RU2447535C1

RU2447535C1 - Beat frequency relay

Info

Publication number: RU2447535C1
Application number: RU2010138935/07A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Васильевич Борисов (RU); Эдуард Васильевич Борисов; Руслан Сергеевич Явтушенко (RU); Руслан Сергеевич Явтушенко; Владимир Юрьевич Анисимов (RU); Владимир Юрьевич Анисимов; Геннадий Геннадиевич Молоканов (RU); Геннадий Геннадиевич Молоканов
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: beat frequency relay contains three RS-triggers, two AND elements, four OR elements, pulse counter, clock-pulse generator, single-trip trigger, six threshold logic units.

EFFECT: improvement of operation accuracy.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле частоты биений в устройствах автоматического повторного включения с контролем синхронизма линий с двухсторонним питанием.The invention relates to electrical engineering and can be used as a beat frequency relay in devices for automatic re-activation with synchronism control of lines with two-way power.

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 частоты биений.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow it to be used as a beat frequency relay.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее преобразователь, первый и второй дифференцирующие усилители, первый и второй сумматоры, первый и второй пороговые блоки, элемент И, выход которого является выходом устройства, блок запрета, узел блокировки, уравнитель частот с соответствующими связями [2].The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a converter, first and second differentiating amplifiers, first and second adders, first and second threshold blocks, an And element, the output of which is an output of the device, a ban block, a blocking block, a blocking block, an equalizer with corresponding connections [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, обусловленная наличием первого и второго дифференцирующих усилителей и использования формируемых ими сигналов для определения момента времени замыкания внешних контактов.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low accuracy due to the presence of the first and second differentiating amplifiers and the use of the signals generated by them to determine the instant of closure of external contacts.

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 элемент И, выход которого является выходом реле частоты биений, а также первый и второй пороговые блоки, введены третий, четвертый и пятый пороговые блоки, входы которых соединены с входами первого и второго пороговых блоков и с входом реле частоты биений, шестой пороговый блок, выход «больше» которого соединен с первым входом первого элемента И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом «равно» первого порогового блока, а R-вход соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом «равно» четвертого порогового блока, а R-вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ, третий RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом «равно» третьего порогового блока и с первым входом второго элемента ИЛИ, а R-вход соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй элемент И, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего RS-триггера, регистр памяти, выход которого соединен с входом шестого порогового блока, счетчик импульсов, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход соединен с информационным входом регистра памяти, четвертый элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика импульсов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с четвертым входом второго элемента И, а также одновибратор, вход подачи питания которого является входом запуска реле частоты биений, а выход соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, со вторыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ, с первым входом четвертого элемента ИЛИ и с входом установки в ноль регистра памяти, тактовый вход которого соединен со вторыми входами четвертого и первого элементов ИЛИ и с выходом «равно» второго порогового блока, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом «равно» пятого порогового блока и со вторым входом третьего элемента ИЛИ.This technical result is achieved in that a third, fourth and fifth threshold blocks are introduced into the device containing the first AND element, the output of which is the output of the beat frequency relay, as well as the first and second threshold blocks, the inputs of which are connected to the inputs of the first and second threshold blocks and with the input of the beat frequency relay, the sixth threshold block, the output of "greater than" is connected to the first input of the first AND element, the first, second and third OR elements, the first RS-trigger, the S-input of which is connected to the output "equal to" the first threshold block, and the R-input is connected to the output of the first OR element, the second RS-flip-flop, the S-input of which is connected to the output “equals” the fourth threshold block, and the R-input is connected to the output of the second OR-element, the third RS-flip-flop, S- the input of which is connected to the output “equals” the third threshold block and to the first input of the second OR element, and the R-input is connected to the output of the third OR element, the second AND element, the first, second, and third inputs of which are connected to the outputs of the first, second, and third RS-trigger, a memory register whose output is connected to I the sixth threshold block, a pulse counter, the information input of which is connected to the output of the second AND element, and the output is connected to the information input of the memory register, the fourth OR element, whose output is connected to the zero input of the pulse counter, a clock generator, the output of which is connected to the fourth input of the second element And, as well as a single vibrator, the input of the power supply of which is the start input of the beat frequency relay, and the output is connected to the start input of the clock generator, with the second inputs the first, second, and third OR elements, with the first input of the fourth OR element and with the input to zero in the memory register, the clock input of which is connected to the second inputs of the fourth and first OR elements and with the output “equal” to the second threshold block, while the second input of the first And element is connected to the output of "equal to" the fifth threshold block and to the second input of the third OR element.

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

Реле частоты биений (фиг.1) содержит первый элемент И 1, выход которого является выходом реле частоты биений, а также первый 2, второй 3 третий 4, четвертый 5 и пятый 6 пороговые блоки, входы которых объединены и являются входом реле частоты биений, шестой 7 пороговый блок; выход «больше» которого соединен с первым входом первого элемента И 1, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы ИЛИ, первый RS-триггер 11, S-вход которого соединен с выходом «равно» первого порогового блока 2, a R-вход соединен с выходом первого элемента ИЛИ 8, второй RS-триггер 12, S-вход которого соединен с выходом «равно» четвертого порогового блока 5, а R-вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ 9, третий RS-триггер 13, S-вход которого соединен с выходом «равно» третьего порогового блока 4 и с первым входом второго элемента ИЛИ 9, а R-вход соединен с выходом третьего элемента ИЛИ 10.The beat frequency relay (FIG. 1) contains the first element And 1, the output of which is the output of the beat frequency relay, as well as the first 2, second 3, third 4, fourth 5 and fifth 6 threshold blocks, the inputs of which are combined and are the input of the beat frequency relay, sixth 7 threshold block; the output “greater” of which is connected to the first input of the first AND element 1, the first 8, the second 9 and the third 10 OR elements, the first RS-trigger 11, the S-input of which is connected to the output “equal” to the first threshold block 2, a R-input connected to the output of the first element OR 8, the second RS-trigger 12, the S-input of which is connected to the output "is equal" to the fourth threshold unit 5, and the R-input is connected to the output of the second element OR 9, the third RS-trigger 13, S-input which is connected to the output "equals" the third threshold block 4 and to the first input of the second element OR 9, and the R-input is connected to the output m of the third OR gate 10.

Реле частоты биений содержит также второй элемент И 14, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого 11, второго 12 и третьего 13 RS-триггера, регистр 15 памяти, выход которого соединен с входом шестого порогового блока 7, счетчик 16 импульсов, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента И 14, а выход соединен с информационным входом регистра 15 памяти.The beat frequency relay also contains a second element And 14, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the first 11, second 12 and third 13 of the RS flip-flop, memory register 15, the output of which is connected to the input of the sixth threshold block 7, pulse counter 16 the information input of which is connected to the output of the second element And 14, and the output is connected to the information input of the memory register 15.

Реле частоты биений, кроме того, содержит четвертый элемент ИЛИ 17, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика 16 импульсов, генератор 18 тактовых импульсов, выход которого соединен с четвертым входом второго элемента И 14, а также одновибратор 19, вход подачи питания которого является входом запуска реле частоты биений, а выход соединен с входом запуска генератора 18 тактовых импульсов, со вторыми входами первого 8, второго 9, и третьего 10 элементов ИЛИ, с первым входом четвертого элемента ИЛИ 17 и с входом установки в ноль регистра 15 памяти, тактовый вход которого соединен со вторыми входами четвертого 17 и первого 8 элементов ИЛИ и с выходом «равно» второго порогового блока 3, при этом второй вход первого элемента И 1 соединен с выходом «равно» пятого порогового блока 6 и со вторым входом третьего элемента ИЛИ 10.The beat frequency relay, in addition, contains a fourth OR element 17, the output of which is connected to the zero input of the pulse counter 16, a clock pulse generator 18, the output of which is connected to the fourth input of the second AND element 14, as well as a single vibrator 19, whose power supply input is the start input of the beat frequency relay, and the output is connected to the start input of the generator 18 clock pulses, with the second inputs of the first 8, second 9, and third 10 OR elements, with the first input of the fourth element OR 17 and with the installation input to zero register 1 5 memory, the clock input of which is connected to the second inputs of the fourth 17 and first 8 elements OR and with the output “equal” to the second threshold block 3, while the second input of the first element And 1 is connected to the output “equal” to the fifth threshold block 6 and with the second input third element OR 10.

На фиг.2 представлены временные диаграммы входного напряжения реле частоты биений, где U_П4, U_П2, U_П3, U_П4 - пороги срабатывания первого 2, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 пороговых блоков, t_4-2 - интервал времени, определяющий скорость изменения напряжения, которая характеризует разность частот, t_к - время контроля, превышение которого позволяет осуществить включение внешнего выключателя в конце периода биений.Figure 2 presents the timing diagrams of the input voltage of the beat frequency relay, where U _P4 , U _P2 , U _P3 , U _P4 are the thresholds of the first 2, second 3, third 4 and fourth 5 threshold blocks, t _4-2 is the time interval, determining the rate of voltage change, which characterizes the frequency difference, t _to - control time, exceeding which allows you to turn on the external switch at the end of the beat period.

Реле частоты биений работает следующим образом.The beat frequency relay operates as follows.

При запуске одновибратора 19 происходит запуск генератора 18 тактовых импульсов (ГТИ), обнуление содержимого регистра 15 памяти и установка в нулевое состояние первого 11, второго 12 и третьего RS-триггеров. Первый RS-триггер 11 устанавливается в единичное состояние при срабатывании первого порогового блока 2, второй RS-триггер 12 - при срабатывании четвертого порогового блока 5, а третий RS-триггер 13 - при срабатывании третьего порогового блока 4, когда второй RS-триггер 12 переводится в нулевое состояние. Следовательно, импульсы ГТИ 18 могут поступить на счетный (информационный) вход счетчика 16 импульсов только в интевале времени, когда входное напряжение будет находится между U_П4 и U_П2, т.е. в интервале времени t_4-2, определяющем скорость изменения напряжения, которая характеризует разность частот. По сигналу с выхода второго порогового блока 3 одержимое счетчика 16 импульсов переписывается в регистр 15 памяти, после чего через малую задержку в четвертом элементе ИЛИ 17 содержимое счетчика 16 обнуляется. Сигнал регистра 15 памяти сравнивается с порогом t_к, характеризующем время контроля, превышение которого позволяет осуществить включение внешнего выключателя в конце периода биений. При появлении на выходе «больше» шестого порогового блока 7 уровня логической единицы импульс с выхода пятого порогового блока в момент времени, соответствующего концу периода биений, проходит через первый элемент И на выход реле частоты биений для использования в качестве сигнала на включение внешнего выключателя.When you start the single-shot 19, the clock generator 18 (GTI) is started, the contents of the memory register 15 are reset and the first 11, second 12 and third RS flip-flops are set to zero. The first RS trigger 11 is set to a single state when the first threshold block 2 is triggered, the second RS trigger 12 when the fourth threshold block 5 is triggered, and the third RS trigger 13 when the third threshold block 4 is triggered, when the second RS trigger 12 is translated to zero state. Therefore, the pulses of the GTI 18 can be received at the counting (information) input of the counter 16 pulses only in the time interval when the input voltage is between U _П4 and U _П2 , i.e. in the time interval t _4-2 , which determines the rate of change of voltage, which characterizes the difference in frequencies. The signal from the output of the second threshold block 3 obsessed with the counter 16 pulses is written to the memory register 15, after which, after a short delay in the fourth element OR 17, the contents of the counter 16 are reset. The signal of the memory register 15 is compared with a threshold t _k characterizing the monitoring time, the excess of which allows the external switch to be turned on at the end of the beat period. When the output exceeds the sixth threshold block 7 of the logical unit level, the pulse from the output of the fifth threshold block at the time corresponding to the end of the beat period passes through the first AND element to the output of the beat frequency relay for use as a signal to turn on the external switch.

Таким образом, в предложенном техническом решении повышается точность работы, поскольку исключается необходимость дифференцирования входного напряжения, что сопровождается искажениями сигнала и снижением точности работы устройства.Thus, in the proposed technical solution, the accuracy increases, since the need to differentiate the input voltage is eliminated, which is accompanied by signal distortion and a decrease in the accuracy of the device.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

[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, v.2. Electrical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimov et al. - M .: MEI Publishing House, 1998, p. 390, Fig. 35.10.

[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.355, рис.12.13 (прототип).[2] Andreev V.A. Relay protection and automation of power supply systems. - M .: Higher school, 1991, p. 355, fig. 12.13 (prototype).

Claims

The beat frequency relay containing the first element And, the output of which is the output of the beat frequency relay, as well as the first and second threshold blocks, characterized in that the third, fourth and fifth threshold blocks are introduced, the inputs of which are connected to the inputs of the first and second threshold blocks and the input of the beat frequency relay, the sixth threshold block, the output of "greater than" which is connected to the first input of the first AND element, the first, second and third OR elements, the first RS-trigger, the S-input of which is connected to the output "equal to" the first threshold block, and R input nen with the output of the first OR element, the second RS-trigger, the S-input of which is connected to the output equal to the fourth threshold unit, and the R-input is connected to the output of the second OR element, the third RS-trigger, the S-input of which is connected to the output " equals "the third threshold block and with the first input of the second OR element, and the R-input is connected to the output of the third OR element, the second AND element, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the first, second and third RS-flip-flops, memory register whose output is connected to the input of the sixth threshold of the second block, a pulse counter, the information input of which is connected to the output of the second AND element, and the output is connected to the information input of the memory register, the fourth OR element, whose output is connected to the zero setting of the pulse counter, is a clock generator whose output is connected to the fourth input the second element And, as well as a one-shot, the input of the power supply of which is the start input of the beat frequency relay, and the output is connected to the start input of the clock pulse generator, with the second inputs of the first, second and t of the third OR elements, with the first input of the fourth OR element and with the zero input of the memory register, the clock input of which is connected to the second inputs of the fourth and first OR elements and with the output “equal” to the second threshold block, while the second input of the first AND element is connected to the output is equal to the fifth threshold block and with the second input of the third OR element.