RU2216813C1 - Static power relay - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering, power direction relays. SUBSTANCE: static power relay incorporates intermediate transformer, three threshold units, multiplier, reversible counter, storage register, final-control element, intermediate current transformer, pulse-length modulator, OR gate, clock pulse generator, pulse former, sawtooth voltage generator and univibrator. EFFECT: increased operational accuracy. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле направления мощности. The invention relates to electrical engineering and can be used in relay protection devices as a power direction relay.

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 направления мощности. The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality that does not allow using it as a power direction relay.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее промежуточный трансформатор тока, на выходе которого включен широтно-импульсный модулятор, другой вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, промежуточный трансформатор напряжения, к выходу которого подключен амплитудно-импульсный модулятор, другой вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с последовательно соединенным блоком регулировки уставок, интегратор, пороговый блок и исполнительный элемент [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a device containing an intermediate current transformer, the output of which includes a pulse-width modulator, the other input of which is connected to the output of a sawtooth voltage generator, an intermediate voltage transformer, the output of which is connected to an amplitude-pulse modulator, the other input of which connected to the output of a pulse-width modulator, and the output connected to an input of a low-pass filter, the output of which is connected to a series-connected block setting adjustment eye, integrator, threshold block and actuator [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность из-за фазового сдвига в фильтре нижних частот в условиях возможных изменений частоты входного сигнала. The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low accuracy due to a phase shift in the low-pass filter under conditions of possible changes in the frequency of the input signal.

Техническим результатом изобретения является повышение точности. The technical result of the invention is to increase accuracy.

Этот технический результат достигается тем, что устройство, содержащее промежуточный трансформатор напряжения, промежуточный трансформатор тока, последовательно соединенные первый пороговый блок и исполнительный элемент, а также последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и широтно-импульсный модулятор, другой вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, введены второй пороговый блок, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, последовательно соединенные реверсивный счетчик и регистр памяти, выход которого соединен с входом первого порогового блока, последовательно соединенные умножитель, первый вход которого соединен с выходом второго порогового блока, и третий пороговый блок, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, формирователь импульсов по заднему фронту, вход которого соединен с выходом второго порогового блока, а выход - соединен с первым входом элемента ИЛИ и с управляющим входом регистра памяти, а также одновибратор, вход которого соединен с клеммой для подключения сигнала задержки реле, а выход соединен с входами запуска генератора пилообразного напряжения и генератора тактовых импульсов, с входом установки в ноль регистра памяти и со вторым входом элемента ИЛИ, при этом выход широтно-импульсного модулятора соединен со вторым входом умножителя. This technical result is achieved in that the device containing the intermediate voltage transformer, the intermediate current transformer, the first threshold block and the actuating element connected in series, as well as the sawtooth voltage generator and the pulse-width modulator, the other input of which is connected to the output of the intermediate current transformer, a second threshold block is introduced, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage transformer, connected in series e reversible counter and memory register, the output of which is connected to the input of the first threshold block, a multiplier connected in series, the first input of which is connected to the output of the second threshold block, and a third threshold block, the output of which is connected to the control input of the reverse counter, an OR element, the output of which is connected with the installation input at zero of the reverse counter, a clock pulse generator, the output of which is connected to the counting input of the reverse counter, a pulse shaper on the trailing edge, the input of which is inen with the output of the second threshold block, and the output is connected to the first input of the OR element and to the control input of the memory register, as well as a one-shot, the input of which is connected to the terminal for connecting the relay delay signal, and the output is connected to the start inputs of the sawtooth generator and clock generator pulses, with the input set to zero memory register and with the second input of the OR element, while the output of the pulse-width modulator is connected to the second input of the multiplier.

Кроме того, широтно-импульсный модулятор выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, первый и второй входы которого являются, соответственно, первым и вторым входами широтно-импульсного модулятора, и порогового блока, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора. In addition, the pulse-width modulator is made in the form of series-connected subtraction units, the first and second inputs of which are, respectively, the first and second inputs of the pulse-width modulator, and the threshold block, the output of which is the output of the pulse-width modulator.

Кроме того, выход элемента ИЛИ соединен со входом установки в ноль реверсивного счетчика через элемент задержки. In addition, the output of the OR element is connected to the input of the zero counter of the reverse counter through the delay element.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле статическое мощности, на фиг. 2 - широтно-импульсного модулятора, на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие их работу. In FIG. 1 is an electrical block diagram of a static power relay; FIG. 2 - pulse-width modulator, figure 3 - timing diagrams explaining their work.

Реле направления мощности (фиг.1) содержит последовательно соединенные промежуточный трансформатор 1 напряжения, второй пороговый блок 2, умножитель 3 и третий пороговый блок 4, последовательно соединенные реверсивный счетчик 5, управляющий вход которого соединен с выходом третьего порогового блока 4, регистр 6 памяти, первый пороговый блок 7 и исполнительный элемент 8, последовательно соединенные промежуточный трансформатор 9 тока и широтно-импульсный модулятор 10, выход которого соединен со вторым входом умножителя 3, элемент ИЛИ 11, выход которого соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика 5, генератор 12 тактовых импульсов (ГТИ), выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5, формирователь 13 импульсов по заднему фронту, вход которого соединен с выходом второго порогового блока 2, а выход - соединен с первым входом элемента ИЛИ 11 и с управляющим входом регистра 6 памяти, а также генератор пилообразного напряжения 14, выход которого соединен с соответствующим входом широтно-импульсного модулятора 10, и одновибратор 15, вход которого соединен с клеммой для подключения сигнала задержки реле, а выход соединен с входами запуска генератора 14 пилообразного напряжения и генератора 12 тактовых импульсов, с входом установки в ноль регистра 6 памяти и со вторым входом элемента ИЛИ 11. The power direction switch (Fig. 1) contains a series-connected intermediate voltage transformer 1, a second threshold block 2, a multiplier 3 and a third threshold block 4, a reversible counter 5 connected in series, the control input of which is connected to the output of the third threshold block 4, a memory register 6, the first threshold unit 7 and the actuator 8, connected in series with an intermediate current transformer 9 and a pulse-width modulator 10, the output of which is connected to the second input of the multiplier 3, the OR element 11, the output to of which is connected to the installation input to zero of the reverse counter 5, the clock generator 12 (GTI), the output of which is connected to the counting input of the reverse counter 5, the pulse shaper 13 on the trailing edge, the input of which is connected to the output of the second threshold block 2, and the output is connected with the first input of the OR element 11 and with the control input of the memory register 6, as well as a sawtooth voltage generator 14, the output of which is connected to the corresponding input of the pulse-width modulator 10, and a one-shot 15, the input of which is connected to the terminals minutes to connect the relay delay signal, and an output connected to the trigger inputs of the generator 14 and the sawtooth generator 12, clock pulses to the input of setting to zero the register and the memory 6 to a second input of the OR element 11.

Широтно-импульсный модулятор 10 (фиг. 2) содержит блок 16 вычитания, первый и второй входы которого являются, соответственно, первым и вторым входами широтно-импульсного модулятора 10 и порогового блока 17, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора 10. The pulse-width modulator 10 (Fig. 2) contains a subtraction unit 16, the first and second inputs of which are, respectively, the first and second inputs of the pulse-width modulator 10 and the threshold block 17, the output of which is the output of the pulse-width modulator 10.

На фиг.3 представлены временные диаграммы следующих сигналов:
фиг. 3, а - на выходе промежуточного трансформатора 9 тока (U9) и генератора 14 пилообразного напряжения;
фиг.3,б - на выходе широтно-импульсного модулятора U10;
фиг.3,в - на выходе промежуточного трансформатора 1 напряжения U1;
фиг.3,г - на выходе второго порогового блока 2 U2;
фиг.3,д - на выходе умножителя 3 U3;
фиг.3,е - на выходе реверсивного счетчика 5 U5;
фиг. 3, ж - на выходе регистра 6 памяти U6 и первого порогового блока 7 U7.Figure 3 presents the timing diagrams of the following signals:
FIG. 3, a - at the output of an intermediate current transformer 9 (U9) and a sawtooth voltage generator 14;
figure 3, b - at the output of a pulse-width modulator U10;
figure 3, in the output of the intermediate transformer 1 voltage U1;
figure 3, g - at the output of the second threshold block 2 U2;
figure 3, d - at the output of the multiplier 3 U3;
figure 3, e - at the output of the reverse counter 5 U5;
FIG. 3, g - at the output of the register 6 of the memory U6 and the first threshold block 7 U7.

Промежуточные трансформаторы 1 и 9 могут быть выполнены аналогично прототипу, второй 2 и третий 4 пороговые блоки, а также пороговый блок 10 - в виде аналоговых компараторов, первый пороговый блок - в виде цифрового компаратора. Формирователь 13 формирует одиночный импульс при переходе входного сигнала с уровня логической единицы на уровень логического нуля. Исполнительный элемент 8 представляет собой обмотку, которая непосредственно или через усилитель подключена к выходу первого порогового блока 7 и имеет соответствующие замыкающие и размыкающие контакты. Остальные элементы устройства являются стандартными элементами цифровой техники. Цепи питания на чертеже опущены, как несущественные. Intermediate transformers 1 and 9 can be performed similarly to the prototype, the second 2 and third 4 threshold blocks, as well as threshold block 10 in the form of analog comparators, the first threshold block in the form of a digital comparator. Shaper 13 generates a single pulse upon transition of the input signal from the level of the logical unit to the level of logical zero. The actuating element 8 is a winding that is directly or through an amplifier connected to the output of the first threshold block 7 and has the corresponding closing and opening contacts. The remaining elements of the device are standard elements of digital technology. The power circuits in the drawing are omitted as non-essential.

Работает реле статическое мощности следующим образом. The relay operates static power as follows.

При включении реле питание подается на все его элементы, в том числе, на вход одновибратора 15, который вырабатывает одиночный импульс, поступающий на вход запуска ГТИ 12, через элемент ИЛИ 11 - на вход установки в ноль реверсивного счетчика 5, на вход запуска генератора 14 пилообразного напряжения, а также на входы установки в ноль регистра 6 памяти. После этого реле подключается к цепям защищаемого объекта. When the relay is turned on, power is supplied to all its elements, including the input of the single-shot 15, which generates a single pulse, which is fed to the start-up of the GTI 12, through the element OR 11 - to the input of the zero counter 5, to the start of the generator 14 sawtooth voltage, as well as to the inputs of the installation in zero register 6 memory. After that, the relay is connected to the circuits of the protected object.

На вход промежуточного трансформатора 1 напряжения поступает входной сигнал напряжения (фиг.3,в), поэтому на выходе второго порогового блока 2 (с нулевым пороговым уровнем) формируется последовательность прямоугольных разнополярных импульсов (фиг.3,г), длительность которых функционально связана с частотой его входного сигнала. Аналогично на выходе промежуточного трансформатора 9 тока формируется сигнал (фиг.3,а), который поступает на вход широтно-импульсного модулятора 10, на другой вход которого поступает сигнал с выхода генератора 14 пилообразного напряжения (фиг.3,а). В результате на выходе умножителя 3 формируется сигнал (фиг.3,д), который управляет реверсивным счетчиком 5. Третий пороговый блок 4 выполняет функции преобразования отрицательного уровня логического нуля в нулевой уровень, что может потребоваться для некоторых типов реверсивных счетчиков. На счетный вход реверсивного счетчика 5 подается сигнал ГТИ 12, поэтому в нем формируется сигнал, представленный на фиг.3,е. В конце каждого периода входного сигнала формирователь 13 вырабатывает короткий импульс, который переписывает содержимое реверсивного счетчика 5 в регистр 6 памяти, после чего содержимое реверсивного счетчика 5 обнуляется. Последнее обеспечивается либо работой регистра 6 и входа установки в ноль реверсивного счетчика 5 по разным фронтам импульса с выхода формирователя 13, либо включением элемента задержки на входе установки в ноль реверсивного счетчика 5. An input voltage signal is supplied to the input of the intermediate voltage transformer 1 (Fig. 3, c), therefore, at the output of the second threshold block 2 (with a zero threshold level), a sequence of rectangular bipolar pulses is generated (Fig. 3, d), the duration of which is functionally related to the frequency its input signal. Similarly, a signal is generated at the output of the intermediate current transformer 9 (Fig. 3, a), which is fed to the input of a pulse-width modulator 10, to the other input of which a signal is supplied from the output of the sawtooth voltage generator 14 (Fig. 3, a). As a result, a signal is generated at the output of the multiplier 3 (Fig. 3, d), which controls the reversible counter 5. The third threshold unit 4 performs the functions of converting a negative level of logical zero to a zero level, which may be required for some types of reversible counters. The GTI signal 12 is supplied to the counting input of the reversible counter 5, therefore, the signal shown in Fig. 3, e is formed in it. At the end of each period of the input signal, the driver 13 generates a short pulse, which transcribes the contents of the reverse counter 5 to the memory register 6, after which the contents of the reverse counter 5 are reset. The latter is provided either by the operation of the register 6 and the input of the installation at zero of the reverse counter 5 at different edges of the pulse from the output of the shaper 13, or by the inclusion of a delay element at the input of the installation to zero of the reverse counter 5.

Код регистра 6 памяти сравнивается в первом пороговом блоке 7 с предельно допустимым значением порога Uп. При выходе за этот уровень на вход исполнительного элемента 9 логической единицы, что приводит к его срабатыванию. The code of the memory register 6 is compared in the first threshold block 7 with the maximum permissible threshold value Uп. When you go beyond this level to the input of the Executive element 9 of a logical unit, which leads to its operation.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку исключены элементы, формирующие фазовые сдвиги сигналов при изменении его частоты. Thus, the proposed device has a higher accuracy, since the elements forming the phase shifts of the signals when changing its frequency are excluded.

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
2. Зильберман В.А. Релейная защита сети собственных нужд атомных электростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1992, с.58, рис. 21.Sources of information
1. Electrical reference book, in 4 volumes, t.2. Electrical products and devices. Under the general editorship of V.G. Gerasimova et al. - Moscow: Publishing House MPEI, 1998, p. 390, fig. 35.10
2. Zilberman V.A. Relay protection of the auxiliary network of nuclear power plants. - M.: Energoatomizdat, 1992, p. 58, fig. 21.

Claims (3)

1. Реле статическое мощности, содержащее промежуточный трансформатор напряжения, промежуточный трансформатор тока, последовательно соединенные первый пороговый блок и исполнительный элемент, а также последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и широтно-импульсный модулятор, другой вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора тока, отличающееся тем, что введены второй пороговый блок, вход которого соединен с выходом промежуточного трансформатора напряжения, последовательно соединенные реверсивный счетчик и регистр памяти, выход которого соединен с входом первого порогового блока, последовательно соединенные умножитель, первый вход которого соединен с выходом второго порогового блока, и третий пороговый блок, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, формирователь импульсов по заднему фронту, вход которого соединен с выходом второго порогового блока, а выход соединен с первым входом элемента ИЛИ и с управляющим входом регистра памяти, а также одновибратор, вход которого соединен с клеммой для подключения сигнала задержки реле, а выход соединен с входами запуска генератора пилообразного напряжения и генератора тактовых импульсов, с входом установки в ноль регистра памяти и со вторым входом элемента ИЛИ, при этом выход широтно-импульсного модулятора соединен со вторым входом умножителя. 1. A static power relay comprising an intermediate voltage transformer, an intermediate current transformer, a first threshold block and an actuator connected in series, as well as a sawtooth voltage generator and a pulse-width modulator, the other input of which is connected to the output of an intermediate current transformer, characterized in that that a second threshold block is introduced, the input of which is connected to the output of the intermediate voltage transformer, the reversely connected series a counter and a memory register, the output of which is connected to the input of the first threshold block, a multiplier connected in series, the first input of which is connected to the output of the second threshold block, and a third threshold block, the output of which is connected to the control input of the reverse counter, an OR element, the output of which is connected to the zero input of the reversible counter, the clock generator, the output of which is connected to the counting input of the reverse counter, the pulse shaper on the trailing edge, the input of which is connected to one of the second threshold unit, and the output is connected to the first input of the OR element and to the control input of the memory register, as well as a one-shot, the input of which is connected to the terminal for connecting the relay delay signal, and the output is connected to the start inputs of the sawtooth generator and clock generator, with the installation is set to zero in the memory register and to the second input of the OR element, while the output of the pulse-width modulator is connected to the second input of the multiplier. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что широтно-импульсный модулятор выполнен в виде последовательно соединенных блока вычитания, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами широтно-импульсного модулятора, и порогового блока, выход которого является выходом широтно-импульсного модулятора. 2. The device according to p. 1, characterized in that the pulse-width modulator is made in the form of a series-connected subtraction unit, the first and second inputs of which are respectively the first and second inputs of the pulse-width modulator, and a threshold block, the output of which is the output of the pulse-width modulator pulse modulator. 3. Реле по п. 1 или 2, отличающееся тем, что выход элемента ИЛИ соединен со входом установки в ноль реверсивного счетчика через элемент задержки. 3. The relay according to claim 1 or 2, characterized in that the output of the OR element is connected to the installation input to zero of the reverse counter via a delay element.

Images