устройство для сравнения фаз
Классы МПК: | G01R25/00 Устройства для измерения фазового угла между напряжениями или токами H02H3/38 реагирующие как на напряжение, так и на ток; реагирующие на фазовый угол между напряжением и током |
Автор(ы): | Пастухов В.С. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Читаэнерго" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-08-02 публикация патента:
27.11.1997 |
Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при выполнении устройств релейной защиты и автоматики энергосистем, например, реле мощности или сопротивления. Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство, содержащее блок формирования прямоугольных импульсов из сравниваемых величин 1, состоящий из двух формирователей 2 и 3, входы и выходы которых являются входами и выходами блока, два мажоритарных элемента 4 и 5 с обратной связью по первым входам и объединенными по признаку одноименности вторыми и третьими входами, один из которых инверсный, причем эти объединенные входы попарно подключены к выходам блока формирования прямоугольных импульсов, дополнительно введен четырехвходовый элемент типа "Исключающее ИЛИ" 6, входы которого попарно подключены к выходам блока формирования и мажоритарных элементов, а выход служит выходом устройства. Кроме того, в блок формирования прямоугольных импульсов дополнительно введены два мажоритарных элемента 7 и 8, аналогичных упомянутым выше, причем их объединенные вторые и третьи входы подключены в выходам формирователей блока, а выходы служат выходами блока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Устройство для сравнения фаз, содержащее блок формирования прямоугольных импульсов из сравниваемых величин и два мажоритарных элемента с обратной связью по первым входам и объединенными по признаку одноименности вторыми и третьими входами, один из которых выполнен инверсным, причем эти объединенные входы попарно подключены к выходам блока формирования прямоугольных импульсов, отличающееся тем, что дополнительно введен четырехвходовый логический элемент типа ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого попарно подключены к выходам блока формирования прямоугольных импульсов и мажоритарных элементов, а выход служит выходом устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования прямоугольных импульсов выполнен из двух формирователей и двух мажоритарных элементов с обратной связью по первым входам и объединенными по признаку одноименности вторыми и третьими входами, один из которых выполнен инверсным, причем входы формирователей служат входами блока формирования прямоугольных импульсов, выходами которого являются выходы мажоритарных элементов, чьи объединенные входы попарно подключены к выходам формирователей.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при выполнении устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) энергосистем, например реле мощности или сопротивления. Известно устройство для сравнения фаз двух электрических величин логического типа [1] обладающее малыми временами срабатывания и возврата (до 10 мс), некритичностью к изменению частоты сравниваемых величин, дискретно-потенциальным характером выходного сигнала. Оно содержит блок формирования прямоугольных импульсов и логический блок, выполненный на основе трех RS-триггеров, двух инверторов и двух элементов 2И-НЕ. Недостатком этого устройства является его высокая чувствительность к помехам, возникающим в моменты, близкие к моментам перехода сравниваемых величин через ноль. Такие помехи длительностью менее 1 мс запоминаются выходным RS-триггером на время до 10 мс в зависимости от угла между входными величинами, вследствие чего устройство ложно срабатывает. Известны также устройства для сравнения фаз [2, 3] логического типа, обладающие повышенной помехоустойчивостью в сравнении с предыдущими при сохранении его достоинств. Эти устройства содержат блок формирования прямоугольных импульсов из сравниваемых величин, два трехвходовых мажоритарных элемента с обратной связью, последовательно включенные сумматор и формирователь модуля, выход которого служит выходом устройства. При этом входы сумматора подключены попарно к выходам блока формирования прямоугольных импульсов и мажоритарных элементов, а объединенные вторые и объединенные третьи входы последних подключены к первому и второму выходам блока формирователя прямоугольных импульсов. Отличие устройств, приведенных в [2] и [3] заключается только в выполнении блока формирования прямоугольных импульсов, определяющего разные уровни помехоустойчивости и быстроты срабатывания. В первом случае выше быстрота срабатывания, но хуже помехоустойчивость, во втором наоборот. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для сравнения фаз, приведенное в [2] Его блок формирования прямоугольных импульсов состоит из двух формирователей, входы и выходы которых являются входами и выходами блока. Недостатками устройства являются ограниченная точность работы и надежность схемы. Первый недостаток связан с реализацией аналоговых операций (суммирование, формирование модуля) над логическими сигналами (прямоугольными импульсами). Логические сигналы имеют два уровня: верхний, обозначаемый 1, и нижний 0, причем этим уровням соответствуют два различных диапазона напряжений. Конкретные значения напряжений в каждом диапазоне носят случайный характер и могут отличаться друг от друга. Например, в известном устройстве [2, фиг. 1] логическим уровням 1 и 0 соответствуют напряжения![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097005/177.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097005/177.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097005/177.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097005/177.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097005/177.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097085/981.gif)
Сравниваемые синусоидальные величины e1 и e2 поступают на входы блока 1 и преобразуются посредством формирователей 2 и 3 в импульсные логические сигналы U2 и U3, присутствующие на выходах блока 1 в виде U1.1 и U1.2. При этом уровень 1 сигнала U2(U1.1) возникает при положительной величине e1, а уровень 0 при отрицательной. Аналогичная зависимость имеет место также между U3(U1.2) и e2. Она легко реализуема, например, с помощью нуль-индикаторов в качестве формирователей 2 и3. Сигналы U1.1 и U1.2 поступают на входы мажоритарных элементов 4 и 5, реализующие следующие логические функции:
U4 U1.1
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/2097776-2t.gif)
При этом сигнал U4 всегда равен тону сигналов U1.2 и U1.2, который отстает на фазе. По тому же признаку сигнал U5 может быть равен сигналу
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/2097776-3t.gif)
U6= U1.1
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/8853.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/8853.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/8853.gif)
Согласно (3) сигнал U6 на выходе элемента 6 имеет уровень 0 при четном или нулевом значении суммы входных логических сигналов и имеет уровень 1 при нечетном значении этой суммы. Первый уровень U6 соответствует изменению фазового сдвига
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097085/981.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097085/960.gif)
Следует заметить, что устройство работоспособно независимо от того, какой из входов (2 или 3) и какого из элементов (4 или 5) выполнен инверсным. При этом могут только поменяться местами логические уровни U6 для упомянутых диапазонов v
Второй вариант функциональной схемы устройства (фиг. 2) отличается от первого (фиг. 1) только тем, что в блоке 1 дополнительно введены мажоритарные элементы 7 и 8, аналогичные 4 и 5 и реализующие такие же логические функции:
U7 U1.1 U2
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097021/183.gif)
![устройство для сравнения фаз, патент № 2097776](/images/patents/375/2097776/2097776-4t.gif)
Благодаря этим операциям несколько повышается помехоустойчивость устройства, но снижается его быстродействие [3]
Работа остальных блоков схемы описана выше (функции (1) (3)) и поясняется временными диаграммами на фиг. 2. Таким образом, выполнение устройства только на логических элементах позволяет повысить точность работы и надежность схемы за счет ее упрощения.
Класс G01R25/00 Устройства для измерения фазового угла между напряжениями или токами
Класс H02H3/38 реагирующие как на напряжение, так и на ток; реагирующие на фазовый угол между напряжением и током