РЕЛЕ ЧАСТОТЫ БИЕНИЙ
BEAT FREQUENCY RELAY

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.
Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле частоты биений.
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].
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.
Техническим результатом изобретения является повышение точности.
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.
На фиг 1 представлена электрическая структурная схема реле частоты биений, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.
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.
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.
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.
П4
П2
П3
П4
4-2
к
На фиг.2 представлены временные диаграммы входного напряжения реле частоты биений, где U, U, U, U - пороги срабатывания первого 2, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 пороговых блоков, t - интервал времени, определяющий скорость изменения напряжения, которая характеризует разность частот, t - время контроля, превышение которого позволяет осуществить включение внешнего выключателя в конце периода биений.
Реле частоты биений работает следующим образом.
П4
П2
4-2
к
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 и U, т.е. в интервале времени t, 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, 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.
Таким образом, в предложенном техническом решении повышается точность работы, поскольку исключается необходимость дифференцирования входного напряжения, что сопровождается искажениями сигнала и снижением точности работы устройства.
Источники информации, принятые во внимание
[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] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.355, рис.12.13 (прототип).