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.