реле сравнения двух электрических величин по модулю

Формула изобретения

Реле сравнения двух электрических величин по модулю, содержащее преобразователь напряжения, преобразователь тока, два выпрямителя, два компаратора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены генератор импульсов, два ключа, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два двоичных счетчика, два регистра памяти, цифровой компаратор, причем выход преобразователя напряжения связан со входом первого выпрямителя, выход преобразователя тока связан со входом второго выпрямителя, выход первого выпрямителя связан со сравниваемым входом первого компаратора, выход второго выпрямителя связан со сравниваемым входом второго компаратора, выход первого компаратора связан с управляющим входом первого ключа и со входом первого формирователя импульсов, выход второго компаратора связан с управляющим входом второго ключа и со входом второго формирователя импульсов, генератор импульсов связан с рабочими входами первого и второго ключей, выход первого ключа связан с суммирующим входом первого счетчика, выход второго ключа связан с суммирующим входом второго счетчика, выход первого формирователя импульсов связан с C-входом первого регистра памяти и через первый элемент задержки с R-входом первого счетчика, выход второго формирователя импульсов связан с C-входом второго регистра памяти и через второй элемент задержки с R-входом второго счетчика, выход первого счетчика связан с D-входом первого регистра памяти, выход второго счетчика связан с D-входом второго регистра памяти, выход первого регистра памяти связан со входом A цифрового компаратора, выход второго регистра памяти связан со входом B цифрового компаратора, выход B > цифрового компаратора является выходом реле.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области релейной защиты и может применяться, в частности, для дистанционной быстродействующей защиты линий электропередач.

Известны реле тока и напряжения [1], реагирующие дифференцированно на величины модулей тока или напряжения соответственно и не способные анализировать соотношение между уровнями данных величин, а также имеющие низкие параметры по быстродействию и помехозащищенности вследствие конструктивных особенностей.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить данные недостатки, повысить быстродействие, точность, помехозащищенность выполняемой операции сравнения двух электрических величин по модулю, в том числе осуществлять масштабное сравнение данных величин. Это достигается тем, что в реле дополнительно введены: генератор импульсов, два ключа, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два двоичных счетчика, два регистра памяти, цифровой компаратор. Причем, выход преобразователя напряжения связан со входом первого выпрямителя, выход преобразователя тока связан со входом второго выпрямителя, выход первого выпрямителя связан со сравниваемым входом первого компаратора, выход второго выпрямителя связан со сравниваемым входом второго компаратора, выход первого компаратора связан с управляющим входом первого ключа и со входом первого формирователя импульсов, выход второго компаратора связан с управляющим входом второго ключа и со входом второго формирователя импульсов, генератор импульсов связан с рабочими входами первого и второго ключей, выход первого ключа связан с суммирующим входом первого счетчика, выход второго ключа связан с суммирующим входом второго счетчика, выход первого формирователя импульсов связан с C-входом первого регистра памяти и через первый элемент задержки с R-входом первого счетчика, выход второго формирователя импульсов связан с C-входом второго регистра памяти и через второй элемент задержки с R-входом второго счетчика, выход первого счетчика связан с D-входом первого регистра памяти, выход второго счетчика связан с D-входом второго регистра памяти, выход первого регистра памяти связан со входом A цифрового компаратора, выход второго регистра памяти связан со входом B цифрового компаратора, выход B> последнего является выходом реле.

На фиг. 1 изображена функциональная схема реле сравнения двух электрических величин по модулю, на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Реле содержит: преобразователь напряжения (1), преобразователь тока (2), два выпрямителя (3, 4), два компаратора (5, 6), генератор импульсов (7), два ключа (8, 9), два формирователя импульсов (10, 11), два элемента задержки (12, 13), два счетчика (14, 15), два регистра памяти (16, 17), цифровой компаратор (18).

Реле работает следующим образом.

Сигнал напряжения поступает на преобразователь напряжения (1), служащий для масштабного преобразования данного сигнала в напряжение, соответствующее входному уровню реле. Сигнал тока поступает на преобразователь тока (2), служащий для масштабного преобразования тока в напряжение, соответствующее входному уровню реле, далее сигнал с выхода преобразователя напряжения поступает на вход первого выпрямителя (3). Сигнал с выхода преобразователя тока поступает на вход второго выпрямителя (4). Выпрямители (3, 4) служат для формирования модулей входных сигналов. Сигнал с выхода первого выпрямителя (фиг. 2, U₁) поступает на сравниваемый вход первого компаратора (5), на сравнивающем его входе находится опорное напряжение U_оп1 (фиг. 2). В случае превышения входным сигналом опорного напряжения, на выходе компаратора формируется импульс, длительностью равный времени данного превышения; сигнал с выхода второго выпрямителя (фиг. 2, U₂) поступает на сравниваемый вход второго компаратора (6), на сравнивающем входе последнего находится опорное напряжение U_оп2 (фиг. 2). В случае превышения входным сигналом опорного напряжения, на выходе компаратора формируется импульс, длительностью равный времени данного превышения. Выход генератора импульсов (7) соединен с рабочими входами ключей (8, 9). Сигнал с выхода первого компаратора (фиг. 2, U_к1) поступает на управляющий вход первого ключа (8) и на вход первого формирователя импульсов (10). Сигнал с выхода второго компаратора (фиг. 2, U_к2) поступает на управляющий вход второго ключа (9) и на вход второго формирователя импульсов (11).

Таким образом, на выходе ключей будут формироваться последовательности импульсов, укладывающиеся во время превышения входными сигналами опорных напряжений. Первая последовательность импульсов поступает с выхода первого ключа на суммирующий вход первого счетчика (14), вторая последовательность импульсов поступает с выхода второго ключа на суммирующий вход второго счетчика (15). Счетчики выполняют подсчет числа поступивших на их суммирующие входы импульсов. Выход первого счетчика связан с входом первого регистра памяти (16), выход второго счетчика связан со входом второго регистра памяти (17). Первый формирователь импульсов (10) по заднему фронту импульса, приходящего с выхода первого компаратора, формирует короткий импульс, поступающий на C-вход первого регистра памяти (16), чем осуществляется запись двоичного числа в регистр памяти, а также данный импульс через первый элемент задержки (12) поступает на R-вход первого счетчика (14), чем осуществляется обнуление счетчика с задержкой времени, необходимой для записи числа в регистр памяти. Второй формирователь импульсов (11) по заднему фронту импульса, приходящего с выхода второго компаратора, формирует короткий импульс, поступающий на C-вход второго регистра памяти (17), чем осуществляется запись двоичного числа в регистр памяти, а также данный импульс через второй элемент задержки (13) поступает на R-вход второго счетчика (15), чем осуществляется обнуление счетчика с задержкой времени, необходимой для записи числа в регистр памяти. В результате в регистры будут записаны двоичные числа, отражающие время превышения входными сигналами опорных напряжений. Далее данные числа поступают на входы A (фиг. 2, U_A) и B (фиг. 2, U_B) цифрового компаратора (18), причем, двоичное число с выхода первого регистра памяти поступает на вход A, а двоичное число с выхода второго регистра памяти - на вход B. В случае превышения числа на входе B над числом, находящимся на входе A, на выходе B> цифрового компаратора формируется импульс, являющийся выходным импульсом реле (фиг. 2, U_вых).

Таким образом, предлагаемое реле сравнения двух электрических величин по модулю позволяет осуществить быстродействующее, точное и помехозащищенное сравнение, в том числе масштабное, двух электрических величин по модулю.

Используемая литература

1. Ванин В.К., Павлов Г.М. Релейная защита на элементах вычислительной техники. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983, с. 180 - 206 с. ил.