в меньшую и большую сторону. Thus, the proposed device has a higher accuracy, since it provides a delay of the response time for an acceptable time interval, which can be different for deviation of voltage in a smaller and larger direction.

Источники информации
1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т. 2. Электротехнические изделия и устройства. Под общей редакцией В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998 г., с.390, рис.35.10.Sources of information
1. Electrotechnical directory, in 4 volumes, t. 2. Electrotechnical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimova et al. - Moscow: Publishing House MPEI, 1998, p. 390, Fig. 35.10.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.416, рис.13.20. 2. Andreev V.A. Relay protection and automation of power supply systems. - M .: Higher school, 1991, p. 416, fig. 13.20.

Claims

A voltage regulating relay comprising a first comparator, first and second actuators, a first RS flip-flop, the output of which is connected to the first input of the first And element, and a second RS-flip-flop, the output of which is connected to the first input of the second And element, characterized in that introduced the second, third and fourth comparators, the inputs of which are combined and are an input for connecting an adjustable voltage, the first driver of a short pulse by the signal drop, the input of which is connected to the output “More” of the first comparator and with W the second input of the first element And, and the output is connected to the inverse input of the first element And, the second driver is a short pulse on the signal drop, the input of which is connected to the output “Less” of the second comparator and the second input of the second element And, and the output is connected to the inverse input of the second element And, the first OR element, the first input of which is connected to the “Less” output of the third comparator, and the output is connected to the R-input of the first RS-trigger, the S-input of which is connected to the “More” output of the third comparator, the second OR element, the first input which, is connected to the “More” output of the fourth comparator, and the output is connected to the R-input of the second RS-trigger, the S-input of which is connected to the “Less” output of the fourth comparator, the third and fourth OR elements, the first inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and the second elements And, and the outputs are connected respectively to the inputs of the first, second actuating elements, the third and fourth RS-flip-flops, the outputs of which are connected respectively to the second inputs of the third and fourth elements OR, and a one-shot, while the output One single-vibrator is connected to the second inputs of the first and second OR elements, the outputs of which are connected respectively to the R-inputs of the third and fourth RS-flip-flops, the S-inputs of which are connected to the “Less” output of the first comparator and to the “More” output of the second comparator, respectively.