- •Введение
- •Раздел 1. Принципы управления системой электроснабжения
- •Тема 1.1. Автоматизация управления системой электроснабжения
- •Тема 1.2. Информация в системах управления, ее преобразование и передача
- •Раздел 2. Функциональные и преобразовательные устройства систем управления
- •Тема 2.1. Логические устройства, счетчики и распределители импульсов
- •Тема 2.2. Операционные усилители
- •Тема 2.3. Устройства, реагирующие на уровни сигналов, преобразующие информацию, обеспечивающие ее хранение, ввод и вывод
- •Раздел 3. Защита и автоматика питающих линий
- •Тема 3.1. Устройства защиты и автоматического повторного включения (апв) линий
- •Основные требования к схемам апв
- •Тема 3.2. Устройства автоматического включения резервных линий (аврл)
- •Основные требования к схемам авр
- •Раздел 4. Защита и автоматика трансформаторов
- •Тема 4.1. Автоматика понижающих трансформаторов
- •Тема 4.2. Автоматика трансформаторов напряжения и собственных нужд
- •Тема 4.3. Автоматика преобразователей и вспомогательных устройств
- •Раздел 5. Принципы построения устройств телемеханики
- •Тема 5.1. Методы разделения элементов сигнала, синхронизации распределителей и избирания объектов телемеханики
- •Тема 5.2. Принципы выполнения устройств телеизмерения, микропроцессорные системы
- •Тема 5.3. Каналы связи телемеханики
- •Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену
- •Задание на контрольную работу
- •Методические указания по выполнению контрольной работы
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Управление учебных заведений и правового обеспечения
Государственное образовательное учреждение "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте"
ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА
УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания и контрольные задания
для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования железнодорожного транспорта
по специальности 140409
Электроснабжение (по отраслям)
г. Москва
2010
Методические указания составлены в соответствии
с примерной программой дисциплины
по специальности 140409 Электроснабжение (по отраслям)
Рассмотрены и одобрены на заседании
Учебно-методического совета
"Электроснабжение на железнодорожном транспорте
Председатель ______________Почаевец В.С.
3.12.09
Автор Ройзен О.Г. – преподаватель Санкт-Петербургского техникума железнодорожного транспорта
Рецензенты: Почаевец В.С. – преподаватель Брянского железнодорожного колледжа – филиала Московского Государственного Университета путей сообщения
Кожунов В.И. – преподаватель Петрозаводского колледжа железнодорожного транспорта
ВВЕДЕНИЕ
Программой дисциплины «Защита и автоматика устройств электроснабжения» предусматривается изучение схем, принципов действия и конструкции аппаратуры защиты и автоматики устройств электроснабжения, выполненной на релейно-контактной и микропроцессорной элементной базе, а также организации телемеханических каналов связи.
Содержание учебного материала базируется на новейших достижениях в области автоматических устройств управления электроснабжением в различных отраслях промышленности, в том числе и на железнодорожном транспорте и будет полезно при подготовке ремонтного персонала электрических подстанций и ремонтно-ревизионных участков.
Для успешного освоения данной дисциплины необходимы теоретические основы, ранее полученные студентами при изучении дисциплин "Электронная техника" и "Электрические подстанции". В дальнейшем изучение устройств телемеханики будет продолжено в курсе "Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог".
В результате изучения дисциплины студент должен знать: принципы управления системой электроснабжения; принцип действия устройств хранения, преобразования и передачи информации, устройств автоматизированных систем управления; телемеханические каналы связи и их аппаратуру; принцип действия устройств автоматизированных систем управления, автоматики питающих линий, трансформаторов и других преобразователей электрической энергии; принципы построения устройств телемеханики и микропроцессорных устройств автоматики и уметь: осуществлять проверку отдельных элементов и устройств автоматизированных систем управления, их настройку; обнаруживать и устранять неисправности в схемах устройств.
Весь программный материал включен в 1 задание. После изучения материала необходимо выполнить контрольную работу, составленную в 50 вариантах. Номер варианта контрольной работы определяется двумя последними цифрами шифра студента. Номера вопросов и задач для каждого варианта указаны в таблице 1.
После вопросов задания и кратких методических указаний для их выполнения приведен перечень вопросов, рекомендованных для самоподготовки к экзамену.
Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков программой предусмотрено пять лабораторных занятий.
Лабораторные занятия выполняются под руководством преподавателя в сроки, предусмотренные учебным графиком.
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Назначение, задачи и роль учебной дисциплины, ее связь с другими дисциплинами. Комплексная автоматизация и телемеханизация системы электроснабжения на базе микропроцессорной техники.
Методические указания
При ссылке в дальнейшем на литературу указывается ее номер согласно приведенному в конце брошюры перечню литературы. Например, [2].
История развития автоматизации систем электроснабжения достаточно подробно изложена в учебнике [2], с.4-6. В настоящее время устройства автоматики переводятся на новую элементную базу – микропроцессорные контроллеры. Микропроцессорные (цифровые) устройства полностью совместимы с устройствами телемеханики и являются первым уровнем в системе автоматизированного управления подстанциями. Использование устройств нового поколения позволяет не только оперативно управлять устройствами электроснабжения, но и осуществлять сбор параметрической информации об объектах управления, производить диагностику оборудования, сохранять данные о параметрах аварийных режимов, осуществлять автоматизированный учет электроэнергии.
Раздел 1. Принципы управления системой электроснабжения
Тема 1.1. Автоматизация управления системой электроснабжения
Основные задачи, решаемые при автоматизации и телемеханизации оперативного управления системой электроснабжения, пути и методы решения этих задач, схемы взаимодействия оперативного персонала с управляющей системой.
Методические указания
Вопросы, рассматриваемые в данной теме, достаточно полно изложены в учебнике [1], с. 7-14. Общая структура автоматизированной системы управления электроснабжением может изменяться при дальнейшем совершенствовании устройств управления и систем диагностики. В настоящее время, вследствие активного развития сетей передачи данных, автоматизируется работа специалистов дистанции электроснабжения.
Вопросы для самоконтроля
Что относится к техническим объектам управления в АСУЭ?
Что представляет собой иерархический принцип управления?
Какие задачи управления выполняет энергодиспетчер?
В каком режиме работы системы электроснабжения действуют автоматические устройства первого уровня?
Тема 1.2. Информация в системах управления, ее преобразование и передача
Информация в системах электроснабжения, ее передача с помощью сигналов; модуляция, демодуляция, кодирование сигналов. Объем и достоверность передаваемой информации.
Методические указания
Общие понятия об информации, видах и методах ее передачи, обеспечении достоверности, приведены в учебнике [1], с.14-25. При изучении материала следует обратить особое внимание на различие в понятиях "канал связи" и "линия связи". Линия связи является физической средой и имеет различную физическую природу.
Вопросы модуляции и демодуляции рассмотрены в §1.3.5 и §1.3.6 [1]. Наибольшее внимание следует уделить частотной модуляции, широко применяемой в телемеханике.
Передача сообщения может выполняться как одиночным сигналом определенного качества, так и с помощью комбинации сигналов, то есть кодированной серией импульсов. Последний способ имеет наряду с достоинствами некоторые недостатки. Изучение материала, связанного с кодированием и числовыми кодами, можно выполнить по §1.3.7 [1].
Одним из распространенных законов, по которым составляются комбинации сигналов, являются коды, выполненные на основании различных систем счисления. При этом наиболее часто используют двоичную систему счисления, когда любое число записывают с помощью лишь двух цифр 0 и 1. При этом, как в известной десятичной системе, значение, представляемое цифрой (ее «вес»), зависит от ее места (разряда) в числе. Разряды пишут в числе справа налево. Вес разряда определяется, как ,
где m – основание системы счисления (2),
n – номер разряда.
Таким образом, в первом, крайнем справа, разряде записывают 1, во втором – 2, в третьем – 4, в четвертом – 8, в пятом – 16 и т.д.
Тогда любое число можно представить, как
,
где N – изображаемое число;
K – цифры числа, равные в двоичной системе 0 или 1.
Например, десятичное число 69 в двоичной системе будет выглядеть следующим образом:
или 69(10) = 1000101(2) (в скобках указано основание той системы, в которой записано число).
Как видно из последней записи, число в двоичной системе записано с использованием лишь цифр 0 и 1, но запись при этом получается длинной.
Преимуществом этой системы счисления является то, что она легко реализуется двухпозиционными элементами – триггерами, реле и т.д., а также отвечает двоичной природе большинства сообщений: да - нет, включено-выключено.
Поэтому двоичную систему счисления иногда называют машинным языком.
Так как количество 1 и 0 при записи различных чисел изменяется, такой код называют – на все сочетания.
Любое сообщение может быть представлено числом в двоичной системе. Полное количество сообщений, которое можно передать при двоичном коде
,
где n – число разрядов двоичного числа (число элементов сигнала), совпадающее с числом объектов,
2 – соответствует числу состояний каждого объекта.
Таким образом, если имеются десять двухпозиционных объектов, то полное число сообщений , а при трех объектах . Количество сообщений Вы можете подсчитать самостоятельно.
Каждому из этих чисел соответствует определенное сообщение. Для передачи всех сообщений потребуется в первом случае десятиразрядное двоичное число, а во втором – трехразрядное двоичное число.
Помимо кодов на все сочетания следует знать, как составляются коды на одно сочетание, содержащие в каждой комбинации одинаковое число цифр 1 и 0 и различающиеся лишь их расположением. Число N возможных кодовых комбинаций определяется как число сочетаний из n элементов по m:
.
Например, . При этом будут следующие комбинации: 1100, 1010, 1001, 0110, 0101, 0011.
Этот код не следует путать с кодом, основанным на двоичной системе счисления, хотя здесь тоже запись ведется лишь с помощью 1 и 0.
Вопросы для самоконтроля
Что является материальным носителем информации?
Каким образом подразделяется информация в системах управления?
Что принимают за единицу информации?
Виды модуляции.
Почему амплитудная модуляция не нашла широкого применения?
В чем отличие десятичной и двоичной систем счисления?
Какие коды являются помехозащищенными?