1. Введение

Автоматика-телемеханика стала развиваться в связи с нехваткой времени на подготовку рабочего места для работников контактной сети. При отсутствии автоматики- телемеханики 50% рабочего времени уходило на переключение вручную. Штат работников тяговой подстанции был большой от 14 человек и более. В 1930-е годы автоматика была основана на электродвигателях, этот период времени можно отнести к первому этапу развития АТМ. Вторым этапом считается введение в строй телеуправления на релейно-контактных элементах с1952 года. При этом этапе повысилась надёжность системных переключений, сократился расход электроэнергии на питание устройств телемеханики, штат работников тяговой подстанции сократился до 10 человек, подготовка рабочего места для бригад контактной сети сократилось до 15 минут. Третий этап развития автоматики телемеханики делится на три части: 1 часть- с 1957 по 1958 год, применялась система БСТ-59 (для тяговых подстанций), БТР-60 (для разъединителей контактной сети); 2 часть- система ЭСТ-62 основанная на базе германиевых полупроводников; 3 часть- система телемеханики «Лисна» внедрялась в 1970-1995 годы, разработана на базе кремниевых полупроводниковых элементах. Внедрение бесконтактной системы телемеханики позволило сократить подготовку рабочего места для бригады контактной сети до 7 минут, штат работников тяговой подстанции сократился до 2-х человек. Четвёртый считается временем внедрения в эксплуатацию микроэлектронных систем телемеханики (МСТ-95) элементная база которых основана на микросхемах, данная система телемеханики позволила вдвое увеличить информационную ёмкость. Пятым этапом считается внедрение на железную дорогу автоматизированных систем телемеханического управления, элементная база которых основана на больших интегральных схемах (микропроцессорах). Данная система управления рассчитана на безлюдную технологию управления электрооборудованием. С увеличением

расстояния передачи, объёма информации и числа контролируемых объектов особое значение приобретает необходимость сокращения затрат на линии связи, обеспечения качества передачи сигналов и быстродействия системы передачи. Эти проблемы решаются с помощью устройств телемеханики, позволяющих наиболее рационально использовать линии связи и одновременно обеспечить надёжную, быструю и точную передачи приказов, сигналов и результатов измерений. Телемеханическими устройствами называют технические средства, с помощью которых обеспечивают управление, контроль и регулирование производственными или технологическими процессами на расстоянии путём передачи кодированных сигналов по каналу связи. По характеру выполняемых функций их делят на устройства телеуправления (ТУ) и телеконтроля (ТК). Устройства телеуправления служат для управления на расстоянии отдельными объектами или целыми производственными комплексами. Наиболее часто они осуществляют передачу двухпозиционных команд, большинство объектов управления электроустановок являются двухпозиционными. Управление телемеханическими объектами осуществляет обычно оператор или диспетчер из диспетчерского пункта (ДП), на котором размещается диспетчерский полукомплект аппаратуры телемеханики. На контролируемых пунктах (КП) размещается аппаратура полукомплектов контролируемых пунктов и объекты управления и контроля. Если объекты сосредоточены в одном месте (например, тяговая подстанция), то на всю группу устанавливается один полукомплект аппаратуры телемеханики контролируемого пункта КП, связь которого с объектами осуществляется по системе местного дистанционного управления. При рассредоточении объектов по одному или небольшим группам на сравнительно больших расстояниях возле каждого объекта или группы устанавливают отдельный полукомплект аппаратуры (пример, разъединители контактной сети). Мнемоническая схема представляет собой наглядное графическое изображение функциональной схемы контролируемого пункта, содержащее все элементы этой схемы, что позволяет диспетчеру судить о состоянии оборудования на контролируемых пунктах, находящихся в его ведении, и оперативно принимать решения по управлению объектами на КП. Устройства телеуправления позволяют обеспечить квалифицированное руководство действиями эксплуатационного персонала и повысить производительность труда за счёт ускорения переключения схем питания при профилактических и ремонтно-восстановительных работах. При этом отпадает необходимость в значительной части оперативного персонала, осуществляющего дежурство на подстанциях или переключения на контактной сети. Кроме того, оказывается возможным более полно реализовать пропускную способность электрифицированных железных дорог благодаря сокращению числа специальных «окон», необходимых для оперативного обслуживания контактной сети, и более быстрого устранению возникших повреждений.

1. Общая часть

1. Определение объема телемеханизации.

Устройства автоматики, телемеханики и релейной защиты представляют собой единый комплекс; они позволяют значительно повысить эффективность работы устройств электроснабжения. Объем автоматизации и телемеханизации растет из года в год на основе опыта и потребностей эксплуатации. Основные объекты автоматизации и телемеханизации сведены в Таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Определение объёма телесигнализации.

Наименование	Количество	Объём телесигнализации
1	2	3
Железнодорожная станция	10	Разъединители контактной сети, линий СЦБ и продольного электроснабжения; ответственные трансформаторные подстанции.
Пост секционирования	6	Фидерные разъединители контактной сети; секционные разъединители контактной сети, линий СЦБ и продольного электроснабжения.
Тяговая подстанция	7	Питающие вводы, обходные и шиносоединительные выключатели РУ-110 кВ, понижающие трансформаторы, фидеры контактной сети, фидеры продольного электроснабжения и районных потребителей, фидеры СЦБ, измерение на шинах тягового распредустройства.

Продолжение таблицы 1.1 - Определение объёма телесигнализации

1	2	3
		Общеподстанционные сигналы: Перевод на местное управление (КТУ), исчезновение напряжения оперативных цепей 110 В, исчезновение напряжения оперативных цепей 220 В, пожар на подстанции, срабатывание защит подстанции (РСЗ), срабатывание устройств автоматики (АПВ или АВР); срабатывание первой ступени газовой защиты, защиты от перегрузки и термореле понизительного трансформатора (РСГ); внутренние повреждения трансформатора (2 ступень газовой защиты, диф. защита), газовая защита 2 ступени и токовая отсечка трансформатора района.

1.2 Включение аппаратуры телемеханики в линию связи и размещение её по КП

В дипломном проекте принимаем дуплексную связь.

Рисунок 2

10

.1 — Размещение аппаратуры телемеханики.

11

1.3 Определение дальности передачи сигналов телемеханики

Для того, чтобы сигналы телемеханики дошли до потребителя, надо знать наибольшее расстояние дальности передачи сигналов телемеханики, и, если расстояние от диспетчерского пункта до контролируемого пункта будет больше, чем дальность передачи, то появляется необходимость установки промежуточных усилителей.

Рассчитаем их количество.

Определим максимальную дальность передачи по формуле:

,		(1)
где	- коэффициент затухания напряжения и тока вдоль линии на единицу длины, определяется из графика=. Для кабельной линии связи типа МКПАБ с диаметром жил 1,05 мм, дляf= 800 Гц,= 0,37дб/км; адоп– наибольшее дополнительное затухание при передаче сигнала.

,

(2)

где

Рдоп– допустимый уровень передачи. Надёжная работа канала связи может быть обеспечена лишь при достаточном уровне превышения сигнала в месте приёма над уровнем помех, не менее чем на Рсп. Мощность сигнала в линии не должна превышать величины, при которой сигнал будет оказывать мешающее влияние на другие каналы связи, работающие по этой же цепи на близком расстоянии от неё. Во избежание этого устанавливают допустимый уровень передачи Рдопв начале линии. Стандартом для проводных цепей в тональном диапазоне частот предусмотрен наибольший допустимый суммарный (от всех каналов) уровень Рдоп= 5,2 дБ. Рпом– уровень помехи. Для проводных линий связи стандартом устанавливается уровень помеха Рпом= - 49 дБ (около 2,5 мВ на 600 Ом). Это так называемая, псофометрическая помеха, за которую принимают условную помеху на частоте 800 Гц, оказывающую на человеческое ухо то же воздействие, что и суммарная помеха, реально существующая в диапазоне звуковых частот. Рсп– наименьшее допустимое превышение уровня сигнала над помехой зависит от вида модуляции. При ЧМ Рсп= 15дБ.

Произведём расчет по формуле 2:

а_доп= 5,2 - (-49 + 15) = 39,2дБ.

Произведём расчет по формуле 1:

км.

Так как диспетчерский пункт находится в начале телемеханизированной зоны, то количество усилителей вычисляем по формуле:

(3)

шт.

1.4 Выбор системы телемеханики

Принимаю для телемеханизации систему телемеханики МСТ – 95.

Почему я выбрал именно систему телемеханики МСТ – 95, а не, например, Лисну. Не смотря на то, что системы типа Лисна эксплуатируются уже не один десяток лет и хорошо зарекомендовали себя, существуют некоторые затруднения для их дальнейшего внедрения. Такие как – устаревшая элементная база и снятые с производства комплектующие изделия.

В этих условиях возникли следующие задачи:

1. Замена действующей аппаратуры новой без перерыва в работе,

2. Частичная реконструкция действующей системы электроснабжения,

3. Выбор устройства телеуправления для вновь вводимых в действие электрифицированных участков.

Решение этих задач, без каких либо затруднений обеспечивает новая система телемеханики МСТ – 95. В ней сохранены все положительные качества предшествующих систем, в том числе и протоколы обмена информацией. Наряду с этим, аппаратура этой системы, выполненная на новой элементной базе, более надёжна, имеет существенно меньшие размеры и вес, а так же проще в эксплуатации.

Технические характеристики системы телемеханики МСТ – 95:

Данная система работает на базе интегральных микросхем, по выделенным линиям связи при цепочном и древовидном размещении КП (возможно применение системы и при радиальном размещении КП). Дальность передачи телемеханической информации при цепочной структуре составляет до 180км. (с промежуточными усилителями).

Система МСТ – 95 представляет собой телемеханический комплекс, в состав которого входят: подсистема МСТ – Ч, предназначенная для управления КП с большим объёмом информации, подсистема МСТ – В, предназначенная

для управления КП со средним и малым объёмом информации, аппаратура 19 каналов связи, действующая в тональном и частично в надтональном диапазоне частот, автоматизированное рабочее место энергодиспетчер, сервисная аппаратура для накладки и контроля устройств системы.

Подсистема МСТ – Ч имеет структурную схему, аналогичную подсистеме «Лисна – Ч». Она рассчитана на управление 15 контролируемыми пунктами с одного ДП. В составе аппаратуры ДП есть одно, общее для всех КП, передающее устройство телеуправления ТУ ДП и индивидуальные для каждого КП приёмные устройства телесигнализации ТС ДП. Аппаратура КП содержит приёмное устройство телеуправления ТУ КП, передающее устройство телесигнализации ТС КП, встроенные преобразователи для ввода телеметрической информации ТИ КП, частотный приёмник ЧМПр и передатчик ЧМП. Каждое устройство КП рассчитано:

- на приём 80 двухпозиционных команд «включить-выключить»,

- на передачу 122 телесигналов в одной кодовой серии.

При наличии АРМ и дополнительных технических средств количество передаваемой с КП информации может быть значительно увеличенно.

В данной подсистеме применён непрерывный принцип действия, использованы временное разделение элементов сигналов в кодовых комбинациях, первичная широтно-импульсная модуляция и тактовая синхронизация распределителей.

Подсистема МСТ – В по своей структуре аналогична подсистеме «Лисна – В». Она рассчитана на управление с одного ДП десятью КП при использовании их полной информационной ёмкости. Как передающее устройство ТУ, так и приёмное устройство ТС являются общими для всех КП. Максимальное число объектов ТУ составляет 16, максимальное число объектов ТС – 22. Часть позиций ТС может быть использована для передачи информации ТИ. В данной подсистеме использован непрерывный принцип действия, временное разделение элементов кодовой комбинации и тактовая синхронизация распределителей.

Конструкция аппаратуры системы МСТ – 95

Благодаря использованию новой элементной базы система МСТ – 95 имеет меньший вес и габаритные размеры. Система комплектуется из стоек и шкафов, содержащих блоки модулей. Каждый модуль является либо полным устройством, либо его частью. Все модули выполняются в едином конструктивном плане и на основе плат. Размер одной платы 120×170мм. Модули вставляются в унифицированные блоки, рассчитанные на 13 мест. На КП подсистемы МСТ – Ч устанавливаются стойки КП, а на КП подсистемы МСТ – В – навесные шкафы. В стойках и шкафах размещены модули с функциональными устройствами, содержащими телемеханическую аппаратуру, приёмники и передатчики каналов связи, блоки питания. Имеются также панели с зажимами для подключения внешних цепей.

Для телемеханизации мною была выбрана система телемеханики МСТ – 95, так как количество КП и объёмов ТУ и ТС соответствует заданным параметрам.

5. Структурная схема системы телемеханики

Приемный полукомплект ТУ КП включает в себя частотный приемник (ЧПр), модуль ТУ КП, модули наборных реле (МР) и модуль защиты от залипания герконов (МЗГ).Тактовая серия, поступающая с диспетчерского пункта по линии связи, через частотный приемник передается в модуль ТУ КП. Распределитель, находящийся в этом модуле, переключается на каждом импульсе серии. При холостых сериях работа устройства ТУ КП заключается в контроле синхронизма и синфазности действия приемного и передающего устройства ТУ. В случае сбоя при приеме тактовой серии устройства защиты, размещенные в модуле ТУ КП, с помощью устройства ТС КП передают соответствующий сигнал на диспетчерский пункт ДП. Командную серию начинают принимать полукомплекты всех контролируемых пунктов КП. Однако команду воспринимает только КП, которому она адресована. Остальные КП, продолжая прием, воспринимают только такты, переключающие распределители.На КП, принимающем команду, каждый длинный импульс после выбора КП открывает выходные цепи распределителя. На 4-м длинном импульсе подается питание на модули наборных герконовых реле МР и возбуждается реле выбора операции. Далее, в соответствии с кодовой серией, возбуждается реле выбора объекта и группы. Контакты этих реле подготавливают цепь для возбуждения выходного реле команды. После завершения приема первой командной серии все элементы модуля ТУ КП, за исключением удерживающих в возбужденном состоянии наборных реле, приходят в исходное состояние. Устройство начинает прием второй командной серии. При совпадении этой серии с предыдущей на ее фазирующем импульсе срабатывает реле исполнение команды РИ, замыкающей цепь выходного реле команды. При не совпадении двух командных серий срабатывают устройства защиты, запрещая выполнение команды. Защита от залипания контактов какого-либо герконового реле осуществляет модулем МЗГ. Он блокирует прием команды и по каналу ТС передает на ДП сигнал «Сбой ТУ». Модуль МЗГ снабжен визуальной индикацией, по которой легко выделить группу контактов, среди которых находится залипший. Все модули имеют индикаторы, дающие возможность визуально контролировать их работу.