Способ дискретного выявления разности частот двух электрических сигналов и устройство для его осуществления

Патент 775812

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И (:"А Н" Bt Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республин (1>775812

Й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 140378 (21) 2590237/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 301080. Бюллетень М40

Дата опубликования описания 30.1080 (51) и. Кл.

Н 02 Н 3/36

Н 02 ) 9/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открмтий (53) УДК 621,.318. .563.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Б. Паперно, B.В. Крочакевич и Н.Е. Епарская

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ДИСКРЕТНОГО БЬ ЯВЛЕНИ>Я РАЗНОСТИ

ЧАСТОТ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦ1!И

Изобретение относится к области противоаварийной автоматики энергосистем переменного тока любой частоты и может быть использовано, например, в качестве частотного пускового орга- 5 на автоматического включения резерва (ABP) питания. В частности, при питании раздельной синхронной нагрузки от двух секций шин и при исчезновении питания на одной иэ секций сниже- tO ние напряжения на этой секции из-за под>итки вращающимися по инерции синхронными двигателями происходит медленно. Действие АВР с пуском от реле минимального напряжения затягивается. В то же время снижение частоты напряжения этой секции происходит сравнительно быстро. B таких случаях целесообразно в качестве пускового органа ABP испольэовать реле 2() разности частот с селектором той секции, где частота меньше.

Йзвестны способы дискретного выявления разности частот для создания реле разности частот (1 Наи- 25 более близким решением по технической сущности и достигаемому результату является реле раэнОсти частот, реализующее способ, по которому сравниваемые по частоте электричес- gg ъ кие сигналы подводят каждый к своему формирователю импульсов, на вы ходах которых получают прямоугольные импульсы частот соответствующих подведенных сигналов, импульсы обеих частот подводят к схеме ИЛИ через реверсивный сче i ïê для выделения сигнала разности частоты. Длитель; вЂ :îñòü периода сигнала разностной частоты сравнивают в блоке сравнения с эталонным интервалом времени и по результатам сравнения управляют выходным устройством на срабатывание либо несрабатывание по величине разноcòè частот. Длительность периодов двух частот последовательно сравнивают между собой в счетном блоке и по результату сравнения управляют выходным блоком указания знака разности частот.

Устройство, реализующее способ, состоит из двух формирователей импульсов на входе, на которые подают сигналы двух сравниваемых частот, триггера, блока сравнения, в котором длительность эталонного интервала времени задается параметрами

RC-цепи, реверсивного счетчика с дополнительной схемой ИЛИ и выходных устроисrB (2 1.

775)1) Недос?с(тком H s s(cl Ho)30 уcTpo)l ства является то, что наличие в е-.о

6 )3 o )< P c p B l3 F! cc. н и Я х р О н и О у ю щ е й(11 С ! е и к ограничивает точность и стабильность уставки сра атывания реле коне ными зна «енкями ра.зброса номиналов и з

Д13< ИфОВЫ С с .--)заМЕТ с!OS ЭЛЕМЕНТОВ

СХЕМЫ.

11едостатками известного сгоссба является,, Вэ-первых, то, что при резкой смене фазового угла между сигналами сравниваемых частот, но при

СОХРаНЕНКИ РаВЕНСтВа ЭТИХ с(аетОТ,На выходах реверсивного счет:1)кB получают ложный с.".кгнал о наличии р -BFIÎc тк частот, так, как на реверсивном счетчике последовательно сравнквают ((5 между 00601! длительности отдельных

ПЕ1ЭИОДОВ ДВУХ c)BC ?OT, !) „V. !К СЛЕДствие этого, пр равенстве («р=.в;ива(-мых часто"" =: периодкчссi(0": !сслсбавЂ” нии фаз 0êã((à (!Ов эти)(Bc mr т . е, ЭД при неи:змеином (р(зд(!См за некоторое

ВР(* "!Я:)HcsiIЕ(1!!К,Ц))И(?ЕЛЬ!)Остi! (- РКОДа, ИО нс")аl) и О. ?! I" (теilьнocт,, ",".:i жнi < )зeвЂ”

Риодов 03((3!lctil() J(ил nr((!(; : ДВ jx или вЂ” с- - вЂ” с каждого в отдельности си i Bnî t) !Iа ->,;

ВыхОД(3 схсмь(ПП)4 пОлу: а!(?!. Il(OHO,,H че к«(й сиг !а) IBcrî ?(c); олзб(l!tкя фаз, llO ИЗ.(!Ож(3(с 1! ЗМУ С. 1 30Ol), На и -!. «|а э = ности час. то )i колгба(! «-<. <(, !!) c33!(1(T pH""

tI(cС К t ". C! II ill i!in)! ПО "." 1 (1 С! !!F3 р 3 ЗЛИ"" ча!)вт, )!О в торн х . !!сс 0 ? n;= ?ваемо:.

06 сс -с-:,,()с . П с К! с (бt ();ft;;", (!:! t .;i;;..! :, () 00 i, 3 ... . «ПCС..::3то:. ):. 31)ИО:. вЂ” .;,, (ТO

Дii;- (- «а? (с;. (;1.(вЂ”,;!3--И."(i (, Н 0(,".!,, Рl ((",Ц

Ра:3 tC l il(tll::3 (! i,Inñ, t!C»! !, !,, . i

ЛО!1(F)." ПОО." 1!ж(ОК !3PВ Кiс!!, И, ((Иэ,К ч с (0 ", -! Oi i i, F! l t i . К с .,: i! ; i 13 . i, 0вЂ” и Спп! iКЕ(. Т :.01 0 .i :... i"!= ::i3 Н. -t С (3 1 ... . К 3 (= с . м tx ча i n?!11 " )с " "" : j Р

НИЮ абСОЛЮТ (СП )вс.... Н .. B(. От С пОТВЕТС?БУЮ ";кi.. а". ((Н((; -" а;-! Х

ОТ«IОСИТЕilrt((ОЙ Раэ (4 ""

Это огра;.:: )ив;-:.--, . (! (,".. -,,сне(-1.3я „устро 10 Гл;-, вЂ”:, !. ". -!.- 1 (1 1)с.

?i03В0Л«)ЕТ Эгn ..i 1 О,:ЗС!!.:, l )) "t:!C (;. -PnУС таНОВКНХ, Г,".,Е а((с " .-! (! !!! 3t(.",Ñ.i СЕ

ЭКС)3 с а тctJ,И !О ». * с!са (!tеt.f)0 К -1вЂ” ,(, Мс) Н ЯТЬС Я,, Н с!?! Н"!(3 3 В:. " ) (01"((((с!Х энергосистемах . !

1е. Ью И 306 3i3 o f1 (Я Яв))не тс "! иовы

Шса « ИЕ ТО )Но(Т 1! с i абк Г, вЂ”,3(0

ПО тавленнс я ель qn "3(с = .i c Fк !еff с

ЧТО В Ci30C060 д,-(СКс):=-";H010 Sl-(;=LC::Cc HHÿ

РВЗНОСти Чаетот ДВУХ ЗЛЕК?сРИЧЕС",ПХ

СИГНВЛОВ ПУТЕМ фо >(сH«30с! .!1(1 3 st THÕ с ггналов прямоугольных:.::!.l!)ульсов, СРаВНЕНИЯ ДЛИТЕЛ -t HC)C T)i Их П(3РИО1(ОВ

И фОрМИрОВаНИВ С:=сЛЕКТИ: !ОГО По ЗнаКУ )()) разности частот с. !Гнал» соабат«ывания

В ЗавИС:Имос --!! OT 0:: i !)С .:::.: 1-КЯ Этих

ДЛИтЕЛЬНОСтсй, !!Р CPПННЕНИИ ДЛИтЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДОВ ПРЯМСУГOЛЬ *ЫХ ИМПУЛЬ СОВ ОДНОВРЕМЕННО (З -.И!!с!ЮТ СЧЕТ 1<0лис)ества N кмпульсов и «4+11 импульсов каждой . астоты определяют очередность окончания процессов счета

«4 импульсов ОдНой .-.астоты и 14+К импульсов другой частоты, по результатам определения очереднncòè выясняют характер соотношения ве.::ичин суммарной длительнсстк 14 периодов сигнала одной частс ты, и cóììàðíoé длительности N+F(?.ериодов сигнала другой частоты, а формирование селективного сигнала срабатывания произВодят в с:лучае отставания момента окончания процесса с чета N импульсов одной частоты От мсмента окончания процесса счета «4+М импульсов другой частоты.

Устройство для реализации способа содерж;(т два входных формирователя импульс.О?3, соединенных через блок сравнения аc TOT. c выходным блоком, блок сравнения частот содержит узел скнхрониз=ции к два одинаковых ка:BJict СсlЕТВ. ИМП itËÜÑOS z В К ажДОМ ИЗ кот".,рс,:х установлен счетчик «4 импульсовс счетчHI(N -. (! импульсов и динами«ескис(Tpèãlråp, причем выход формирсва!".ля к:- .пульсов каждой частоты

ПСДКЛЮ IЕН i< ДИНс3МИЧЕСКИМ ВХОДам СЧЕТ ч((ко)3 своего .) санала, гыходы счетчи-(0!3 . l И кмпульсОВ ОбОих кандлОВ при соедк;)ены к входам узла синхронизации, зыход которого соединен с уста.I0(30ЧНЫМИ ВХОДа)с)К "- .СтЧККОВ, ВЫХОД с::=.тчика 14 импульсов присоединен к ,.,"(НclмическnMУ !3хОДУ т1 иГГеPB сВОеГО .<Вис;(а, ИНфО«3МаЦКОННЫй ВХОД ЭТОГO с )(in)rcpà присоединен к выходу счетк-. г4+(4 и)(пульсов,другого канала, а r! -1)

Вели. ины с параметрического харак=-:Pñ! -)Тс)ЛОН((ОЙ ВЕЛИ -)ИНОЙ ПРЕДЛагаЕ

МОЕ XНИсIЕСКОЕ РЕШi3НИЕ ПРЕДУСмаТРИ

sBåò Взаимное сравнение двух вели:.!1H, )езависимо сформированных из

sх0дньх сигналов, таким образом,что одиа величкна служи эталоном срав..-3икя для другой ве.)ичины, и наоборот

При этОМ, Отсутствие эталона парамет рическo)rî характера позволяет суще<:твенно улучшить точность измерения а црейфовые параметры технических характеристик Вообще исключаются. ,", ействатeльнo, точность срабатыва-)ия устройс!тва по предложенному с Io .-;об„, (!е зависит От аналогОвых пара.-.)етров элементов схемы,а определяerся соотношением чисел «4,«1 и велиси)НЫ СИСтЕМатИЧЕСКОИ )ОГрЕШНОСтк п«зи этом стабильность уставки сраб-,ть!Вс :.нив пРинЦипиал)и(о неогРаничет,к. ус авка ср,3бптыванкя опре7 812

4Î деляется исключительно соотношением целых чисел N и И, которые заданы структурно и не подвер??<ены изменению под воздействием дестабилизирующих факторов, таких, как, например, температура окружающей среды, длительность наработки, нестабильность напряжения питания и др.

Схема устройства принедена на чертеже.

Устройство содержит входные формирователи импульсов 1 и 2, выходные блоки 3 и 4, блок сравнения частот

5, содержащий узел синхронизации 6 и два одинаковых канала счета импульсов 7 и 8, в каждом из которых установлены счетчик И импульсов 9(10) счетчик И+И импульсов 11(12) и триггер 13(14), при этом выход формирователя импульсов 1 присоединен к динамическим входам счетчика 9 и 11, а выход формиронателя импульсов 2 присоединен к динамическим входам счетчиков 10 и 12, выходы счетчиков

11 и 12 подведены ка входам узла синхронизации 6, выход которого присоединен к установочным входам всех счетчиков (9,10,11,12), при этом выход счетчика 9 присоединен к динамическому входу триггера 13, в то время как информационный вход триггера 13 присоединен к выходу счетчика

12, аналогично выход счетчика 10 присоединен к динамическому входу триггера 14, н то время, как информационный вход триггера 14 присоединен к выходу счетчика 11, причем Выход динамического триггера 13 подведен к выходному блоку 3, а выход триггера 14 подведен к выходному блоку 4.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи импульсов 1 и 2 преобразуют форму входных сигналов, не изменяя их частоты, таким образом, что на выходе формирователя

1 присутствуют прямоугольные импульсы частоты f, а на выходе формирователя 2 присутствуют прямоугольные импульсы частоты f . Импульсами с выхода формирователя 1 тактируются счетчики 9 и 11 канала 7, а импульсами с выхода формирователя 2 тактируются счетчики 10 и 12 каналов 8.

Все счетчики (9,10,11,12) одновременно включаются импульсом с выхода узла синхронизации 6 и начинают счет тактовых импульсов, подведенных к их динамическим входам, независимо друг от друга. При заполнении до своего полного объема каждый счетчик выключается, т.е. счетчик 9 вы?<лючается с приходом N-ого импульса частоты f„ и счетчик 11 выклю чается с приходом И+И-го импульса . этой же частоты, аналогично, счетчик

10 выключается с приходом И-ого импульса частоты f и счетчик 12 выклю- чаетсЯ с пРРихОДОм И+И-Га им?-,Ул?:сс.

Этан ??сЕ Час ..С.E . Пр?1 ОКО??Ча?1И?1 Сс?Ета

N4 И импульсан сВОих с<астОт В кажДом

7 (8) канале сигналы о Вь?ключении счетчиков 11 и 12 наступают на нход узла синхронизации 6, который по логическому признаку И наличия обоих этих сигналов формирует очередной импульс, по которому Все счетчики (9-12) срабатываются н ноль и одновременно Включаются, начиная новый цик?1 счета, каждый от нуля до заполнения сваега полного Объема И импульсон или И+И импульсов. Циклы счета чередусются непрерывно и независимо от действия динамических триггеров 13,14 и выходных блоков

3,4. При раненстне сравниваемых частот f H ? цикл счета И импульсов

2 одной частот?-.; заканчивается раньше, чем цикл сгсета И+И импульсон другой

ЧссСТОТЫ И 1 ОМЕНТ ПОЯВЛЕНИЯ Как ОД

НОГО так !.. ДРУГОГО иГ?? салс1 Об ОкОн чан??и c÷åòà N импульсон опережает

;<а?.?е?<т поянле?.1?я сигналов аб окончании счета N!+> : «мпульсан. Если например, частота, оказалась ниже час2

ГОТЫ f На НСЛИ-сниу ПрЕВЫШаЮщуЮ ус ганку. сраба 1 ынанHВ > стройстна, га момент г?О ?1??е???1 -, сигнала об окончании счет: f, OTCT,<å: оТ момента появления сиг?1а1?а об окончании счета

И-. 44 импуль сон с?а - To T?-; "- „В та время, как момент oI:Ончания счета И импуль сав частоты ?,, продолжает опережать момент пост..; вЂ,. eHIIH сигнала об окончании сч<- r --" -;::м?Гуль сан час тОть1

Вь?яз 1е??ие фазь? ?1аянле??ия сиГналан об окончании cчета И импульсан Одной

?. 4 И 11. 1П. ЛЬ СОВ др;? Гой ?B.C

T-àòI=-: В описыэаемам устройстве Выполняют динамис?; вЂ .-.I

На?.;?<×ÅCКОГ". ГРИГ. -ЕРа ПЕРЕК?ПОЧатЬСЯ

Одного састая ия В другое исключ??:ельна г: ?О;..ент изменения потеп:: «ле (срабатьнание "па франту" или рабатынан =- 1?О скату" тактового импульса) H- ега динамическом (тактоВом) Входе := определенной зависимости ат потенциал?а на информационном

Входе. Та?<14?? образом, если на маме и т Вь??<1?юче:-.;?я счетчика 9 (момент

ИБМЕ-IC?I? :I ?:.. :..???.!??алсi На ДИНВ.МИ еС ком Iixo?ip т HI åðà 1з) счетчик 12

="ùå «Ie Вьи<люч-.лс"-,,îäèí потенциал на информационном входе), то трйгГер 13 астаетс вЂ” па Вь?ходу в "нуле" или переключается иэ "1" в "0", если да эта ан находился включенным. Наоборот, eci-и í â€,момент ныключе??ия c!I T-:ика 9 счетчик 12 уже Выкл<?H!I 1 -. (друГОЙ пОтенциал на информа ., .;-:-..Вам Входе), триггер

О аегся В ":--динице", если да это О

ОН Н с?ХОДИЛ С?1 2 1Ê<- 1?ОЧЕН НЫМ . ЭТО 3 Н а "П1Т z. Чта Прк р::;.ВЕ СТВЕ ЧаСтО:. f И ?с н "нуле н ходятся аба триггера

775812

13 и 14 и выходные блоки 3 и 4 выключены, при f K c Kf К (где

К вЂ” уставка срабатывания) триггер 13 переключается в "единицу" и включает выходной блок 3, одновременно триггер 14 продолжает оставаться в нуле и держать выходной блок 4 выключенным, при этом триггер 13 продолжает оставаться в единице до тех пор, пока f (К f, и переключается обратно в "ноль" .по окончании того цикла счета, который выявит нарушение этого неравенства при снижении разности частот f u

f до величины ниже условия срабатывания. Аналогичным образом, при

f (Kf выходной блок 4 включен триггерогл 14, а выходной блок 3 остается выключенным. Таким образом достигается селективное по знаку разности частот действие устройства на срабатывание по превышению относительной разности частот уставочной величины. В качестве счетчиков 9-12 могут быть использованы, например, делители частоты с фазоимпульсным представлением информации, а н качестне триггеров 13 и 14-динамические Dтриггеры.

Условие обрабатывания устройства может быть сформулировано как

Т N )T (N + М+с)), 1 2. с где Т и " вЂ” периоды сигналов соот1 1. ветстненно частот f u д. вЂ” систематическая погрешность срабатывания устройства по относительной величине разности частот, при этом она зависит от соотношения фаз исходных сигналов частот

> „и Г на момент начала каждого цикла счета и может произвольно изменяться на каждый отдельный цикл счета как по знаку, так и по величине в пределах от 0 до 1.

Высокая точность и стабильность устройства позволит повысить эффективность действия протиноаварийной автоматики, в частности АВР.

Формула изобретения

1. Способ дискретного выявления разности частот двух электрических сигналов путем формирования из этих сигналов прямоугольных импульсов, сравнения длительности их периодов и формирования селективного по знаку разности частот сигнала срабатывания в зависимости от соотношения этих длительностей, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, при сравнении длительности периодов прямоугольных импульсов одновременно начинают счет количества И импульсов и И+И импульсов каждой частоты, определяют очередность окончания процесса счета г4 импульсов одной частоты и И+И импульсов другой частоты, по результатам определения очередности выясняют характер соотношения величин суммарной длительности Г4 периодов сигнала одной частоты и суммарной длительности г4+И периодов сигнала другой частоты, а формирование селективного сигнала срабатывания производят в случае отставания момента окончания процесса счета N импульсов одной частоты от момента окончания процесса счета Г4+И импульсов другой частоты.

2. Устройстно для реализации способа по п.1, содержащее два входных формирователя импульсов, соединенных через блок сравнения частот с нходными блоками, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что блок сравнения частот содержит узел синхронизации и два одинаковых канала счета импульсов, н каждом из которых установлены счетчик N импульсов, счетчик Г4+И импульсов и динамический триггер, причем выход формирователя импульсов каждой частоты подключен к динамическим входам счетчикон своего канала,выходы счетчиков Г4+И импульсов обоих каналов присоединены к входам узла синхронизации, выход которого соединен с установочными входами счетчиков, выход счетчика N импульсов присоединен к динамическому входу триггера сноего канала, информационный вход этого триггера присоединен к выходу счетчика Г4+И импульсов другого канала, а выход триггера каждого канала подключен к соответствующему выходному блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Барзам А.Б. Системная автоматика, M., "Энергия", 1973, с. 22б.

2. Авторское снидетельстно СССР

Р 195538, кл. Н 02 Н 3/36, 1965.

775812

Составитель Г. Дамская

Техред Н.Вабурка Корректор В. Синицкая

Редактор В. Левятов

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Закаэ 7778/66 Тирам 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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