УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ


RU (11) 2097776 (13) C1

(51) 6 G01R25/00, H02H3/38 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94028899/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.08.02 
(45) Опубликовано: 1997.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, авторское свидетельство, 970061, кл. H 02 H 3/38, 1979. 2. SU, авторское свидетельство, 1141499, кл. H 02 H 3/38, 1985. 3. SU, авторское свидетельство, 1310941, кл. H 02 H 3/38, 1987. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Читаэнерго" 
(72) Автор(ы): Пастухов В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Читаэнерго" 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ФАЗ 

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. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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 Uн насыщения операционных усилителей, зависящие от напряжения питания Uп. Обычно значения Uн лежат в диапазоне от 0,7 Uп до Uп.

При неблагоприятном сочетании отклонений Uн от Uп на выходе сумматора вместо ожидаемого нулевого напряжения может возникнуть напряжение близкое к Uн или наоборот, что вызывает ложную работу устройства из-за высокой погрешности (низкой точности работы). Еще больше возрастает погрешность вследствие эксплуатационных отклонений сопротивлений резисторов сумматора, нарушающих равенство коэффициентов передачи по его входам.

Второй недостаток известного устройства (низкая надежность) также связан с выполнением разнородных логических и аналоговых функций, усложняющих схему и затрудняющих унификацию ее элементов.

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является повышение точности работы и надежности устройства путем замены аналоговых операций логическими.

Полученный при этом технический результат проявляется в повышении устойчивости функционирования и надежности устройств РЗА, где это изобретение может быть реализовано.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для сравнения фаз, содержащем блок формирования прямоугольных импульсов из сравниваемых величин, состоящий из двух формирователей, входы и выходы которого являются входами и выходами блока соответственно, 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, 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.

Кроме того, в блок формирования прямоугольных импульсов дополнительно введены два мажоритарных элемента с обратной связью по первым входам и объединенными по признаку одноименности вторыми и третьими входами, один из которых выполнен инверсным, причем выходы мажоритарных элементов служат выходами блока формирования прямоугольных импульсов, а их объединенные входы попарно подключены к выходам формирователей этого блока.

Сопоставительный анализ признаков предложенного решения и признаков аналогов и прототипа свидетельствуют о его соответствии критерию "Новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают функциональную задачу выявления зон срабатывания и возврата устройства посредством логических операций при разных уровнях помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена функциональная схема и временные диаграммы, поясняющие ее работу, для первого варианта устройства; на фиг. 2 то же самое для второго варианта. Здесь: e1и e2 сравниваемые электрические величины; сдвиг фаз между ними; Uij выходной сигнал i-го блока (j номер выхода), имеющий логические уровни 0 и 1.

Первая схема (фиг. 1) содержит блок 1 формирования прямоугольных импульсов из сравниваемых величин, включающий в себя формирователи 2 и 3, входы и выходы которых служат входами и выходами блока; мажоритарные элементы 4 и 5 с обратной связью по входам 1, объединенными входами 2 и 3 (вход 2 элемента 5 инверсный); логический элемент 6 типа "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", выход которого служит выходом устройства. Входы элемента 6 подключены к выходам блоков 2 5 соответственно, а входы 2 и 3 элементов 4 и 5 подключены к первому и второму выходам блока 1 (выходы формирователей 2 и 3).

Устройство работает следующим образом:

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 U1.1U1.2 + U1.1U4 + U1.2U4, (1)



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 (инверсия U1.1) или U1.2.

Логические сигналы U1.1, U1.2, U4, U5 подаются на входы элемента 6, реализующего логическую функцию. "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ":

U6= U1.1 U1.2 U4 U5. (3)

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 между e1 и e2 в диапазоне от 0 до p а второй уровень от p до 2

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 U2U3 + U2U7 + U3U7, (4)



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. 


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.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru