Цель и задачи курсового проекта

В курсовом проекте предлагается разработать дискретное логическое устройство, включаемое в энергодиспетчерский комплекс телемеханического управления устройствами тягового электроснабжения для реализации программы поддержания уровня напряжения в контактной сети.

Целью проекта является получение навыка в разработке цифровых управляющих систем для обеспечения энергоэкономичных режимов при пропуске скоростных и высокоскоростных поездов с поддержанием на межподстанционных зонах заданного уровня напряжения у токоприёмников движущегося электроподвижного состава (ЭПС).

Для разработки проекта телерегулирования напряжения студенту предлагается выбрать участок электрифицированной линии, включающий 3-5 межподстанционных зон, оснащенный устройствами телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ). Устройства ТУ-ТС-ТИ включают диспетчерский полукомплект на диспетчерском пункте (ДП) и полукомплекты контролируемых пунктов (КП). Полукомплекты ТУ-ДП, ТС-ДП, ТИ-ДП связаны с полукомплектами ТУ-КП, ТС-КП, ТИ-КП каналами цифровой связи (КС).

На рисунке 3 приведён пример исходной схемы электрифицированного участка высокоскоростной линии Санкт-Петербург–Москва.

При движении поезда под токовой нагрузкой в электротяговой сети, обладающей электрическим сопротивлением, возникает потеря напряжения . В результате у токоприёмника движущегося поезда напряжение составляет:

где – напряжение на шинах тяговой подстанции;

– напряжение у токоприёмника поезда.

Номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции постоянного тока Номинальное напряжение ЭПС

Фактическое напряжение у токоприёмника вследствие потери напряжения в сети , где – удельное сопротивление, Ом/км; – расстояние от тяговой подстанции до поезда, км. может оказаться ниже номинального значения. Потеря напряжения может достигать больших значений, до (0,4 – 0,6) кВ и выше. Поэтому у токоприёмника ЭПС при нахождении поезда в точках ближе к середине межподстанционной зоны напряжение может снижаться до значений 2,7 кВ и ниже, что ухудшает тягово-энергетические показатели ЭПС, затрудняет поддержание заданной скорости движения.

Рис. 3. Схема устройств тягового электроснабжения участка Оксочи – Заозерье высокоскоростной линии С–Петербург – Москва, оснащенного телемеханической системой диспетчерской управления

Согласно требованиям к качеству напряжения в электротяговой сети постоянного тока напряжение в любой точке межподстанционной зоны не должно быть ниже 2,7 кВ при традиционных скоростях (до 160 км/ч) и не ниже 2,9 кВ на участках скоростного и высокоскоростного движения.

Для обеспечения требуемого уровня напряжения в электротяговой сети напряжение на шинах тяговой подстанции может повышаться выше номинального значения, , до 3,8 кВ. При этом уровень напряжения у поездов должен поддерживаться на уровне не ниже допустимых минимальных значений.

Регулирование напряжения на шинах ТП может осуществляться за счет изменения угла управления моментом отпирания тиристоров управляемого выпрямителя. Вторым способом регулирования напряжения может быть способ переключения числа витков первичной обмотки силового трансформатора. Предпочтительным вариантом реализации системы с регулируемым напряжением является схема подстанции с двумя управляемыми выпрямителями, каждый из которых обеспечивает независимое регулируемое по уровню напряжения питание правого и левого плеч соседних межподстанционных зон тяговой сети. С учётом указанных особенностей работы электротяговой сети, для создания системы телерегулирования на заданном участке в курсовом проекте необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать исходные данные электрифицированного участка высокоскоростной линии с энергодиспетчерским телемеханическим управлением. Составить словесное описание функционирования дискретного устройства телерегулирования напряжения в электротяговой сети.

2. Составить структурную схему системы управления напряжением в электротяговой сети. Обосновать формы сигналов при передаче информации в канале прямой и обратной связи объекта управления и управляющего устройства.

3. Решить задачу синтеза комбинационной логической схемы устройства управления напряжением в электротяговой сети.

Содержание курсового проекта

В курсовом проекте должны быть решены задачи, сформулированные студентом. Содержание проекта рекомендуется распределить по отдельным разделам, соответствующим решению поставленных задач.

В первом разделе необходимо обосновать понятие энергодиспетчерского управления устройствами электроснабжения как система телерегулирования напряжения заданного участка электрифицированной линии и показать возможность в пределах построения системы управления напряжением в электротяговой сети с использованием средств телеуправления.

Во втором разделе рекомендуется предложить способ формирования дискретных сигналов в системе управления напряжением в электротяговой сети, отображающих сведения об уровне напряжения у токоприёмников ЭПС и сведения о необходимости изменения напряжения на шинах контактных подстанций. Сигналы должны быть представлены в цифровом виде в форме позиционного двоичного кода (ПДК).

В третьем разделе должно содержаться решение задачи разработки схемы дискретного устройства управления, которое можно использовать в качестве дополнительного узла системы телеуправления, обеспечивающего контроль за уровнем напряжения у токоприёмников ЭПС и формирование сигналов задания требуемого уровня напряжения на шинах тяговых подстанций.

Каждый раздел следует разделить в тексте пояснительной записки на пункты и подпункты (при необходимости). Пояснительная записка к проекту должна содержать краткое введение и заключение, а также список использованной литературы.

К пояснительной записке должны быть приложены два чертежа: схема заданного электрифицированного участка с указанием элементов и узлов телемеханики в задачах диспетчерского круга; схема дискретного устройства управления напряжением в электротяговой сети.

Графическая часть проекта выполняется с применением компьютерной графики в формате А3 в соответствии с действующими требованиями. Текст пояснительной записки оформляется в рукописной форме. Объём пояснительной записки должен составлять 25-35 страниц формата А4.

Варианты индивидуальных заданий

2.1. Шифр задания

Студенты выполняют курсовой проект по индивидуальному заданию. Исходные данные в задании указываются шифром в форме двоичных 4 –разрядных чисел, например, 0010 – 1000 – 0101– 0011 - 0010.

В шифре слева направо отражены:

– первое 4 – разрядное число – – минимальное допустимое напряжение в зоне, удаленной от тяговой подстанции;

– второе 4–разрядное число – L – расстояние между тяговыми подстанциями (длина межподстанционной зоны);

– третье 4 – разрядное число – – количество межподстанционных зон, входящих в рассматриваемый участок электрифицированной линии с диспетчерским управлением;

– четвертое 4 – разрядное число – ЛБ – логический базис – функционально полный набор логических элементов;

– пятое 4 – разрядное число – Код – правило (закон) расшифровывания закодированного сообщения в канале прямой и обратной связи.

2.2. Индивидуальные задания к курсовому проекту

Варианты заданий к курсовому проекту приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Варианты заданий к курсовому проекту

Номер варианта	Наименование исходных данных
	L, км		ЛБ	Код
	2,7			И, ИЛИ, НЕ	ПДК
	2,9			И, НЕ	По предложению студента
				ИЛИ, НЕ
				И – НЕ
				ИЛИ – НЕ
				И– ИЛИ – НЕ
				ПЛМ

Например, шифр задания: 0010 – 0011 – 0010 – 0100 – 0001. В соответствии с таблицей заданий исходные данные варианта курсового проекта имеют следующее содержание:

L=14 км ;

ЛБ – функционально полный набор ЛЭ И – НЕ;

Код – позиционный двоичный код (ПДК).

Рекомендации по выполнению курсового проекта

Порядок выполнение проекта

Работа выполняется каждым студентом по индивидуальному заданию с использованием лекционного материала по дисциплине, источников, приведенных в библиографическом списке, компьютерных технологий.

Рекомендуется вначале повторить курс «Электрические железные дороги», выполнить обоснование участка электрифицированной линии с традиционным, скоростным или высокоскоростным движением пассажирских поездов в соответствии с данными индивидуального задания. Желательно принять участки Октябрьской железной дороги, используя схему на линиях Санкт-Петербург – Москва и Санкт-Петербург – Выборг со скоростным движением. Выполнить копию выделенного участка линии, Электрификации и электроснабжения железных дорог России, имеющуюся на кафедре. Дать краткую характеристику электрифицированного участка по размещениюлинейных объектов устройств электроснабжения, скорости движения, профилю пути, типу и скорости обращающегося электроподвижного состава.

Далее следует разработать структурирую схему устройств тягового электроснабжения на принятом участке скоростной линии, оснащенной телемеханической системной диспетчерского управления. Затем формулируется задача управления напряжением в контактной сети на межподстанционных зонах при пропуске электропоездов. Составляется словесное описание данной задачи и разрабатывается система автоматического управления напряжением на межподстанционных зонах с выделением объектов управления (ОУ), устройства управления (УУ), каналов прямой и обратной связи. Дается характеристика потоков информации, передаваемой по каналам связи.

По результатам анализа устройств управления напряжением следует выполнить эскизную проработку способа представления информации, предаваемой от УУ, размещенного на диспетчерском пункте (ДП), и ОУ, находящихся на контролируемых пунктах (КП) – на тяговых подстанциях; от контролируемых пунктов с датчиками напряжения (ТИ–КП) – посты секционирования, к УУ, размещенного на ДП.

Затем выполняется работа по решению задачи синтеза дискретного устройства управления напряжением на основе комбинационной логической схемы, реализующей функции управления, сформулированные ранее в словесном описании. Синтез рекомендуется выполнять по шагам:

– шаг 1 – Словесное описание задачи;

– шаг 2 – Составление таблице истинности;

– шаг 3 – Запись алгебраического выражения логической функции, как правило, в дизъюнктивной совершенной нормальной форме – ДСНФ (структурная формула);

– шаг 4 – Минимизация структурной формулы;

– шаг 5 – Преобразование логической функции к заданному элементному базису;

– шаг 6 – Переход от структурной формулы к логической схеме.

Далее разрабатывается схема устройства управления напряжением и определяется способ сопряжения его с диспетчерским полукомплектом телемеханики (ТУ – ДП, ТС – ТИ – ДП). Логическая схема и схема устройства управления напряжением изображаются на чертеже формата А3.

Ниже приводятся краткие пояснения к выполнению отдельных разделов курсового проекта.

Введение

Отмечается актуальность проблемы повышений скорости движения на железнодорожном транспорте, и приводятся требования к системе тягового электроснабжения по обеспечению скоростного и высокоскоростного электроподвижного состава (ЭПС) электрической энергией высокого качества. Подчеркивается, что важнейшим показателем качества электроэнергии в электротяговой сети является стабильность уровня напряжения у токоприемников ЭПС.

Формируется цель курсового проекта и дается краткое пояснение, какой способ поддержания заданного напряжения в электротяговой сети предлагается в данном курсовом проекте.

Приводятся исходные данные, изложенные в задание как курсовому проекту.

Дается краткая аннотация содержания разработанного студентом курсового проекта.