Тема 5.3. Каналы связи телемеханики
Общие сведения о каналах связи телемеханики, их особенности, разделение каналов линий электропередачи, силовых распределительных сетей, радиорелейных линий и радиоканалов.
Методические указания
Основные сведения о каналах связи телемеханики приведены в главе 8 [2]. При изучении данной темы следует обратить внимание на активное развитие в последние годы волоконно-оптических линий связи, которые по своей информационной емкости и помехоустойчивости значительно превышают возможности электрических линий связи ([1], с.188-199).
Вопросы для самоконтроля
1. С помощью какой аппаратуры осуществляется частотное разделение каналов связи?
2. В чем состоит преимущество волоконно-оптических линий связи?
Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену
1. Логические схемы: «И», «ИЛИ», «НЕ», «ИЛИ-НЕ», «И-НЕ».
2. Триггер со счетным входом.
3. Двоичный счетчик.
4. Матричные шифраторы и дешифраторы на одно сочетание и на все сочетания. Схема и временная диаграмма.
5. Матричный распределитель импульсов с дешифратором двоичного кода. Схема и временная диаграмма.
6. Преобразователи последовательного кода в параллельный и обратно.
7. Понятие об информации и сообщениях.
8. Кодирование и числовые коды, применяемые в технике. Принципы помехоустойчивого кодирования.
9. Метод прямого избирания при частотном и временном разделении элементов сигнала.
10. Метод кодового избирания при частотном и временном разделении элементов сигнала.
11. Частотная модуляция.
12. Нуль-индикатор. Функциональная схема. Принцип работы.
13. Аналого-цифровой преобразователь с широтно-импульсным модулятором. Функциональная схема. Принцип работы.
14. Аналого-цифровой преобразователь с частотно-импульсным модулятором. Функциональная схема. Принцип работы.
15. Сигнальные элементы, применяемые в системах автоматики и телемеханики. Сравнительная характеристика основных видов.
16. Автоматика линий электропередач на оперативном переменном токе.
17. Принцип действия АПВ на оперативном переменном токе.
18. Принцип действия АВРЛ на переменном оперативном токе.
19. Автоматика фидера 6-10 кВ. Оперативное включение и отключение.
20. Автоматика фидера 6-10 кВ. (Отключение от защит. Аварийная сигнализация).
21. Автоматика фидера 6-10 кВ. АПВ.
22. Автоматика фидера 6-10 кВ. Отключение от защиты. Ускорение действия максимальной защиты.
23. АПВ линий электропередач с двусторонним питанием.
24. АВР линий электропередач.
25. Автоматика вводов промежуточной тяговой подстанции.
26. Назначение и принцип действия автоматики управления обдувом трансформатора.
27. Назначение и принцип действия автоматики регулирования напряжения на шинах понижающей подстанции.
28. Автоматика понижающих трансформаторов.
29. Автоматика трансформаторов собственных нужд. Оперативное включение и отключение.
30. Автоматика трансформаторов собственных нужд. Отключение от защиты. АВР.
Таблица 1 Номера вопросов и задач для контрольной работы
| Две последние цифры шифра | Вариант | Номера вопросов и задач | Две последние цифры шифра | Вариант | Номера вопросов и задач |
| 01 51 | 1 11 21 | 26 76 | 6 18 30 | ||
| 02 52 | 2 12 22 | 27 77 | 7 19 21 | ||
| 03 53 | 3 13 23 | 28 78 | 8 20 22 | ||
| 04 54 | 4 14 24 | 29 79 | 9 11 23 | ||
| 05 55 | 5 15 25 | 30 80 | 10 12 24 | ||
| 06 56 | 6 16 26 | 31 81 | 1 14 27 | ||
| 07 57 | 7 17 27 | 32 82 | 2 15 28 | ||
| 08 58 | 8 18 28 | 33 83 | 3 16 29 | ||
| 09 59 | 9 19 29 | 34 84 | 4 17 30 | ||
| 10 60 | 10 20 30 | 35 85 | 5 18 21 | ||
| 11 61 | 1 12 23 | 36 86 | 6 19 22 | ||
| 12 62 | 2 13 24 | 37 87 | 7 20 23 | ||
| 13 63 | 3 14 25 | 38 88 | 8 11 24 | ||
| 14 64 | 4 15 26 | 39 89 | 9 12 25 | ||
| 15 65 | 5 16 27 | 40 90 | 10 13 26 | ||
| 16 66 | 6 17 28 | 41 91 | 1 15 29 | ||
| 17 67 | 7 18 29 | 42 92 | 2 16 30 | ||
| 18 68 | 8 19 30 | 43 93 | 3 17 21 | ||
| 19 69 | 9 20 21 | 44 94 | 4 18 22 | ||
| 20 70 | 10 11 22 | 45 95 | 5 19 23 | ||
| 21 71 | 1 13 25 | 46 96 | 6 20 24 | ||
| 22 72 | 2 14 26 | 47 97 | 7 11 25 | ||
| 23 73 | 3 15 27 | 48 98 | 8 12 26 | ||
| 24 74 | 4 16 28 | 49 99 | 9 13 27 | ||
| 25 75 | 5 17 29 | 50 00 | 10 14 28 |
Задание на контрольную работу
1.Объясните назначение многоразрядных счетчиков импульсов. Начертите функциональную и принципиальную схемы пятиразрядного двоичного счетчика импульсов (основание системы счисления m=2), выполненного на j-k триггерах.
Объясните принцип действия этого счетчика, ответ сопроводите таблицей с указанием потенциалов на входе и всех выходах счетчика и временной диаграммой его работы.
2. Объясните назначение счетчиков импульсов. Начертите принципиальную схему двухразрядного двоичного счетчика импульсов (основание системы счисления m=2), выполненного с применением триггеров на интегральных микросхемах. Объясните принцип действия этого счетчика, ответ сопроводите таблицей с указанием потенциалов на входе и выходах каждого разряда счетчика.
3. Объясните назначение счетчиков импульсов. Начертите функциональную и принципиальную схемы четырехразрядного двоичного счетчика импульсов (основание системы счисления m=2), выполненного на j-k триггерах с одним запоминающим конденсатором
Объясните принцип действия этого счетчика, ответ сопроводите таблицей с указанием потенциалов на входе и выходах каждого разряда счетчика и временной диаграммой его работы.
4. Начертите функциональную и принципиальную схемы одноразрядного пятиричного счетчика импульсов (основание системы счисления m=5), выполненного на D триггерах.
Объясните принцип действия этого счетчика, ответ сопроводите таблицей с указанием позиций счетчика при каждом из импульсов на входе счетчика и временной диаграммой его работы.
5. Объясните назначение кодирования и шифраторов в системах автоматики и телемеханики и принцип образования числового кода на все сочетания на основе двоичной системы счисления.
Начертите две принципиальные схемы шифраторов двоичного четырехразрядного кода на все сочетания, одна из которых выполнена на диодных схемах ИЛИ, а другая – на интегральных микросхемах И-НЕ.
Объясните принцип действия обоих видов шифраторов, ответ сопроводите временной диаграммой сигналов на шинках входов интегральных схем и на их выходах.
6. Объясните назначение шифраторов и принцип образования числового кода на одно сочетание.
Начертите две принципиальные схемы шифраторов двоичного кода на одно сочетание С26, содержащего по две единицы во всех комбинациях, каждая из которых имеет по шесть цифр. Одна из схем выполнена на диодных схемах ИЛИ, а другая – на интегральных микросхемах И-НЕ.
Объясните принцип действия обоих видов шифраторов, ответ сопроводите временной диаграммой сигналов на шинках входов интегральных схем ИЛИ и на их выходах.
7. Объясните назначение распределителей импульсов в устройствах автоматики и телемеханики.
Начертите принципиальную схему матричного распределителя импульсов с дешифратором двоичного кода на все сочетания для распределения 16 импульсов.
Объясните принцип его действия, ответ сопроводите временной диаграммой сигналов на входе распределителя, на каждой из кодовых шинок входов дешифратора и на выходах распределителя.
8. Объясните назначение распределителей импульсов в устройствах автоматики и телемеханики.
Начертите структурную схему распределителя импульсов с параллельно-последовательным матричным дешифратором двоичного кода на все сочетания для распределения 16 импульсов.
Начертите принципиальную схему указанного матричного дешифратора. Объясните принцип действия распределителя, ответ сопроводите временной диаграммой сигналов на входе распределителя и на выходах матриц А и Б.
9. Объясните назначение дешифраторов кода в устройствах автоматики и телемеханики.
Начертите функциональную схему дешифратора кода на одно сочетание С26 , содержащего по две единицы во всех комбинациях, каждая из которых содержит по шесть цифр. Схема выполнена на диодных схемах И.
Объясните принцип действия дешифратора, ответ сопроводите временной диаграммой сигналов на каждой из кодовых шинок входов дешифратора и на всех выходах дешифратора.
10. Начертите функциональную схему преобразователя последовательного кода вида 101100 в параллельный и обратно - преобразователя полученного параллельного кода в последовательный.
Объясните принцип действия изображенных на схеме преобразователей, ответ сопроводите временными диаграммами работы обоих видов преобразователей.
11. Начертите принципиальную схему, выполненную разнесенным способом, автоматики выключателя линии, присоединенной к шинам телемеханизированной подстанции.
Схема должна обеспечивать управление выключателем ключом управления и устройством телемеханики; отключение выключателя при срабатывании максимальной токовой защиты без выдержки времени и защиты от однофазных замыканий на землю (с реле ЗЗП-1); однократное автоматическое повторное включение (АПВ) выключателя; запрет АПВ при отключении выключателя оперативным персоналом и при срабатывании защиты от однофазных замыканий; световую сигнализацию положения выключателя при переключениях его оперативным персоналом и при аварийном отключении.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие во всех заданных режимах; как обеспечивается в данной схеме выполнение требований, предъявляемых к АПВ.
12. Начертите принципиальную схему автоматики на постоянном оперативном токе выключателя резервной питающей линии (ввода) подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателем ключом управления; однократное автоматическое включение (АВР) выключателя при отключении выключателя рабочей питающей линии; отключение выключателя при срабатывании максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени и токовой отсечки без выдержки времени; световую сигнализацию положения выключателя при переключениях его оперативным персоналом и при аварийном отключении.
Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы в заданных режимах, какие требования предъявляются к схемам АВР.
13. Начертите принципиальную схему автоматики выключателя линии 10 кВ автоблокировки (ВЛ СЦБ), присоединенной к шинам телемеханизированной тяговой подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателем ключом управления и устройством телемеханики; отключение выключателя при срабатывании токовой отсечки без выдержки времени, максимальной токовой защиты с выдержкой времени, а также защиты от однофазных замыканий на землю; автоматическое включение выключателя устройствами АПВ И АВР. Элементы схемы должны действовать в двух режимах – включение выключателя устройством АПВ при одновременном запрете АВР и наоборот – включении выключателя устройством АВР при запрете в этом случае АПВ.
Режим работы автоматики линии ВЛ СЦБ – к.з. – АВР-АПВ.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие во всех заданных режимах.
14. Начертите принципиальную схему автоматики на переменном оперативном токе выключателя линии понижающей подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать отключение выключателя, оборудованного пружинным приводом с автоматическим моторным редуктором (АДР), с помощью реле прямого действия РТМ и РТВ. Отключение должно происходить при срабатывании токовой отсечки и максимальной токовой защиты с выдержкой времени, выполненных в двухфазном исполнении; В схеме должны присутствовать цепи однократного автоматического повторного включения (АПВ) выключателя с выдержкой времени.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие в заданных режимах; какие факторы учитывают при выборе времени уставок до АПВ.
15. Начертите принципиальную схему автоматики на постоянном оперативном токе выключателя линии 35 кВ с двусторонним питанием, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателем ключом управления; отключение выключателя при срабатывании дистанционной защиты в двухфазном исполнении с выдержкой времени; однократное автоматическое повторное включение (АПВ) выключателя с ожиданием синхронизма напряжений; ускоренное отключение выключателя в случае включения его на короткое замыкание; световую сигнализацию положения выключателя при оперативных его переключениях и аварийном отключении.
Объясните особенности выполнения схемы АПВ при двустороннем питании линии, назначение и взаимодействие элементов начерченной схемы во всех заданных режимах.
16. Начертите принципиальную схему автоматики рабочего трансформатора собственных нужд и секционного контактора шин собственных нужд 380/220В трансформаторной подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателем со стороны первичной обмотки трансформатора, контактором со стороны вторичной обмотки трансформатора и секционным контактором шин кнопками управления; отключение выключателя и контактора при срабатывании токовой отсечки и максимальной токовой защиты с выдержкой времени; автоматическое включение секционного контактора шин 380/220 В при исчезновении напряжения на одной из секций шин собственных нужд; световую сигнализацию положения выключателя при переключениях его оперативным персоналом; звуковую и световую сигнализацию – при аварийном его отключении.
Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы в заданных режимах.
17. Начертите принципиальную схему автоматики двухобмоточного резервного понижающего трансформатора телемеханизированной подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателями, установленными на первичной и вторичной сторонах трансформатора, с помощью ключа управления; однократное автоматическое включение (АВР) выключателей при исчезновении напряжения на шинах, к которым присоединена вторичная обмотка трансформатора; отключение выключателей при срабатывании токовой отсечки, максимальной токовой защиты с выдержкой времени, установленных на первичной стороне трансформатора и газовой защиты; световую сигнализацию положения выключателей при оперативных переключениях, а также звуковую и световую сигнализации при аварийном отключении.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие в заданных режимах; как обеспечивается выполнение требований, предъявляемых к схемам АВР.
18. Начертите принципиальную схему автоматики двухобмоточного резервного понижающего трансформатора, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателями, установленными на первичной и вторичной сторонах трансформатора, с помощью ключа управления; однократное автоматическое включение выключателей (АВР) при отключении основного трансформатора; отключение выключателей при срабатывании дифференциальной защиты, максимальной токовой защиты с выдержкой времени и газовой защиты; световую сигнализацию положения выключателей при оперативных переключениях и аварийном отключении.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие в указанных режимах; как обеспечивается выполнение требований, предъявляемых к схемам АВР.
19. Начертите принципиальную схему автоматики на постоянном оперативном токе секционного выключателя шин вторичного напряжения двухтрансформаторной подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать управление выключателем ключом управления; автоматическое включение (АВР) выключателя при отключении одного из трансформаторов; отключение выключателя при срабатывании токовой отсечки с выдержкой времени, ускоренное отключение выключателя токовой отсечкой при включении его на короткое замыкание; световую сигнализацию положения выключателя при переключении его оперативным персоналом; звуковую и световую сигнализацию при отключении выключателя релейной защитой.
Объясните назначение и взаимодействие элементов схемы в заданных режимах.
20. Начертите принципиальную схему автоматики на переменном оперативном токе секционного выключателя двухтрансформаторной понижающей подстанции, выполненную разнесенным способом.
Схема должна обеспечивать автоматическое включение (АВР) секционного выключателя при отключении одного из трансформаторов; отключение выключателя при срабатывании максимальной токовой защиты с выдержкой времени в двухфазном исполнении путем дешунтирования электромагнитов отключения пружинного привода выключателя контактами индукционных реле РТ-80.
Объясните назначение элементов схемы и их взаимодействие в заданных режимах.
21. Начертите принципиальную схему автоматического управления обдувом трансформатора и структурную схему автоматического регулятора напряжения трансформатора (АРНТ).
Первая схема должна обеспечивать включение и отключение вентиляторов, охлаждающих трансформатор.
Вторая схема должна обеспечивать автоматическое регулирование коэффициента трансформации трансформатора в зависимости от напряжения на вторичной стороне трансформатора и тока нагрузки в линиях, подключенных к трансформатору.
Объясните назначение и взаимодействие элементов обеих схем.
22. Начертите структурную схему автоматизированной системы управления устройствами электроснабжения. Поясните задачи оперативного управления, выполняемые подразделениями дистанции электроснабжения.
23. Начертите функциональную и принципиальную схемы нуль-индикатора с двумя источниками питания. Объясните его назначение и принцип действия. Ответ сопроводите временной диаграммой работы устройства.
24. Начертите структурную схему аналого-цифрового преобразователя, включающую в себя схему широтно-импульсного модулятора. Объясните его назначение и принцип работы. Ответ сопроводите временной диаграммой работы модулятора и преобразователя.
25. Начертите структурную схему аналого-цифрового преобразователя, включающую в себя схему частотно-импульсного модулятора. Объясните его назначение и принцип работы. Ответ сопроводите временной диаграммой работы модулятора и преобразователя.
26. Начертите принципиальную схему сигнальной ячейки на D-триггерах. Объясните принцип работы сигнальных ячеек с оптронами, их преимущества по сравнению с сигнальными ячейками на тиратронах. Ответ сопроводите временной диаграммой, поясняющей работу устройства при включенном состоянии объекта в 1 цикле опроса и отключенном во 2 и 3 циклах опроса.
27. Объясните принцип организации кодового избирания элементов сигнала. Ответ сопроводите структурной схемой и временной диаграммой для передачи команд на 15 объектов телемеханики.
28. Объясните принципы организации прямого и адресного (группового) методов избирания элементов сигнала, преимущества и недостатки каждого метода. Приведите поясняющие схемы и временные диаграммы.
29. Объясните особенности выполнения временного разделения элементов сигнала в системах телемеханики и методы необходимой при этом синхронизации распределителей. Ответ сопроводите поясняющими структурными схемами и временной диаграммой работы распределителя.
30. Начертите структурную схему, поясняющую принцип выполнения частотного разделения каналов связи. Объясните, чем вызвано разделение каналов связи, назначение блоков схемы и принцип выполнения частотного разделения каналов связи. Ответ сопроводите поясняющей диаграммой сигналов в каналах связи.