RU2220470C1 - Frequency relay - Google Patents
Frequency relay Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220470C1 RU2220470C1 RU2002117961/09A RU2002117961A RU2220470C1 RU 2220470 C1 RU2220470 C1 RU 2220470C1 RU 2002117961/09 A RU2002117961/09 A RU 2002117961/09A RU 2002117961 A RU2002117961 A RU 2002117961A RU 2220470 C1 RU2220470 C1 RU 2220470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- comparator
- pulse
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле частоты. The invention relates to electrical engineering and can be used as a frequency relay.
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 являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле частоты. The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow its use as a frequency relay.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, частотный фильтр, первый фазосдвигающий частотно-зависимый элемент, первый пороговый блок, элемент ЗАПРЕТ, расширитель импульсов, усилитель и исполнительный элемент, второй фазосдвигающий частотно-зависимый элемент, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, а выход - через ключ соединен со вторым входом первого порогового блока, последовательно соединенные делитель напряжения, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, второй пороговый блок и дифференцирующий элемент, выход которого соединен со вторым входом дифференцирующего элемента, а также пусковой элемент, вход которого соединен с выходом разделительного трансформатора, а выход - соединен со вторым входом расширителя импульсов [2]. The closest in technical essence to the claimed is a device containing a series-connected isolation transformer, a frequency filter, the first phase-shifting frequency-dependent element, the first threshold block, the element BAN, pulse expander, amplifier and actuator, the second phase-shifting frequency-dependent element, the input of which connected to the output of the frequency filter, and the output through a key connected to the second input of the first threshold block, a voltage divider connected in series, turn is connected to output frequency filter, the second threshold unit and differentiating element, the output of which is connected to the second input of the differentiating element and the trigger element having an input connected to the output isolation transformer and an output - is connected to the second input of the pulse expander [2].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно одновременно может работать либо как реле понижения частоты, либо как реле повышения частоты. The disadvantage of the closest technical solution is the relatively narrow functionality, since it can simultaneously operate either as a frequency lowering relay or as a frequency increasing relay.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения одновременного выполнения функций реле повышения и понижения частоты. The required technical result is to expand the functionality by ensuring the simultaneous performance of the functions of the relay increase and decrease frequency.
Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, вход которого является входом для подключения контролируемого напряжения, частотный фильтр, частотно-зависимый фазосдвигающий элемент и первый компаратор, кроме того, второй компаратор, а также исполнительный элемент, введены первый формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход которого соединен с информационным входом нерекурсивного фильтра, выход которого соединен с входом третьего компаратора, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, элемент задержки, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика импульсов, второй формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом второго компаратора, а выход - со вторым входом элемента И, с входом элемента задержки и с тактовым входом нерекурсивного фильтра, последовательно соединенные одновибратор, выход которого соединен с установочными входами счетчика и нерекурсивного фильтра, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с третьим входом элемента И, при этом вход второго компаратора соединен с выходом частотного фильтра
На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема частотного реле, на фиг.2 - нерекурсивного фильтра, на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие их работу.This technical result is achieved in that in a device containing a series-connected isolation transformer, the input of which is an input for connecting a controlled voltage, a frequency filter, a frequency-dependent phase-shifting element and a first comparator, in addition, a second comparator, as well as an actuator, are introduced a pulse shaper whose input is connected to the output of the first comparator, and the output is to the first input of the AND element, the output of which is connected to the counting input of the pulse counter s, the output of which is connected to the information input of a non-recursive filter, the output of which is connected to the input of the third comparator, the output of which is connected to the input of the actuating element, the delay element, the output of which is connected to the input of the zero pulse counter, the second pulse shaper, the input of which is connected to the output the second comparator, and the output with the second input of the And element, with the input of the delay element and with the clock input of the non-recursive filter, one-shot connected in series, the output of which is connected with the installation inputs of the counter and non-recursive filter, and a clock pulse generator, the output of which is connected to the third input of the And element, while the input of the second comparator is connected to the output of the frequency filter
In FIG. 1 is an electrical block diagram of a frequency relay, FIG. 2 is a non-recursive filter, FIG. 3 is a timing diagram explaining their operation.
Частотное реле (фиг.1) содержит последовательно соединенные разделительный трансформатор 1, частотный фильтр 2, фазосдвигающий частотно-зависимый элемент 3, первый компаратор 4, первый формирователь 5 импульсов, элемент И 6, счетчик 7 импульсов, нерекурсивный фильтр 8, третий компаратор 9 и исполнительный элемент 10, элемент задержки 11, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика 7 импульсов, последовательно соединенные второй компаратор 12, вход второго соединен с выходом частотного фильтра 2 и второй формирователь 13 импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента И 6, со входом элемента задержки 11 и с тактовым входом нерекурсивного фильтра 8, последовательно соединенные одновибратор 14, выход которого соединен с установочными входами счетчика 7 импульсов и нерекурсивного фильтра 8, и генератор 15 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен с третьим входом элемента И 6. The frequency relay (Fig. 1) contains a series-connected isolation transformer 1, a frequency filter 2, a phase-shifting frequency-dependent element 3, a first comparator 4, a first pulse shaper 5, an And 6 element, a pulse counter 7, a
Нерекурсивный фильтр 8 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные ячейки 16-1...16-к регистра сдвига, выходы которых через соответствующие ему умножители 17-1...17-к на величину 1/к, где к - число ячеек регистра сдвига, соединены с входом сумматора 18, на выходе которого формируется оценка среднего значения величин поступивших отсчетов на скользящем во времени текущем интервале усреднения. The non-recursive filter 8 (Fig. 2) contains sequentially connected cells of the shift register 16-1 ... 16-k, the outputs of which through the corresponding multipliers 17-1 ... 17-k by 1 / k, where k is the number of cells the shift register, connected to the input of the
Исполнительный элемент 10 может быть выполнен в виде реле с соответствующими контактами, обмотка которого непосредственно или через усилитель соединена с выходом третьего компаратора 9. Первый 5 и второй 13 формирователи импульсов вырабатывают импульс по перепаду сигнала на выходе соответствующего первого 4 или второго 12 компараторов с уровня логического нуля на уровень логической единицы. Длительности импульсов соответствуют временному интервалу, пропорциональному величине допустимого сдвига частоты относительно номинального значения. Разделительный трансформатор 1, частотный фильтр 2 могут иметь ту же конструкцию, что и в прототипе, а пример конструктивного выполнения фазосдвигающего частотно-зависимого элемента 3 приведен в [2, стр. 52, рис.1.14]. Первый 4 и второй 12 компараторы являются аналоговыми, а третий компаратор 9 - цифровым. Остальные блоки являются стандартными элементами электротехники. Цепи питания, кроме цепи питания одновибратора 14, опущены, как несущественные. The actuating element 10 can be made in the form of a relay with corresponding contacts, the winding of which is directly or through an amplifier connected to the output of the third comparator 9. The first 5 and second 13 pulse shapers generate a pulse from the signal difference at the output of the corresponding first 4 or second 12 comparators from the logic level zero per logical unit level. The pulse durations correspond to a time interval proportional to the value of the allowable frequency shift relative to the nominal value. Isolation transformer 1, frequency filter 2 can have the same design as in the prototype, and an example of constructive implementation of the phase-shifting frequency-dependent element 3 is given in [2, p. 52, Fig. 1.14]. The first 4 and second 12 comparators are analog, and the third comparator 9 is digital. The remaining blocks are standard elements of electrical engineering. The power circuit, in addition to the power circuit of the single-shot 14, is omitted as non-essential.
На фиг. 3 представлены сигналы на выходе частотного фильтра 2 (фиг. 3, а), на выходе второго компаратора 12 (фиг. 3, б) и на выходе первого компаратора 4 в случае изменений частоты, при которых фаза сигнала запаздывает (фиг. 3, в) и опережает (фиг. 3, г) после прохождения фазосдвигающего частотно-зависимого элемента 3 входным сигналом (фиг. 3, а). Заштрихованные части соответствуют длительности и временному положению импульсов, формируемых первым 5 и вторым 13 формирователями импульсов. In FIG. Figure 3 shows the signals at the output of the frequency filter 2 (Fig. 3, a), at the output of the second comparator 12 (Fig. 3, b) and at the output of the first comparator 4 in case of frequency changes at which the phase of the signal is delayed (Fig. 3, c ) and ahead (Fig. 3, d) after passing the phase-shifting frequency-dependent element 3 by the input signal (Fig. 3, a). The shaded parts correspond to the duration and temporary position of the pulses generated by the first 5 and second 13 pulse shapers.
Частотное реле работает следующим образом. The frequency relay operates as follows.
Частотное реле включается в момент времени, когда частота входного напряжения соответствует номинальному, путем подачи питания на все его элементы, в том числе, на вход одновибратора 14, который вырабатывает одиночный импульс, поступающий на вход запуска ГТИ 15 и на входы установки в начальное состояние нерекурсивного фильтра 8 и счетчика импульсов 7. Начальное состояние нерекурсивного фильтра 8 и счетчика импульсов 7 соответствует длительности импульса, выраженное в числе импульсов ГТИ 15, соответствующее временному интервалу, пропорциональному величине допустимого сдвига частоты входного напряжения относительно своего номинального значения. The frequency relay is turned on at a time when the frequency of the input voltage corresponds to the rated one, by supplying power to all its elements, including the input of a single-shot 14, which generates a single pulse, which is fed to the start-up input of the GTI 15 and to the installation inputs to the initial
На вход разделительного трансформатора 1 поступает входное напряжение, из которого частотный фильтр 2 устраняет высшие гармоники (фиг.3, а). Поэтому на выходе первого второго компаратора 12 с нулевым пороговым уровнем формируется последовательность прямоугольных импульсов (фиг.3, б), длительность которых равна половине периода входного напряжения, равного или близкого к номинальной частоте. Одновременно с этим выходной сигнал частотного фильтра 2 поступает на вход фазосдвигающего частотно-зависимого элемента 3. В зависимости от отклонения частоты первой гармоники входного сигнала от номинальной, фазосдвигающий частотно-зависимый элемент 3 производит сдвиг фазы сигнала в положительную или отрицательную сторону, поэтому на выходе первого компаратора 4 с нулевым пороговым уровнем формируется последовательность импульсов (фиг. 3, в, г), которая отличается от последовательности импульсов на выходе второго компаратора 12 положением импульсов на временной оси в сторону запаздывания или опережения по фазе относительно импульсов входного напряжения (фиг.3, б). The input voltage is supplied to the input of the isolation transformer 1, from which the frequency filter 2 eliminates the higher harmonics (Fig. 3, a). Therefore, at the output of the first second comparator 12 with a zero threshold level, a sequence of rectangular pulses is formed (Fig. 3, b), the duration of which is equal to half the period of the input voltage, equal to or close to the nominal frequency. At the same time, the output signal of the frequency filter 2 is fed to the input of the phase-shifting frequency-dependent element 3. Depending on the deviation of the frequency of the first harmonic of the input signal from the nominal, the phase-shifting frequency-dependent element 3 produces a phase shift of the signal in the positive or negative direction, therefore, at the output of the first a comparator 4 with a zero threshold level, a pulse sequence is formed (Fig. 3, c, d), which differs from the pulse sequence at the output of the second comparator 12 pulses on the time axis in the direction of delay or phase advance relative to the input voltage pulses (Fig.3, b).
Первый 5 и второй 13 формирователи импульсов вырабатывают короткий импульс по перепаду сигнала на выходе соответствующего первого 4 или второго 12 компараторов с уровня логического нуля на уровень логической единицы. Длительности коротких импульсов соответствуют временному интервалу, пропорциональному величине допустимого сдвига частоты относительно номинального значения. При отсутствии сдвига частоты входного напряжения от номинального значения оба импульса будут максимально совпадать по времени и поэтому через элемент И 6 на счетный вход счетчика 7 будет поступать относительно большое число импульсов в период их длительности. Посчитанное число по заднему фронту импульса второго формирователя 13 переписывается из счетчика 7 в нерекурсивный фильтр 8, где усредняется для исключения влияния случайных сбоев (помех), после чего (благодаря малой задержке на время перезаписи сигнала из счетчика 7 в нерекурсивный фильтр 8 в элементе задержки 11) счетчик 7 обнуляется и тем самым становится готовым для очередного подсчета импульсов ГТИ 15, прошедших через элемент И 6. Если сдвиг частоты входного напряжения превысит допустимую величину, то время совпадения импульсов на выходах первого 5 и второго 13 формирователей становится незначительным, и сигнал на выходе нерекурсивного фильтра 8 становится чрезвычайно малым, что приводит к изменению сигнала на выходе третьего компаратора 9 с уровня логического нуля на уровень логической единицы и к срабатыванию исполнительного элемента 10. The first 5 and second 13 pulse shapers generate a short pulse according to the signal difference at the output of the corresponding first 4 or second 12 comparators from the logical zero level to the logical unit level. The durations of short pulses correspond to a time interval proportional to the magnitude of the allowable frequency shift relative to the nominal value. In the absence of a shift in the frequency of the input voltage from the nominal value, both pulses will coincide as much as possible in time and therefore, through the And 6 element, a relatively large number of pulses will arrive at the counting input of the counter 7 during their duration. The calculated number at the trailing edge of the pulse of the second shaper 13 is transferred from the counter 7 to the
Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей расширяются функциональные возможности реле частоты, поскольку оно позволяет одновременно реагировать на недопустимые отклонения частоты входного сигнала как в сторону повышения, так и в сторону понижения. Thus, thanks to the introduction of new blocks and connections, the functionality of the frequency relay is expanded, since it allows you to simultaneously respond to unacceptable deviations of the frequency of the input signal both upward and downward.
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. Electrical reference book, in 4 volumes, t.2. Electrical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimov et al. - M.: Publishing House MPEI, 1998, p.390, Fig. 35.10.
2. В.А.Андреев. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.122, рис.3,29 (прототип). 2. V.A. Andreev. Relay protection and automation of power supply systems. - M .: Higher school, 1991, p.122, fig. 3.29 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117961/09A RU2220470C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Frequency relay |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002117961/09A RU2220470C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Frequency relay |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2220470C1 true RU2220470C1 (en) | 2003-12-27 |
RU2002117961A RU2002117961A (en) | 2004-04-27 |
Family
ID=32066882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002117961/09A RU2220470C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Frequency relay |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2220470C1 (en) |
-
2002
- 2002-07-08 RU RU2002117961/09A patent/RU2220470C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНДРЕЕВ В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.122. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2220470C1 (en) | Frequency relay | |
RU2484547C1 (en) | Phase difference relay | |
RU2220472C1 (en) | Frequency relay | |
RU2220468C1 (en) | Phase-difference relay | |
RU2208865C1 (en) | Frequency relay | |
RU2237312C1 (en) | Phase-difference relay | |
RU2208864C1 (en) | Frequency relay | |
RU2239905C1 (en) | Frequency relay | |
RU2241274C1 (en) | Phase-difference relay | |
RU2222087C1 (en) | Differential-phase relay | |
RU2213387C1 (en) | Phase-frequency relay | |
RU2222086C1 (en) | Differential-frequency relay | |
US11695399B2 (en) | Digital timer delay line with sub-sample accuracy | |
RU2210132C1 (en) | Phase-frequency relay | |
RU2248637C2 (en) | Phase-and-frequency relay | |
RU2248640C2 (en) | Phase-difference relay | |
RU149473U1 (en) | FREQUENCY RELAY | |
RU2695890C1 (en) | Method for monitoring state of power transmission line with shunt reactors disconnected in cycle of single-phase automatic reclosure and device for its implementation | |
RU2237311C1 (en) | Frequency-phase relay | |
RU2224320C1 (en) | Synchronism controlling relay | |
RU2244975C1 (en) | Phase difference relay | |
RU2206935C1 (en) | Phase difference relay | |
RU2224322C1 (en) | Resistance relay | |
RU2231156C1 (en) | Differential-phase relay | |
RU2208866C1 (en) | Difference-frequency relay |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20041115 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190709 |