Устройство для сравнения фаз

Устройство для сравнения фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ. содержащее формирователи электрических величин, на входа которых подают сравнигд.емые величины, два.инвер-, тора, три R-5-триггера и два элемента 2И-НЕ, причем выход первого формирователя . с первым входом первого RS -триггера и через первый инвертор - с первым входом второго R-5-триггера, выход второго формирователя связан с вторым входбм первого R-S-триггера и через второй инверг тор - с вторым входом второго К-5триггера , первые Выходы первого второго R-S -триггеров связаны с входами первого элемента 21J-HE, вторые выходы первого и второго S-5 -тригге- . ров связаны с входами второго элемента 2И-НЕ, выходы Первого и второго элементов 2И-НЕ связаны соответ- У первым и вторым входами третьего R-6-триггера, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью :: , : V- N/ расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулировки границ зоны срабатывания, в него дополнительно введены третий инвертор, мультиплексор, генератор импульсов стабильной Частоты, элемент задерж«сй , двоичный счетчик, параллельный регистр памяти, первый и второй цифровые компараторы и элемент 2И, причем выход первого элемента 2И-НЕ дополнительно связан с первым информационным входом мультиплексора, выход второго элемента 2И-НЕ дополнительно связан через третий инвертор с вторым информационным входом § мультиплексора, первый выход третьего 1 -5 -триггера связан с третьим (Л упра.вляющим входом мультиплексора и с h -м информационным входом регистра памяти, а второй выход третьего Ц-5-триггера - с четвертым управляющим входом мультиплексора, который свежи выходом связа:Н с запускающим входом генератора импульсов стабильной частоты , вторым входом сброса двоичного :л счетчика через элемент задержки и (ll+i)-M тактовым входом регистра э& памяти, выход генератора связан с со первым тактовым входом двоичного 9) С ч;етчикА, который своими первым, вто рым, .. ,(h-l)-M выходами связан соответственно с первым, вторым, .. , (й О м инфЬрмационньм входаtiK регистра памяти, который своим П-разрядным выходом связан с вторым П -разрядным входом первого цифрового компаратора и первым } разрядным входом второго цифрового компаратора, причем первый tt -разрядный вход кокшаратора и второй И разрядньй вход второго ;

СОЮЗ СОВЕТОНИХ

Ц !%

РЕСПУБЛИК

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AB TOPCNOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3662135/24-07 (22) 09..11.83 (46) 23. 11 . 84. Бюл. У. 43 (72) Е.М. Ульяницкий, В.Н. Хуршман и В.Д.Майоров (713 Ростовский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.316.925(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР

И 752595, кл.. Н 02 Н 3/38., 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

N 741364, кн. Н 02 Н 3/40, 1978. 3. Авторское свидетельство СССР .9 760287, кл. Н 02 Н 3/38,.

Н 01 Н 83/18, 1978.

4. Авторское свидетельство СССР

Ф 790061, кл. Н 02 Н 3/38, Н 01..Н 83/16, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ содержащее формирователи электрических величин, на входы которых подают сравниваемые величины, два иивертора, три Й-S-триггера и два элемента 2И-НЕ, причем выход первого формирователя соединен .с первым входом первого 11-5 -триггера н через первый инвертор — с первым входом второго

R-S-триггера, выход второго формирователя связан с вторым входом первого

К.S-триггера и через второй инвер,тор — с вторым входом второго Я 8— триггера, первые выходы первого второго R-Ь -триггеров связаны с вхо.дами первого элемента 2И-НЕ, вторые выходы первого.и второго Q-5 -триггеров связаны с входамн второго элемента 2И-НЕ, выходы.первого.н второго элементов 2И-НЕ связаны.соответственнос aeysbw и вторым входами третьЬго Ч-5 --триггера, о т л и— ч а-.ю щ е е с я тем, что, с целью дцр Н 02 Н 3/38; Н 01 Н 83/18 расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулировки. границ зоны срабатывания, .в него дополнительно введены третий инвертор, мультиплексор, генератор импульсов стабильной частоты, элемент задержки, двоичный счетчик, параллельный регистр памяти, первый и второй цифровые компараторы и элемент 2И, причем выход первого элемента 2И- НЕ дополнительно связан с первым информационным входом мультиплексора, выход второго элемента 2И-НЕ дополнительно связан через третий инвертор с вторьм информационным входом. мультиплексора, первый выход третье- Я го R-5 -триггера связан с третьим управляющим входом мультиплексора и с Ь -м информационным входом регистра памяти, а второй выход третьего

Ц-б-триггера — с четвертым управляющий д входом мультиплексора, который своиМ вьмодом связан с запускающим входом генератора импульсов стабильной. час- . тоты, вторым входом сброса двоичного счетчика через элемент задержки и (!I+I)-м тактовым входом рЕгистра памяти, выход генератора связан с первым тактовым входом двоичного счетчика, который своими первым, вто рым, ° ° y (II-!)-м вьмодами связан соответственно с первым, вторым,,.(11-l)-м инфбрмационньм входами регистра-памяти, который своим

II-разрядным выходом связан с вторым и -разрядным входом первого цифрового компаратора и первым11 разрядным входом второго цифрового компаратора, причем первый Il -разрядный вход первого компаратора и второй и - разрядный вход второго

1 l 25696,кампаратора являются входами устав. ки, выходы первого и второго цифро- выл кампараторов связаны соответИзобретение относится к области релейной защиты и может применяться

s цифровых комплексах релейной защт ты и автоматики. энергосистем, вклю" чающих в себя микропроцессоры или микро-3ВМ в которых уставки измерительных органов автоматически изменяются при изменении режима рабо ты энергосистемы.

Известно реле направления мащнос 30 ти позволяющее осуществлять электрическую регулировку зоны срабаты вания, на основе использования пороговых элементов с зоной нечувствительности, выполненных на операционных усилителях (l) .

Недостатком указанного аналогово-. го реле s цифровых комплексах, включающих микропроцессы и микро-ЭВМ, является усложнение последних, вы- 20 званное необходимостью применения согласующих цифроаналоговых и анало- го-цифровых преобразователей и дополнительных источников питания для операционных усилителей. 25

Известны также устройства для сравнения па фазе двух электрических величин, реализованные на цифровой впемеитной базе (2) и (3) .

Недостаткам данных устройств явля ется .невозможность изменения границ эоны срабатывания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст.

3S ройства для сравнения фаз, содержащее формирователи электрических .величин, на входы которых подаются. сравниваемые величины, два инвертора, три Ц5 -триггера и два элемента

2И-HK причем выход первого формирователя соединен. с первым входом первого R5 -триггера и через первый: .инвертор -, с первым входа второго ,Ю-триггера, выход второго формирова-. - теля связан с втарьж входом первого

Яб-триггера и через второй ийвертар — с вторым входом второго g8 ственно с первым и вторым входами элемента 2И, выход которого является выходом устройства. триггера, первые выходы первого и второго Й8 -триггеров связаны с входами первого элемента 2И-НЕ, вторые выходы первого и второго 88 -триггеров связаны с входами второго элемента 2И-НЕ, выходы первого и второго, элементов 2И-НЕ связаны соответ твенно первым и вторым входами третьего 08 -триггера (4).

Недостатком известного устройства является то, что оно по принципу своего действия имеет фиксированные границы зоны срабатывания, что ограничивает его применение в цифровых устройствах релейной защиты.

Целью изобретения является расши. рение функциональных возможностей устройства путем обеспечения регула. ранки границ зоны срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения фаз, содержащее формирователи электры ческих величин, на входы которых по-.. дают сравниваемые величины,. два инвертора, три35 -триггера,и два элемента 2И-НК, причем выход первого.. формИравателя соединен с первым входам первого RS -триггера и через первый инвертор — c первым входом второго Я8 -триггера, выход второго фор" мирователя.связан с вторым входом. первого 95 -триггера и через второй инвертор - с вторым входом второго

g5-триггера, первые выходы первого и второго Я8-триггеров связаны с вхо-.. дами первого элемента 2И-НЕ, вторые выходы первого н второго RB-триггеров связаны .с входами второго элемента 2И-BE выходы первого и второго элементов 2И-НЕ связаны соответственна с первым и вторым входами третьего к5 -триггера, дополнительно

Ф введены третий инвертор, мультиплексор> генератор импульсов стабильной частоты, элемент задержки, двоичный счетчик, параллельный регистр. памяти, первый и второй цифровые

1f2569 он . S ьM 10 яигдом ге tS оЮ

MH

3$ ьная и- 40 в45

3 компараторы и элемент 2И, причем выход первого элемента 2И-НЕ допол кительно связан с первым информаци ! ным входом мулЬтиплексора, выход . второго элемента 2И-НЕ дополнитель но связан через третий инвертор с вторым информационным входом мул типлексора, первый выход третьего

R5-триггера связан с третьим управ ляющим входом мультиплексора и с п информационным входом регистра пам ти, а второй выход третьего RG -тр

I гера — с четвертым управляющим вхо мультиплексора, который своим выходом связан с запускающим входом нератора импульсов стабильной част ты, вторым входом сброса двоичногс .счетчика через элемент задержки и (ii+1) тактовым входом регистра памяти .выход генератора связан с первым тактовым входом двоичного счетчика, который своими первыми, вторыми, ..., (11-1)-м выходамн связан соответственно с первым, вторым, ;, (ii-1)-м информациониь входами регистра памяти, который своим В -разрядным выходом связан с вторым 11 -разрядным входом церво го цифрового компаратора и первым . 11-разрядным входом второго цифрово го компаратора, причем первый 11 -р рядный вход первого компаратора и ,второй 0 -разрядный вход второго компаратора являются входами устав ки, выходы первого и второго цифр вых комцараторов связаны соответственно с первым и вторым входами элемента 2И, выход которого являе ся выходом устройства.

На фиг. 1 приведена функционал схема устройства; на фиг. 2 — зав симости времени совпадения и несо падения от угла Е

Устройство содержит формирова-.

;тели 1 и 2 электрических величии, .16";риггеры З-S, элементы 2И-НЕ 6 и 7, инверторы 8-1О, мультиплексор

ll,ãåíåðàòîð 12, элемент 1 3 задерж"ки,двоичный. счетчик 14, регистр 15 памяти, цифровые компараторы 16 и 1? и элемент 2И 18. . : 50

Устройство работает следующим образом.

Формирователи электрических величин 1 и 2 преобразуют синусоидальные входные величины в двоичные снгналЪ, 55 поступающие на первый и второй входы $5 -триггера 3 и, пройдя через ин- верторы 8 и 9, поступают на первый

6 4 и второй входы R5-триггера 4. В результате на одноименных выходах

R5-триггеров 3 и 4 формируются одинаковые, но сдвинутые по фазе на 180 последовательности импульсов. Импульсы с первых прямых выходов названных

115-триггеров поступают на входы элемента 2И-НЕ 6, а с вторых обратных выходов — на входы элемента 2И-НЕ 7.

При угле сдвига фаз Щ между сравниваемыми величинами, удовлетворяющему условию О с((180, на выходе элемента 6 формируется постоянный. единичный сигнал, а на выходе элемента 7 — импульсный сигнал, причем продолжительность интервала нулевого уровня этого сигнала равна времени совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин.

При 180 < q c 360 на выходе элео о

1мента 6 формируется импульсный сигнал, а на выходе элемента 7 - лосто-. янный сигнал, а на выходе элемен- та 7 — постоянный сигнал единичного уровня. Для 95 -триггера активным является нулевой уровень сигнале, о . a поэтому при 0 4 Я с 180 импульсный сигнал с выхода элемента 7 усланавливает. 4-5 -триггер 5"в нулевое ь о состояние, а при 180 с Q а 360 импульсный сигнал с вьг ода элемента 6 устанавливает RS -триггер 5 в единччное состояние. Инвертор 10 преобразует импульсный сигнал с продолжительностью интервала нулевого уровня равной времени совпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин в юа ульсный сигнал с продолжительностью интервала нулевого уров ня равной времени несовпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин. Таким образом, импульс ный сигнал с интервалом нулевого уровня, равным времени совпадения, формируется на выходе элемента 6 при единичном состоянии R5 -триггера 5, а импульсный сигнал с интервалом нулевого уровня, равным време-. ни несовпадения, формируется на вы" ходе инвертора 10.при нулевом состоянии И -триггера 5. 1".э приведенных иа фиг.2 зависимостей следуег, что угол сдвига фаз ф между электрическими сиггалами, подаваемыми на входы формирователей, может быть определен по времени совпадения и несовпадения знаков мгновенных значений сравниваемых величин, причем при 0 (Q + 180 угол прямо про-.

Э, 112569 порционален времени несовпадения, а при 180 4(.(360 угол прямо проо о порционален времени совпадения.

В соответствии с этим мультиплексор 11, управляемый триггером 5, формирует на своем выходе импульсный сигнал, в котором продолжительность нулевого интервала при 0

Генератор. 12 запускается задним фрон. том импульса с выхода мультиплексора ll и продолжает генерацию в интервале нулевого уровня. Генерируемые сигналы подсчитываются счетчиком )4. В момент окончания интервала нулевого уровня двоичное число.на выходе счетчика 14, соответ. ствующее времени совпадения или несовпадения, фиксируется в регистр l5 памяти,вья(лючается генератор 12 и после этого через время, определяе- . мое продолжительностью задержки эле4 ента 13 задержки, сбрасывается счет чик 14. Как следует из зависимостей (фиг.2}, время совпадения или несовпадения определяет угол (неоднозначно, т.е. интервалу продолжи35 телвностью 4r соответствуют два значения Q = ф, и Cf = ф . Для

t исключения указанной неопределен- ности двоичное {д-I)-разрядное число, сформированное счетчиком 14, 40 дополняется старшим разрядом и

6 .. б имеющим знйчеуие "0" при Ф4 q g )8 и "1" при 180 cf 4 3606, формируе» мым Яв -триггером. 5. Сформированное таким:образом, на выходе регистра 15 памяти1) -разрядное число, опре" деляющее в двоичном коде измеренный угол C,,сравнивается цифровым компаратором )6 с двоичным числом

В определяющим меньший граничный угол зоны срабатывания Я„„„, и при ((„,,„, иа выходе компаратора 16 формируется единичный сигнал. Аналогично, 1) -разрядное, число, определяющее угол (, сравнивается цифровым компаратором 17 с двоичным числом, определяющим больший граничный угол зоны срабатывания Я „, и

610 М

apa(f cg „на выходе.компаратора 17 формируется единичный сигнал. Выходные сигналы компараторов объединяются по функции 2И элементов 18 и, таким образом, прн(„,„, с(у а Р т.е. нахождении угла сдвига фаз в зоне срабатывания, на выходе элемента 2И 18 формируется единичный сигнал .

Разрядность двоичных. чисел определяет точность, с которой представляются углы f Ц „;„

Наличие в предлагаемом устройст-, ве схем измерения угла Cf и сравнения его с задаваемыми с „„„ и („,, „ позволяет расширить функциональйые возможности цифровых устройств для сравнения по фазе двух электрических величин и увеличит аферу их применения в релейной защите в качестве реле направления мощ ности с произвольной зоной срабативания.

1125696

Составитель Т.Щеголькова

Техред С. Легеза Корректор М.Розман

Редактор В.Иванова

Филиал IIlllI "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 8553/41 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5