1.2. 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 1.5 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). Напряжение 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.

9

Рис. 1.5. 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 максимальных скоростях (до 160 км/ч) и не ниже 2,9 кВ на участках скоростного и высокоскоростного движения (выше 200 км/ч и выше 250 км/ч соответственно).

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 выполнить следующие проектные решения:

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.

4. Разработать конструктивное исполнение ячейки устройства управления на основе интегральных микросхем (ИМС).

1.3 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 системы телерегулирования напряжения на заданном участке электрифицированной линии. Следует показать возможность управления напряжением в электротяговой сети с использованием средств телемеханики.

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 тяговых 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.

В этом разделе требуется разработать предложения по конструктивному исполнению ячейки управления напряжением для включения в комплекс диспетчерского управления устройствами тягового электроснабжения.

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 и логическая схема дискретного устройства управления напряжением в электротяговой сети; конструктивное исполнение ячейки дискретного устройства управления напряжением.

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.