Методические указания по выполнению контрольной работы

Вопросы 1-10 контрольной работы выполняются после изучения темы 1.2 (кодирование и виды кодов), темы 2.1 и темы 2.3 (преобразователи кодов).

Отвечая на 1-й вопрос, составьте функциональную схему двоичного счетчика по рисунку 2.16, а принципиальную схему J-K триггера – по рисунку 2.9 [1]. Функциональное обозначение триггера также приведено на рисунке 2.9.

Таблицу потенциалов на выходах счетчика можно составить, взяв за образец таблицу 2.5 [1], но в ней указать не состояние триггеров (сигналы на прямом выходе Q), а потенциалы как на левом (0), так и на правом (1) выходах каждого триггера счетчика.

Двоичный счетчик импульсов на интегральных микросхемах (вопрос 2) выполняется согласно рисунку 2.16, где каждый триггер имеет схему, изображенную на рисунке 2.12 [1]. Таблицу потенциалов следует составить, учитывая указания к ответу на вопрос 1.

В ответе на вопрос 3 счетчик надо изобразить согласно обычной схеме (рисунок 2.16), где триггеры имеют схему, приведенную на рисунке 2.10 [1]. В остальном следует ориентироваться на указания к ответу на вопрос 1.

В ответе на 4-й вопрос для составления принципиальной схемы следует использовать схему триггера на рисунке 2.13 [1]. Функциональная схема и соответствующая временная диаграмма работы одного разряда счетчика импульсов с основанием m > 2 представлена на рисунке 2.19 [1]. При составлении таблицы необходимо учитывать, что наибольший потенциал на выходах счетчика соответствует сигналу «1», а наименьший – «0».

Отвечая на вопросы 5 и 6, разберите сначала назначение кодирования в §1.3.7 [1] и принципы образования некоторых видов кодов, изложенных в методических указаниях к теме 1.2. Разберите также принцип действия шифраторов, изображенных в учебнике [1]. Схемы на рисунках 2.4а и 2.5 [1] выполняют одну и ту же функцию образования двоичного трехразрядного кода. По их образцу можно составить схемы для образования двоичного четырехразрядного кода. При объяснении их действия обязательно приведите временную диаграмму работы шифратора на интегральных схемах. Такая диаграмма должна содержать количество горизонтальных осей по числу возможных комбинаций четырехразрядного кода на все сочетания , на которых будут отражены сигналы на входах интегральных схем, и еще четыре оси с сигналами на выходах.

Схему шифратора двоичного кода на одно сочетание можно составить по примеру рисунка 2.4б [1], где изображен подобный шифратор на сочетание . После того, как будет изучен принцип действия шифратора на интегральных схемах по рисунку 2.5 [1], можно будет самостоятельно составить схему шифратора на одно сочетание .

В ответе на 7-й вопрос схему дешифратора распределителя 16-ти импульсов можно составить по образцу схемы на рисунке 2.7а[1]. Функциональная схема счетчика распределителя составляется согласно указаниям к ответу на вопрос 1. Чтобы правильно присоединить к кодовым шинкам (выходам счетчика) входы всех 16-ти логических схем И, надо предварительно разобрать принцип действия такого дешифратора, построить таблицу, подобную таблице 2.4 [1], но на 4 разряда, и отразить в ней изменение потенциалов на каждой кодовой шинке. Затем по данным таблицы несложно построить требуемую временную диаграмму, объясняющую изменение потенциалов на восьми (четырех прямых и четырех инверсных) кодовых шинках входов и на шестнадцать выходах, то есть общее число горизонтальных осей на диаграмме будет равно двадцати четырем.

В 8-м вопросе рассматривается более сложная, но обладающая существенным преимуществом схема распределителя импульсов с параллельно-последовательным дешифратором. У такого распределителя счетчик разделен на два разряда. Количество триггеров в каждом разряде n/2, где n определяется из выражения ;

где N – число состояний счетчика.

Дешифратор такого распределителя имеет матрицу – А(МА) на логических схемах И для отрицательных сигналов и матрицу Б(МБ) для положительных сигналов на логических схемах И-НЕ (рисунок 2.22а [1]). Логические схемы МА присоединяются к выходам первого разряда счетчика, а МБ – к выходам второго разряда. Так как триггеры второго разряда переключаются один раз за время полного цикла переключения первого разряда, то при соединении каждого выхода МБ с каждым из выходов МА лишь по концам одной цепочки (рисунок 2.21а [1]) произойдет необходимое совпадение положительного потенциала на выходе МБ и отрицательного потенциала на выходе МА. Для распределения 16-ти импульсов таких цепочек в матрице В должно быть 16.

Принцип подключения логических схем МА к первому разряду счетчика можно разобрать по рисунку 2.7а [1]. Логические схемы МБ присоединяются к выходам второго разряда так, чтобы каждому положению счетчика соответствовало совпадение отрицательных сигналов на входах лишь одной логической схемы. Для этого следует начертить таблицу, в которой отразить потенциалы на каждом из выходов триггеров счетчика для всех 16-ти импульсов на его входе. Каждую логическую схему И-НЕ можно изобразить в виде прямоугольника, как схему &-L на рисунке 2.5 [1].

Для подготовки ответа на вопрос 9 следует знать принцип действия похожего дешифратора, изображенного на рисунке 2.6а [1]. Поясняющая временная диаграмма должна содержать шесть горизонтальных осей, на которых будут отражены потенциалы на кодовых шинках и еще количество горизонтальных осей, равное числу возможных комбинаций кода , на которых следует указать потенциалы на каждом из выходов дешифратора.

Для ответа на 10-й вопрос следует изучить действие преобразователей кодов с распределителями импульсов, изображенных на рисунках 2.44а и 2.44в [1]. При соединении этих двух схем в одну образуется требуемая заданием функциональная схема. Количество входов и выходов у схемы должно соответствовать заданной комбинации последовательного кода. Временные диаграммы для каждого из преобразователей строятся отдельно.

Для успешного изучения устройств автоматики питающих линий и районных потребителей необходимо знание основных теоретических положений разделов 3 и 4 программы, изложенных соответственно в главах 3 и 4 учебника [1]. Этим темам посвящены вопросы 11-20 контрольной работы.

Приступая к составлению схем автоматики, предварительно надо повторить выполнение различного рода защит [4, 5]. Помимо указанных книг можно использовать схемы, взятые по месту работы или из типовых проектов подстанций, соблюдая при этом требования ЕСКД на условные графические обозначения в электрических схемах. При составлении схем надо чертить лишь заданные цепи. Отступление от этого считается ошибкой. Буквенные обозначения основных реле приведены в приложении 1 данных методических указаний.

В ряде заданий предусматривается составление схем для телемеханизированных подстанций. Особенностью схем является то, что фиксация последней команды дежурного персонала или диспетчера выполняется реле фиксации команды KQQ. В качестве реле фиксации используют двухпозиционные промежуточные реле, имеющие два электромагнита с обмотками KQQ_C и KQQ_T, между которыми расположен якорь, связанный с контактной системой (рисунок 3.2 [1]). При прохождении тока по одной из обмоток якорь реле перекидывается, замыкая соответствующий основной контакт реле, и остается в этом положении, запоминая последнюю команду. Подробно с действием реле фиксации можно ознакомиться в §2.4 [3]. Наряду с двухпозиционным реле для фиксации команд управления можно применить обычные реле, которые при включении выключателя становятся на самоподпитку, а при оперативном отключении сбрасываются, фиксируя таким образом команды.

При составлении схем автоматики надо обращать внимание на то, чтобы они отвечали требованиям, предъявляемым к схемам АПВ или АВР. Подробно эти требования можно изучить в рекомендованном учебнике [3]. Ниже приведено краткое их изложение.

При ответе на вопрос 11 следует ориентироваться на схему рисунка 3.3 [1] и вышеуказанные особенности схем телемеханизированных подстанций. Предварительно следует разобрать по §7.8 [4] принцип выполнения защиты от однофазных замыканий. Цепи воздействия реле ЗЗП-1 на отключение выключателя можно составить, соблюдая следующую последовательность действия аппаратуры: при замыкании контакта ЗЗП (KLG) собирается цепь на промежуточное реле KL_О, а через контакт последнего – цепь на катушку отключения выключателя. Для запрета АПВ, при срабатывании реле ЗЗП, следует предусмотреть цепь разряда конденсатора реле РПВ-58 через контакт KL_О (по примеру контакта KCC на рисунке 3.4 [1]).

При подготовке ответа на вопрос 12 принцип АВР линий нужно изучить по §3.2 [1].

Схема в ответе на вопрос 12 содержит цепи управления выключателем по примеру рисунка 3.3 [1] (кроме цепей АПВ) и цепи АВР по примеру рисунка 3.6 [1]. При ответе следует ориентироваться на применение двухкатушечного реле фиксации последней команды KQQ вместо изображенного на рисунке 3.3 [1] однокатушечного реле KQQ. Надо учесть, что принципиальная схема АВР на рисунке 3.6 [1] выполнена совмещенным способом и на ней присутствуют элементы запуска АВР не только при отключении выключателя, но и при исчезновении напряжения на шинах. Последнее не нужно.

При составлении ответа на вопрос 13 следует ориентироваться на §3.3 [1]. При этом надо обратить внимание на то, что на схеме рисунка 3.7 отсутствуют цепи заданных релейных защит. Катушка имеющегося на схеме выходного реле защиты KL1 должна быть включена в цепь соединенных параллельно контактов реле отсечки KA1, реле времени максимальной токовой защиты KT1 и реле защиты от замыканий на землю KLG. Цепи запуска релейных защит выполняются по примеру рисунка 3.3 [1].

Вопрос 14 связан с составлением и описанием схем автоматики, выполненных на переменном оперативном токе. Такие схемы широко используются на понижающих подстанциях. Изучить принципы выполнения защит и автоматики на переменном оперативном токе можно по §3.1.4 или по рекомендуемой литературе [3, 4]. Возможно использование другой литературы. Следует иметь в виду, что в учебнике [3] приведены лишь принципы автоматики, а в [4] – также некоторые основы релейной защиты.

Реле прямого действия типа РТМ и РТВ, встроенные в пружинный привод, широко применяются для выполнения соответственно токовой отсечки, действующей без выдержки времени, и максимальной токовой защиты, срабатывающей с выдержкой времени. Особенностью их является то, что они выполняют одновременно роль измерительного органа (реле) и роль отключающих катушек (рисунок 128б [6]). Схемы присоединения этих реле к трансформаторам тока такие же, как и в токовых реле, например, РТ-40 в схемах на постоянном оперативном токе. Это следует учесть, составляя цепи защит в ответе на вопрос 14. Схему АПВ не трудно составить по примеру рисунков 3.5б [1].

Перед началом ответа на вопрос 15 необходимо изучить не только принципы управления выключателем, но и особенности АПВ на линиях с двусторонним питанием по §3.1.3 [1].

Схема в ответе на вопрос должна содержать цепи управления выключателем (см. рисунки 3.3, 3.4) и цепи АПВ (см. рисунок 3.4). При ответе следует ориентироваться на применение реле фиксации команды KQQ. Следует обратить внимание на заданный в данном вопросе вид защиты (§7.9 [4]) и на требуемое заданием условие для запуска АПВ, то есть лишние цепи и контакты из схем рисунков 3.3, 3.4 [1] чертить нельзя.

Схема к ответу на вопрос 16 составляется по рисунку 4.6 [1]. Надо внимательно рассмотреть схему и цепи, относящиеся к включению резервного ТСН не приводить, отразив лишь цепи автоматического включения секционного контактора шин 380/220 В. Следует дополнить схему цепями сигнализации положения выключателя и контакторов.

Сигнализация состояния выключателя выполняется как и любого другого выключателя (рисунок 3.3 [1]), а цепи сигнализации контакторов можно выстроить через контакты КМ2, КМ.

Отвечая на вопрос 17, следует помнить, что схемы управления и сигнализации выключателей любых присоединений, например, трансформаторов и линии, одинаковы. В схеме используется лишь один комплект токовых защит, установленных на первичной стороне трансформатора, как на рисунке 4.5 б, в [1]. Включение и отключение выключателя на вторичной стороне осуществляется после соответствующего переключения выключателя на первичной стороне трансформатора. Цепи АВР на включение выключателя первичной стороны трансформатора можно составить по примеру включения выключателя ТСН (рисунок 4.6 [1]). О принципах выполнении сигнализации можно узнать в указании к ответу на вопрос 16.

Перед ответом на вопрос 18 ознакомьтесь с указаниями к ответу на вопрос 17. Ориентироваться надо также на схемы рисунков 4.5 б, в [1]. Обратите внимание на использование другого вида защиты – дифференциальной вместо токовой отсечки, что принципиально не меняет схему защиты на рисунке 4.5 б [1] . Цепь на включение резервного трансформатора составляется также как секционного выключателя на рисунке 4.5 г [1] .

Схема автоматики секционного выключателя, заданная в вопросе 19, составляется на основании предварительно изученного принципа действия автоматики двухобмоточного трансформатора (§4.2 [1]). О составлении цепей сигнализации сказано в указаниях к ответу на вопрос 16.

При составлении схемы защиты трансформатора в ответе на вопрос 20 следует учесть, что в схемах на переменном оперативном токе используется принцип дешунтирования катушек отключения привода контактами реле, переключающимися без обрыва цепи, в которую они включены. Это важно, так как включаются они в цепь вторичной обмотки трансформатора тока. В частности, такие контакты имеют реле РТ-80. Катушка этого реле, присоединенная к трансформатору тока, включается последовательно с подвижным контактом реле и цепь тока при этом минует катушку отключения выключателя. После срабатывания реле этот контакт переключается и через него составляется цепь катушки отключения. Такой вид защиты должен быть применен в схеме ответа на вопрос 20. Схему АВР секционного выключателя следует изучить по рисунку 3.8 [1] и после этого начертить схему к ответу на поставленный вопрос.

Автоматический регулятор напряжения АРНТ (вопрос 21) выполняет автоматическое управление электроприводами переключателя отпаек трансформатора. При этом изменяется коэффициент трансформации. Описание схемы трансформатора с переключением ответвлений под нагрузкой и структурной схемы автоматического регулятора напряжения приведено в §6.2 [3]. Можно воспользоваться также описанием из §4.1 [1]. Схема автоматики управления обдувом трансформатора приведена в §4.1 [1].

Для ответа на вопрос 22 необходимо предварительно изучить §§ 1.1, 1.2 [1], а также учесть особенности структуры управления Вашего предприятия, так как в учебнике приведены обобщенные схемы.

Ответ на вопрос 23 выполняется после изучения § 2.7 [1]. Для составления временной диаграммы можно воспользоваться рисунком 2.29 [1], так как однофазное электронное реле переменного напряжения (тока) включает в свой состав нуль-индикатор.

Перед ответом на вопросы 24 и 25 необходимо внимательно изучить §§ 2.9 и 2.10 [1]. При составлении функциональных схем преобразователей следует полностью вычертить функциональные схемы модуляторов (рисунки 2.38 и 2.39 [1]).

Для ответа на вопрос 26 необходимо предварительно изучить материал по работе сигнальных элементов, изложенный в § 2.12 [1]. Принципиальная схема сигнальной ячейки составляется по рисунку 2.49(а). На рисунке 2.49(б) приведен пример временной диаграммы работы ячейки. При вычерчивании диаграммы следует учесть заданное состояние объекта во всех режимах опроса.

Ответы на вопросы 27 и 28 выполняются после изучения §5.3 [1]. При ответе на вопрос 27 можно воспользоваться обобщенной структурной схемой кодовой системы и структурой сигналов для 10 объектов телемеханики, приведенными на рисунке 5.7 [1]. Схему для прямого избирания элементов сигнала к ответу на вопрос 28 можно вычертить, воспользовавшись рисунком 5.6. Схема для адресного (группового) метода избирания составляется по описанию, приведенному на странице 175 [1]. Для каждой ступени избирания в схеме выделяется свое реле и соответствующие пары контактов. Подробнее этот метод рассмотрен в §6.3 [2]. При составлении временной диаграммы для адресного (группового) метода избирания необходимо учесть, что выходной сигнал формируется после замыкания двух пар контактов – операции и объекта.

Для ответа на вопросы 29 и 30 следует воспользоваться учебным материалом, изложенным в §6.2 [2]. Временную диаграмму для частотного разделения элементов сигнала можно составить по рисунку 6.13 [2].

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

Лабораторное занятие № 1

Исследование работы шифраторов

Лабораторное занятие № 2

Исследование работы дешифраторов

Лабораторное занятие № 3

Исследование работы двоичного трехразрядного счетчика

Лабораторное занятие № 4

Исследование схемы и элементов автоматики фидера 6-10 кВ

Лабораторное занятие № 5

Обнаружение неисправностей в схеме АПВ фидера 6-10 кВ

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Почаевец В.С. Защита и автоматика устройств электроснабжения. М.: ГОУ УМЦ ЖДТ, 2007.

2. Почаевец В.С. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. М.: Маршрут, 2003.

3. Беркович М.А., Гладышев В.А., Семенов В.А. Автоматика энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1991.

4. Почаевец В.С. Электрические подстанции. М.: УМК МПС России, 2001.

5. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.- д. транспорта. – М.: Желдориздат, 2002.

6. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. М.: Транспорт, 1983.

41