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

1. Что относится к техническим объектам управления в АСУЭ?

2. Что представляет собой иерархический принцип управления?

3. Какие задачи управления выполняет энергодиспетчер?

4. 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

1. Что является материальным носителем информации?

2. Каким образом подразделяется информация в системах управления?

3. Что принимают за единицу информации?

4. Виды модуляции.

5. Почему амплитудная модуляция не нашла широкого применения?

6. В чем отличие десятичной и двоичной систем счисления?

7. Какие коды являются помехозащищенными?