RU2244973C1

RU2244973C1 - Phase-frequency relay

Info

Publication number: RU2244973C1
Application number: RU2003115721/09A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Варганов (RU); Г.П. Варганов; Р.З. Розенблюм (RU); Р.З. Розенблюм
Original assignee: ОАО "Чебоксарский электроаппаратный завод"
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-01-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; electronic relays for adjusting phase and frequency of generator connected to supply mains.

SUBSTANCE: proposed relay that incorporates provision for adjusting generator phase and frequency to those of supply mains at a time and for generator protection against short-time frequency failure has frequency-dependent component, two adders, two final elements, eleven threshold units, five AND gates, two reversing counters, clock generator, pulse frequency divider, monostable multivibrator, and short pulse shaper; input of frequency-dependent component functions as generator voltage input; monostable multivibrator input functions as trigger input of phase-frequency relay; in addition first and second final components are made in the form of tenth and eleventh threshold units, respectively, whose inputs and outputs function as those of respective final components; frequency-dependent component affords phase shift of input signal in proportion to its frequency deviation from normal corresponding to supply mains frequency.

EFFECT: enlarged functional capabilities, enhanced noise immunity.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронного реле частоты и фазы, например, при подстройке частоты и фазы генератора при его включении в сеть.The invention relates to electrical engineering and can be used as an electronic frequency and phase relay, for example, when adjusting the frequency and phase of the generator when it is connected to the network.

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 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 частотно-фазового реле.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow using it as a frequency-phase relay.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, содержащее последовательно соединенные разделительный трансформатор, частотный фильтр, первый частотно-зависимый элемент, первый формирователь импульсов, элемент ЗАПРЕТ, расширитель импульсов, усилитель и исполнительный элемент, второй частотно-зависимый элемент, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, а выход - через ключ соединен со вторым входом первого формирователя импульсов, последовательно соединенные делитель напряжения, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, второй формирователь импульсов и формирователь коротких импульсов, выход которого соединен со вторым входом элемента ЗАПРЕТ, а также пусковой элемент, выполненный в виде выпрямителя, 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, a first frequency-dependent element, a first pulse shaper, an element BAN, a pulse expander, an amplifier and an actuator, a second frequency-dependent element, the input of which is connected to the output of the frequency filter, and the output through the key is connected to the second input of the first pulse shaper, a voltage divider connected in series, the input of which connected to the output of the frequency filter, a second pulse shaper and a short pulse shaper, the output of which is connected to the second input of the BAN element, as well as a starting element made in the form of a rectifier, the input of which is connected to the output of the isolation transformer, and the 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, но не позволяет контролировать частоту и фазу генератора при его подключении в сеть. Кроме того, известное устройство обладает относительно низкой помехоустойчивостью и не защищено от относительно кратковременных сбоев 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, but it does not allow controlling the frequency and phase of the generator when it is connected to the network. In addition, the known device has a relatively low noise immunity and is not protected from relatively short-term frequency malfunctions.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения одновременного выполнения функций реле частоты генератора и его фазы относительно фазы напряжения сети, а также в повышении помехоустойчивости путем обеспечения защиты от кратковременных сбоев частоты генератора.The required technical result is to expand the functionality by ensuring the simultaneous execution of the functions of the generator frequency relay and its phase relative to the phase of the mains voltage, as well as to increase the noise immunity by providing protection against short-term generator frequency malfunctions.

Этот технический результат достигается тем, что в частотно-фазовое реле, содержащее первый исполнительный элемент, формирователь коротких импульсов и частотно-зависимый элемент, введены элементы И с первого по пятый, первый и второй сумматоры, первый и второй реверсивные счетчики, одновибратор, пороговые блоки с первого по девятый, второй исполнительный элемент и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом, вход частотно-зависимого элемента является входом напряжения генератора и соединен с входом четвертого порогового блока, выход “больше” которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход частотно-зависимого элемента соединен с входом пятого порогового блока, выход “меньше” которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого порогового блока, входы сложения и вычитания первого реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, соответственно, первый прямой вход первого элемента И соединен с выходом “меньше” первого порогового блока, с выходом “больше” которого соединен первый прямой вход второго элемента И, второй прямой вход первого элемента И соединен с выходом делителя частоты, а второй прямой вход второго элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого реверсивного счетчика соединен со входом первого исполнительного элемента и с входами второго и третьего пороговых блоков, выход “больше” второго порогового блока и выход “меньше” третьего порогового блока соединены с инверсными входами первого и второго элементов И, соответственно, выход одновибратора соединен с входами установки в начальное состояние первого и второго реверсивных счетчиков и с входом запуска генератора тактовых импульсов, а вход одновибратора является входом запуска частотно-фазового реле, вход шестого порогового блока является входом напряжения сети, а выход - соединен со вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом седьмого порогового блока, входы сложения и вычитания второго реверсивного счетчика соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, соответственно, первый прямой вход третьего элемента И соединен с выходом “меньше” седьмого порогового блока, с выходом “больше” которого соединен первый прямой вход четвертого элемента И, второй прямой вход третьего элемента И соединен с выходом делителя частоты, а второй прямой вход четвертого элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход второго реверсивного счетчика соединен со входом второго исполнительного элемента и с входами восьмого и девятого пороговых блоков, выход “больше” восьмого порогового блока и выход “меньше” девятого порогового блока соединены с первыми инверсными входами третьего и четвертого элементов И, соответственно, выход первого исполнительного элемента соединен с прямым входом пятого элемента И и с входом формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с инверсным входом пятого элемента И, выход которого соединен со вторыми инверсными входами третьего и четвертого элементов И, кроме того, первый и второй исполнительные элементы выполнены в виде, соответственно, десятого и одиннадцатого пороговых блоков, входы и выходы которых являются входами и выходами соответствующих исполнительных элементов, а частотно-зависимый элемент производит сдвиг по фазе входного сигнала пропорционально отклонению его частоты от номинальной, соответствующей частоте сети.This technical result is achieved by the fact that in the frequency-phase relay containing the first actuating element, the shaper of short pulses and the frequency-dependent element, the elements And from the first to fifth, first and second adders, the first and second reversible counters, one-shot, threshold blocks are introduced from the first to the ninth, second actuating element and series-connected clock generator and frequency divider, while the input of the frequency-dependent element is the voltage input of the generator and is connected to by the fourth threshold unit, the output “greater” of which is connected to the first inputs of the first and second adders, the output of the frequency-dependent element is connected to the input of the fifth threshold unit, the output of which is “less” than the second input of the first adder, the output of which is connected to the input of the first threshold block, the inputs of addition and subtraction of the first reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements And, respectively, the first direct input of the first element And is connected to the output “less” of the first threshold block , with the output “greater” of which the first direct input of the second element And is connected, the second direct input of the first element And is connected to the output of the frequency divider, and the second direct input of the second element And is connected to the output of the clock, the output of the first reversible counter is connected to the input of the first executive element and with the inputs of the second and third threshold blocks, the output is “greater than” the second threshold block and the output is “less” of the third threshold block are connected to the inverse inputs of the first and second elements And, respectively but, the output of the one-shot is connected to the inputs of the initial state of the first and second reversible counters and to the start input of the clock generator, and the input of the one-shot is the input of the start of the frequency-phase relay, the input of the sixth threshold block is the input of the mains voltage, and the output is connected to the second the input of the second adder, the output of which is connected to the input of the seventh threshold block, the inputs of addition and subtraction of the second reverse counter are connected to the outputs of the third and fourth elements And, respectively , the first direct input of the third element And is connected to the output “less” of the seventh threshold block, with the output “more” of which the first direct input of the fourth element And is connected, the second direct input of the third element And is connected to the output of the frequency divider, and the second direct input of the fourth element And connected to the output of the clock generator, the output of the second reversible counter is connected to the input of the second actuator and to the inputs of the eighth and ninth threshold blocks, the output is “greater than” the eighth threshold block and the output is “less e ”of the ninth threshold block is connected to the first inverse inputs of the third and fourth elements And, accordingly, the output of the first actuating element is connected to the direct input of the fifth element And and to the input of the shaper, the output of which is connected to the inverse input of the fifth element And, the output of which is connected to the second inverse inputs of the third and fourth elements And, in addition, the first and second actuators are made in the form, respectively, of the tenth and eleventh threshold blocks, inputs and output which are the inputs and outputs of the respective actuators, and the frequency-dependent element performs a phase shift of the input signal in proportion to the deviation of its frequency from the nominal corresponding to the network frequency.

На фиг.1 представлена электрическая структурная схема частотно-фазового реле, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Figure 1 presents the electrical structural diagram of the frequency-phase relay, figure 2 is a timing diagram explaining its operation.

Частотно-фазовое реле (фиг.1) содержит четвертый пороговый блок 1, вход которого является входом напряжения генератора, а выход “больше” соединен с первым входом первого сумматора 2, выход которого соединен с входом первого порогового блока 3, первый 4 и второй 5 элементы И, первые входы которых соединены соответственно с выходом “меньше” и выходом “больше” первого порогового блока 3, первый реверсивный счетчик 6, вход сложения и вход вычитания которого соединены с выходом первого 4 и второго 5 элементов И, соответственно, второй 7 и третий 8 пороговые блоки, выходы которых соединены с инверсными входами первого 4 и второго 5 элементов И, соответственно, и первый исполнительный элемент 9, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика 6.The frequency-phase relay (Fig. 1) contains a fourth threshold block 1, the input of which is the generator voltage input, and the output “greater” is connected to the first input of the first adder 2, the output of which is connected to the input of the first threshold block 3, the first 4 and second 5 And elements, the first inputs of which are connected respectively to the output “less” and the output “more” of the first threshold block 3, the first reversible counter 6, the addition input and the subtraction input of which are connected to the output of the first 4 and second 5 elements And, respectively, the second 7 and third 8 p Horn blocks, the outputs of which are connected to the inverse inputs of the first 4 and second 5 elements And, respectively, and the first actuator 9, the input of which is connected to the output of the reversible counter 6.

Частотно-фазовое реле содержит также последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со вторым входом второго элемента И 5, и делитель 11 частоты импульсов, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И 4, а также одновибратор 12, вход которого является входом запуска частотно фазового реле, а выход - соединен с входом установки в начальное состояние первого реверсивного счетчика бис входом запуска ГТИ 10.The frequency-phase relay also contains a series-connected clock generator 10 (GTI), the output of which is connected to the second input of the second element And 5, and a pulse frequency divider 11, the output of which is connected to the second input of the first element And 4, as well as a one-shot 12, input which is the input of the start of the frequency-phase relay, and the output is connected to the input of the installation in the initial state of the first reversible counter bis input of the start of the GTI 10.

Кроме того, частотно-фазовое реле содержит частотно-зависимый элемент 13, вход которого соединен с входом четвертого порогового блока 1, а выход - соединен с входом пятого порогового блока 14, выход “меньше” которого соединен со вторым входом первого сумматора 2, а также шестой пороговый блок 15, вход которого является входом напряжения сети, второй сумматор 17, первый вход которого соединен с выходом “больше” четвертого порогового блока 1, а второй вход - соединен с выходом “меньше” шестого порогового блока 15, седьмой пороговый блок 18, вход которого соединен с выходом второго сумматора 17, третий 19 и четвертый 20 элементы И, первые прямые входы которых соединены соответственно с выходом “меньше” и выходом “больше” седьмого порогового блока 18, второй реверсивный счетчик 21, вход сложения и вход вычитания которого соединены с выходами третьего 19 и четвертого 20 элементов И, соответственно, восьмой 22 и девятый 23 пороговые блоки, выходы которых соединены с первыми инверсными входами третьего 19 и четвертого 20 элементов И, соответственно, и второй исполнительный элемент 24, вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика 21.In addition, the frequency-phase relay contains a frequency-dependent element 13, the input of which is connected to the input of the fourth threshold block 1, and the output is connected to the input of the fifth threshold block 14, the output of which is “less” is connected to the second input of the first adder 2, and the sixth threshold block 15, the input of which is the mains voltage input, the second adder 17, the first input of which is connected to the output “greater” of the fourth threshold block 1, and the second input is connected to the output “less” of the sixth threshold block 15, the seventh threshold block 18, entrance to the second is connected to the output of the second adder 17, the third 19 and fourth 20 elements And, the first direct inputs of which are connected respectively to the output “less” and the output “more” of the seventh threshold unit 18, the second reversible counter 21, the addition input and the subtraction input of which are connected to the outputs of the third 19 and fourth 20 elements And, accordingly, the eighth 22 and ninth 23 threshold blocks, the outputs of which are connected to the first inverse inputs of the third 19 and fourth 20 elements And, respectively, and the second actuator 24, the input of which connected to the output of the second down counter 21.

Частотно-фазовое реле содержит также формирователь 25 коротких импульсов и пятый элемент И 26, при этом, выход первого исполнительного элемента 9 соединен с прямым входом пятого элемента И 26 и с входом формирователя 25 коротких импульсов, выход которого соединен с инверсным входом пятого элемента И 26, выход которого соединен со вторыми инверсными входами третьего 19 и четвертого 20 элементов И, при этом, первый 9 и второй 24 исполнительные элементы содержат, соответственно, десятый 27 и одиннадцатый 28 пороговые блоки, входы и выходы которых являются входами и выходами соответствующих исполнительных элементов.The frequency-phase relay also contains a shaper 25 of short pulses and a fifth element And 26, while the output of the first actuator 9 is connected to the direct input of the fifth element And 26 and the input of the shaper 25 of short pulses, the output of which is connected to the inverse input of the fifth element And 26 the output of which is connected to the second inverse inputs of the third 19 and fourth 20 elements And, in this case, the first 9 and second 24 actuators contain, respectively, the tenth 27 and eleventh 28 threshold blocks, the inputs and outputs of which are I inputs and outputs of the respective actuators.

Пороговые блоки с первого по одиннадцатый могут быть выполнены в виде стандартных компараторов, реверсивные счетчики - по схеме, представленной в [3, стр. 177, 187], делитель 11 - в виде двоичного счетчика. Частотно-зависимый элемент 13 может быть выполнен, например, в виде резонансного контура [2, стр. 52, рис. 1.14].The threshold blocks from the first to the eleventh can be made in the form of standard comparators, reverse counters according to the scheme presented in [3, p. 177, 187], the divider 11 in the form of a binary counter. The frequency-dependent element 13 can be made, for example, in the form of a resonant circuit [2, p. 52, Fig. 1.14].

На фиг.2 представлены следующие временные диаграммы: на фиг.2,а - сигнал U₁ на выходе четвертого порогового блока 1, на фиг.2,б - сигнал U₁₄ на выходе пятого порогового блока 14 при равенстве частоты генератора номинальной частоте (частоте сети), на фиг.2,в - сигнал U₁₄ на выходе пятого порогового блока 14, когда сдвиг частоты генератора приводит к отставанию фазы при прохождении сигнала через частотно-зависимый элемент 13, на фиг.2,г - сигнал U₁₄ на выходе пятого порогового блока 14, когда сдвиг частоты генератора приводит к опережению фазы при прохождении сигнала через частотно-зависимый элемент, на фиг.2,д - сигнал U₂ на выходе первого сумматора 2 (для случая отставания фазы), на фиг.2,е - сигнал Е₆ на выходе первого реверсивного счетчика 6 в аналоговом виде, на фиг.2,ж - сигнал U₂₇ на выходе десятого порогового блока 27.Figure 2 presents the following timing diagrams: in figure 2, a - signal U ₁ at the output of the fourth threshold block 1, figure 2, b - signal U ₁₄ at the output of the fifth threshold block 14 when the generator frequency is equal to the nominal frequency (frequency network), in Fig. 2, c - the signal U ₁₄ at the output of the fifth threshold block 14, when the frequency shift of the generator leads to a phase lag during the passage of the signal through the frequency-dependent element 13, Fig. 2, d - the signal U ₁₄ at the output the fifth threshold block 14, when the frequency shift of the generator leads to phase advance during passage signal through a frequency-dependent element 2, q - ₂ U signal at the output of the first adder 2 (for the case of phase lag) 2, e - ₆ signal E at the output of the first down counter 6 in analog form on figure 2, g - the signal U ₂₇ at the output of the tenth threshold block 27.

Частотно-фазовое реле работает следующим образом.Frequency-phase relay operates as follows.

При включении устройства питание подается на все его элементы в том числе на вход запуска одновибратора 12, который вырабатывается импульс, поступающий на вход установки в начальное состояние первого 6 и второго 21 реверсивных счетчиков и на вход запуска ГТИ 10. Начальное состояние первого 6 и второго 21 реверсивных счетчиков целесообразно устанавливать равным или несколько выше пороговых уровней первого 9 и второго 24 исполнительных элементов Uиэ, соответственно. На входы четвертого порогового блока 1 и частотно-зависимого элемента 13, которые являются входом напряжения генератора, поступает, например, напряжение внешнего генератора, включаемого в сеть. Частотно-зависимый элемент 13 производит сдвиг по фазе входного сигнала пропорционально отклонению частоты входного напряжения от номинальной частоты (частоты сети). На выходе четвертого порогового блока 1 формируется сигнал логической единицы при положительной полуволне напряжения внешнего генератора (фиг.2,а), а на выходе пятого порогового блока 14 сигнал логической единицы при отрицательной полуволне напряжения генератора (фиг.2,б, в, г), который под влиянием частотно-зависимого элемента 13 может совпадать, опережать или отставать по фазе в зависимости от величины и знака отклонения от частоты генератора от номинальной частоты (частоты сети). Сигналы с выходов пятого 14 и четвертого 1 пороговых блоков поступают на вход первого сумматора 2, формирующего суммарный сигнал (фиг.2д). Этот сигнал сравнивается в первом пороговом блоке 3 с опорным уровнем Uoп. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе “больше” первого порогового блока 3, в противном случае - на его выходе “меньше”. В первом случае импульсы ГТИ 10 через второй элемент И 5 поступают на вход вычитания первого реверсивного счетчика 6, во втором случае - импульсы ГТИ 10 после снижения частоты импульсов в делителе 11 через первый элемент И 4 поступают на его вход сложения (фиг.2,б). В результате, при увеличении амплитуды выходного сигнала сумматора 2 выше уровня Uoп, что соответствует расфазировке сигналов на выходах четвертого 1 и пятого 14 пороговых блоков, сигнал на выходе реверсивного счетчика 6 относительно быстро станет ниже порогового уровня U_иэ9 первого исполнительного элемента 9, что приведет к формированию на выходе десятого порогового блока 27 уровня логической единицы и срабатыванию, например, замыкающего контакта реле контроля частоты внешнего генератора.When the device is turned on, power is supplied to all its elements, including the start input of the one-shot 12, which generates a pulse that goes to the installation input in the initial state of the first 6 and second 21 reverse counters and to the start input of the GTI 10. The initial state of the first 6 and second 21 it is advisable to set up reversible counters equal to or slightly higher than the threshold levels of the first 9 and second 24 actuators Uie, respectively. The inputs of the fourth threshold block 1 and the frequency-dependent element 13, which are the input of the generator voltage, receive, for example, the voltage of an external generator connected to the network. The frequency-dependent element 13 produces a phase shift of the input signal in proportion to the deviation of the frequency of the input voltage from the nominal frequency (mains frequency). The output of the fourth threshold block 1 generates a signal of a logical unit with a positive half-wave voltage of the external generator (Fig. 2, a), and the output of the fifth threshold block 14 produces a signal of a logical unit with a negative half-wave of voltage of the generator (Fig. 2, b, c, d) , which, under the influence of a frequency-dependent element 13, may coincide, be ahead or lag behind in phase depending on the magnitude and sign of the deviation from the generator frequency from the nominal frequency (mains frequency). The signals from the outputs of the fifth 14 and fourth 1 threshold blocks are fed to the input of the first adder 2, forming the total signal (fig.2d). This signal is compared in the first threshold block 3 with the reference level Uo. If the voltage is greater than the reference level, then the level of the logic unit is formed at the output “more” than the first threshold block 3, otherwise, at the output it is “less”. In the first case, the pulses of the GTI 10 through the second element And 5 go to the input of the subtraction of the first reversible counter 6, in the second case, the pulses of the GTI 10 after reducing the frequency of pulses in the divider 11 through the first element And 4 are fed to its addition input (figure 2, b ) As a result, with an increase in the amplitude of the output signal of adder 2 above the level of Uo, which corresponds to the out-of-phase signals at the outputs of the fourth 1 and fifth 14 threshold blocks, the signal at the output of the reverse counter 6 relatively quickly becomes lower than the threshold level U and _{9 of the} first actuator 9, which leads to the formation at the output of the tenth threshold block 27 of the level of the logical unit and the operation, for example, the closing contact of the frequency control relay of the external generator.

Второй 7 и третий 8 пороговые блоки обеспечивают устойчивость работы частотно-фазового реле. При длительной работе в нормальном режиме, когда частота внешнего генератора находится в допустимых пределах, они не позволяют превысить максимально заданный уровень сигнала Uп+ первого реверсивного счетчика, при недопустимо большом отклонении частоты от номинального значения - не позволяют стать меньше минимально заданного уровня сигнала Uп-. Аналогично работают восьмой 22 и девятый 23 пороговые блоки относительно второго реверсивного счетчика 21.The second 7 and third 8 threshold blocks ensure the stability of the frequency-phase relay. During prolonged operation in normal mode, when the frequency of the external oscillator is within acceptable limits, they do not allow to exceed the maximum specified signal level Uп + of the first reversible counter, while the frequency deviation from the nominal value is unacceptably large - they do not allow to become less than the minimum specified signal level Uп-. The eighth 22 and ninth 23 threshold blocks operate in a similar manner with respect to the second reverse counter 21.

Кроме того, на вход шестого порогового блока 15 поступает, например, напряжение сети, с фазой которого должен быть согласован внешний генератор. На выходе шестого порогового блока 15 формируется сигнал логической единицы при отрицательной полуволне напряжения сети. Следовательно, на его выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов, аналогичная последовательности на выходе пятого порогового блока 14 (фиг.2б, в, г), которая может совпадать, опережать или отставать по фазе (с учетом сдвига на полупериод) от фазы напряжения генератора. Сигналы с выходов шестого 15 и четвертого 1 пороговых блоков поступают на вход второго сумматора 17, формирующего суммарный сигнал, аналогичный сигналу фиг.2,е. Этот сигнал сравнивается в седьмом пороговом блоке 3 с опорным уровнем Uoп. Если напряжение больше опорного уровня, то уровень логической единицы формируется на выходе “больше” первого порогового блока 3, в противном случае - на его выходе “меньше”. В первом случае импульсы ГТИ 10 через четвертый элемент И 20 поступают на вход вычитания второго реверсивного счетчика 21, во втором случае - импульсы ГТИ 10 после снижения частоты импульсов в делителе 11 через третий элемент И 19 поступают на вход сложения счетчика 21. При этом, импульсы ГТИ 10 могут проходить через третий 19 и четвертый 20 элементы И только при наличии уровня логического нуля на выходе первого исполнительного элемента 9, что возможно при отклонении частоты генератора в только допустимых пределах относительно номинальной частоты. Тогда, при увеличении амплитуды выходного сигнала второго сумматора 17 выше уровня Uoп, что соответствует существенной расфазировке сигналов на выходах четвертого 1 и шестого 15 пороговых блоков, сигнал на выходе второго реверсивного счетчика 21 относительно быстро станет ниже порогового уровня U_иэ24 второго исполнительного элемента 24, что приведет к формированию на выходе одиннадцатого порогового блока 28 уровня логической единицы и срабатыванию, например, замыкающего контакта реле контроля разности фаз сети и внешнего генератора.In addition, the input of the sixth threshold block 15 receives, for example, the mains voltage, the phase of which must be matched by an external generator. At the output of the sixth threshold block 15, a signal of a logical unit is formed with a negative half-wave of the network voltage. Therefore, at its output, a sequence of rectangular pulses is formed, similar to the sequence at the output of the fifth threshold block 14 (Fig.2b, c, d), which can coincide, be ahead or lag in phase (taking into account a half-cycle shift) from the generator voltage phase. The signals from the outputs of the sixth 15 and fourth 1 threshold blocks are fed to the input of the second adder 17, forming a total signal similar to the signal of figure 2, e. This signal is compared in the seventh threshold block 3 with the reference level Uo. If the voltage is greater than the reference level, then the level of the logical unit is formed at the output “more” than the first threshold block 3, otherwise, at its output “less”. In the first case, the pulses of the GTI 10 through the fourth element And 20 go to the input of the subtraction of the second reversible counter 21, in the second case, the pulses of the GTI 10 after reducing the frequency of pulses in the divider 11 through the third element And 19 are fed to the input of the addition of the counter 21. Moreover, the pulses GTI 10 can pass through the third 19 and fourth 20 elements And only if there is a logic zero level at the output of the first actuator 9, which is possible when the generator frequency deviates within only the permissible limits relative to the nominal frequency. Then, with an increase in the amplitude of the output signal of the second adder 17 above the level of Uоп, which corresponds to a significant misphasing of the signals at the outputs of the fourth 1 and sixth 15 threshold blocks, the signal at the output of the second reversible counter 21 will relatively quickly become lower than the threshold level U _{é24 of the} second actuator 24, which will lead to the formation of the logical unit level at the output of the eleventh threshold block 28 and the triggering, for example, of the make contact of the phase difference relay of the network and the external generator.

При возможных кратковременных сбоях частоты генератора, что приводит, в частности, к возникновению кратковременного импульса логической единицы на выходе первого исполнительного элемента 9, по переднему фронту этого импульса формирователь 25 коротких импульсов (срабатывающий по переднему фронту на входе) сформирует короткий импульс (длительность которого задается разрешенной длительностью рассогласования частот генератора и сети), который подается на инверсный вход пятого элемента И 26. Следовательно, на вторые инверсные входы третьего 19 и четвертого 20 элементов И будет по прежнему поступать уровень логического нуля, что устранит кратковременный сбой оценке разности фаз генератора и сети во втором реверсивном счетчике 21 из-за кратковременного сбоя частоты генератора. Если сбой частоты генератора превысит разрешенную длительность рассогласования частот генератора и сети, то на выходе пятого элемента И 26 будет восстановлен уровень логической единицы, который при подаче на вторые инверсные входы третьего 19 и четвертого 20 элементов И, остановит оценку разности фаз.In case of possible short-term malfunctions of the generator frequency, which leads, in particular, to the appearance of a short-term pulse of a logic unit at the output of the first actuating element 9, a short impulse (triggered by a leading edge at the input) at the leading edge of this pulse will generate a short pulse (the duration of which is specified the allowed duration of the frequency mismatch between the generator and the network), which is fed to the inverse input of the fifth element And 26. Therefore, to the second inverse inputs of the third about 19 and the fourth 20 elements And the logic zero level will continue to arrive, which will eliminate a short-term failure in estimating the phase difference of the generator and the network in the second reversible counter 21 due to a short-term frequency generator failure. If the generator frequency failure exceeds the allowed duration of the frequency mismatch between the generator and the network, then the output of the fifth AND 26 element will restore the level of the logical unit, which, when the third 19 and fourth 20 I elements are fed to the second inverse inputs, will stop the phase difference estimate.

Тем самым расширяются функциональные возможности устройства, поскольку оно реагирует как на отклонение частоты генератора от номинальной, так и на отклонение фазы относительно фазы сети, а также повышается его помехоустойчивость, т.к. устраняется влияние кратковременных сбоев частоты генератора.Thereby expanding the functionality of the device, since it responds both to the deviation of the generator frequency from the nominal, and to the phase deviation relative to the phase of the network, and also increases its noise immunity, because eliminates the effect of short-term generator frequency malfunctions.

Источники информацииSources of information

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. 35.10.1. 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).

3. Букреев и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Советское радио, 1975.3. Bukreev and others. Microelectronic circuits of digital devices. - M .: Soviet Radio, 1975.

Claims

Frequency-phase relay containing the first actuator, the shaper of short pulses and the frequency-dependent element, characterized in that the elements And are introduced from the first to fifth, first and second adders, the first and second reversible counters, one-shot, threshold blocks from the first to ninth , the second actuator and a series-connected clock generator and a frequency divider, while the input of the frequency-dependent element is the voltage input of the generator and is connected to the input of the fourth threshold lock, the "More" output of which is connected to the first inputs of the first and second adders, the output of the frequency-dependent element is connected to the input of the fifth threshold block, the "Less" output of which is connected to the second input of the first adder, the output of which is connected to the input of the first threshold block, inputs addition and subtraction of the first reversible counter are connected to the outputs of the first and second elements And, accordingly, the first direct input of the first element And is connected to the output “Less” of the first threshold block, with the output “More” of which is connected n is the first direct input of the second element And, the second direct input of the first element And is connected to the output of the frequency divider, and the second direct input of the second element And is connected to the output of the clock, the output of the first reverse counter is connected to the input of the first actuator and to the inputs of the second and third threshold blocks, the output “More” of the second threshold block and the output “Less” of the third threshold block are connected to the inverse inputs of the first and second elements And, accordingly, the output of the single-vibrator is connected to the inputs initial state of the first and second reversible counters and with the start input of the clock generator, and the input of the single-shot is the input of the start of the frequency-phase relay, the input of the sixth threshold block is the input of the mains voltage, and the output is connected to the second input of the second adder, the output of which is connected to the input of the seventh threshold block, the inputs of addition and subtraction of the second reverse counter are connected to the outputs of the third and fourth elements And, respectively, the first direct input of the third element And is connected inen with the output “Less” of the seventh threshold block, with the output “More” of which the first direct input of the fourth element And is connected, the second direct input of the third element And is connected to the output of the frequency divider, and the second direct input of the fourth element And is connected to the output of the clock the output of the second reversible counter is connected to the input of the second actuator and to the inputs of the eighth and ninth threshold blocks, the output is “More” of the eighth threshold block and the output of “Less” of the ninth threshold block is connected to the first with the linear inputs of the third and fourth elements And, accordingly, the output of the first actuating element is connected to the direct input of the fifth element And and to the input of the shaper, the output of which is connected to the inverse input of the fifth element And, the output of which is connected to the second inverse inputs of the third and fourth elements And, in addition, the first and second actuating elements are made in the form of, respectively, the ninth and eleventh threshold blocks, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the corresponding actuating elements, and the frequency-dependent element performs a phase shift of the input signal in proportion to the deviation of its frequency from the nominal corresponding to the network frequency.