Телемеханизация системы электроснабжения

Лекция 10 СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ В УСТРОЙСТВАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

 

Оперативное руководство работой устройств электроснабжения на электрифици­рованных железных дорогах осуществляет энергодиспетчер. Система оперативного уп­равления электрифицированными участками автоматизирована. Важнейшим звеном такой системы являются устройства телемеханики. С их помощью энергодиспетчер осу­ществляет оперативное управление тяговыми подстанциями, постами секционирова­ния и разъединителями контактной сети, линий продольного электроснабжения и вы­соковольтных линий СЦБ. Устройства телеуправления позволяют обеспечить квалифи­цированное руководство действиями эксплуатационного персонала и повысить произ­водительность труда за счет ускорения переключения схем питания при профилакти­ческих и ремонтно-восстановительных работах. При этом отпадает необходимость в значительной части оперативного персонала, осуществляющего дежурство на подстан­циях или выполняющих переключения на контактной сети. Кроме того, оказывается возможным более полно реализовать пропускную способность электрифицированных железных дорог благодаря сокращению числа специальных «окон», необходимых для профилактического обслуживания контактной сети, и более быстрому устранению воз­никающих повреждений.

Энергодиспетчер осуществляет оперативное руководство в пределах диспетчерс­кого «круга», протяженность которого составляет 150—180 км. В отдельных случаях на участках, электрифицированных на переменном токе, длина одного круга может дос­тигать 250 км. Энергодиспетчерские пункты (ДП) размещаются в отделениях дороги, в непосредственной близости от диспетчерских пунктов управления движением поез­дов. Это облегчает согласование ряда оперативных работ, на выполнение которых необ­ходимо разрешение поездного диспетчера.

Объекты, управляемые или контролируемые диспетчером (высоковольтные вык­лючатели, разъединители, преобразователи, трансформаторы и т.д.), как правило, со­средоточены на тяговых подстанциях, постах секционирования и станциях, которые в общем называются контролируемыми пунктами (КП); могут быть и другие варианты расположения объектов.

В границах дистанции электроснабжения может быть три-четыре диспетчерских круга. В состав одного круга может входить до 15 крупных КП (тяговых подстанций, постов секционирования, станций стыкования и т.д.) и различное количество КП с небольшим числом объектов ТУ и ТС (станции с группами разъединителей контакт­ной сети). Всего в состав круга может входить до 40 КП. Количество объектов ТУ на контролируемых пунктах КП колеблется в широких пределах: от 4-6 до 50-60, а на отдельных КП может достигать 80. Число объектов ТС составляет от 5 до 120 (включая телеизмерения) на одном КП.

На электрифицированных участках постоянного тока осуществляется телеизме­рение напряжения на шинах подстанций и телерегулирование напряжения в пределах

диспетчерского круга с помощью системы УТРНК (принцип работы описан в главе 5). На участках переменного тока осуществляется телеизмерение напряжений и токов на фидерах контактной сети, а также производится телеизмерение расстояния до места короткого замыкания в контактной сети и высоковольтных линиях СЦБ.

Для большей оперативности при организация работ на контактной сети в системе телемеханики предусмотрены сигналы частотного диспетчерского контроля (ЧДК) дви­жения поездов. Представляя себе действительное расположение поездов на линии, энер­годиспетчер может разрешить выполнение работ на отдельных участках контактной сети как под напряжением, так и со снятием его в интервалах между поездами.

В устройствах телеуправления должна быть исключена возможность появления ложных команд, так как их исполнение может привести к возникновению аварийной ситуации. Ложные команды не должны поступать при любом ухудшении работы аппа­ратуры или каналов связи и даже при их повреждении. К устройствам телесигнализации предъявляются менее жесткие требования, учитывая, что наиболее ответственные ава­рийные сигналы дополняются звуковыми и световыми сигналами, поясняющими ха­рактер повреждения.

 

7.2. Основные сведения о системе телемеханики «Лисна»

С 1976 года началось широкое внедрение системы телемеханики «Лисна». В насто­ящее время телемеханизация электрифицированных железных дорог России на базе системы «Лисна» составляет около 60% от всей протяженности телемеханизированных линий. Эта система за четверть века эксплуатации хорошо зарекомендовала себя: она устойчиво работает в сложных климатических условиях, при высоком уровне электро­магнитных помех, значительных колебаниях напряжения. За весь период работы этой системы на железнодорожном и городском транспорте, а также на ряде метрополите­нов России не зафиксировано ни одной ложной команды.

Система телемеханики «Лисна» состоит из подсистем с частотным («Лисна-Ч») и временным («Лисна-В») разделением каналов связи. Аппаратура частотных каналов рассчитана на образование 16 каналов в тональном диапазоне частот. Аппаратура теле­механики размещается в стойках и шкафах. На диспетчерском пункте устанавливается диспетчерский щит (рис. 7.1), выполненный в виде комбинации напольных стоек, в нижней части которых находятся диспетчерские полукомплекты ТС. На лицевой сторо­не щита размещена мозаичная мнемоническая схема устройств электроснабжения дис

2

 

Рис. 7.1. Диспетчерский щит телеуправления системы «Лисна»

 

петчерского круга. Мозаичные элементы 1 раз­мером 50 х 50 мм или 35 х 35 мм с помощью четырех цанговых ножек крепятся к панели щита, на которой имеются отверстия для фик­сации цанговых ножек. На панели крепятся так­же сигнальные элементы 2 (для однопозици-онных объектов) и квитирующие ключи 3 (для двухпозиционных объектов), в головку кото­рых вмонтированы сигнальные лампы. Исполь­зуется мимическая сигнализация, при которой положение контролируемого объекта определя­ется по положению ключа управления. Сигналь­ные лампы или светодиоды, вмонтированные в головки ключей зажигаются, если положение объекта не соответствует положению ключа на щите. При соответствии их положения использу­ется сигнализация с так называемым «темным щитом», т.е. световая сигнализация отсутствует.

На столе энергодиспетчера расположены пульты управления, телефон и другие устрой­ства связи, предусмотрено место для размеще­ния аппаратуры АРМ диспетчера.

На контролируемых пунктах подсистемы «Лисна-Ч» устанавливаются стойки КП (рис. 7.2), а на контролируемых пунктах подсистемы «Лис-на-В» — навесные шкафы (рис. 7.3), внутри ко­торых установлены сборные блоки 4 с логичес­кими и функциональными модулями 2, ап­паратура каналов связи 1, блок питания 3, выходные панели зажимов (клеммники) 5 для подключения внешних цепей.

Подсистема «Лисна-Ч» предназначена для контролируемых пунктов с большим объемом информации (тяговые подстанции, посты секционирования). Устройство телеуп­равления имеет общий передающий полуком­плект ТУ ДП и индивидуальные приемные ТУ КП1-ТУ КП15 (рис.7.4). Устройство теле­сигнализации имеет индивидуальные переда­ющие ТС КП 1 -ТС КП 15 и приемные ТС ДП 1 -ТС ДП15 полукомплекты.

Передача сигналов ТУ осуществляется по одному общему частотному каналу /ру, а передача сигналов ТС — по индивидуальным частотным каналам/^—/₁₅- Скорость переда­чи в тракте телеуправления 20—25 импульсов в секунду, в тракте телесигнализации 28—30 импульсов в секунду.

Подсистема «Лисна-В» предназначена для контролируемых пунктов с малым объе­мом информации (группы разъединителей контактной сети, линий продольного элект-

Рис. 7.2. Стойка КП подсистемы «Лисна-Ч»

Рис. 7.3. Шкаф КП подсистемы «Лисна-В»

роснабжения и ВЛ СЦБ). Она может быть использована для уп­равления постами секционирова­ния. Один комплект подсистемы рассчитан на 10 контролируемых пунктов с максимальным числом объектов ТУ равным 16. Если сум­марное число объектов на двух КП не превышает 16, то их можно рас­сматривать как один КП и уста­навливать на них отдельные полу­комплекты.

Рис. 7.4. Структурная схема подсистемы «Лисна-Ч»

Рис. 7.5. Структурная схема подсистемы «Лисна-В»

Все объекты ТС разбиты на две группы, для каждой из кото­рых используется отдельный час­тотный передатчик. Для ТУ и ТС выделены два раздельных частот­ных канала с несущими частотами /\ м/2 (рис. 7.5). При наличии сдво­енных КП для ТС используется два самостоятельных частотных кана­ла с частотами ^2 и Уз- Устройство имеет общий для всех пунктов полукомплект ТУ ДП(Р) (для управления разъединителями), общий приемный полукомллект ТС ДП(Р) и индивидуальные по­лукомплекты ТУ-ТС на контро­лируемых пунктах КП1— КПУУ.

С помощью передающего полукомплекта ТУ ДП(Р) на контролируемый пункт КП посылаются поочередно автоматические команды вызова телесигнализации с КП. Одновременно аналогичная серия передается через линию задержки ЛЗ на приемный полукомплект ТС ДП(Р). В процессе запроса на соответствующих позициях распредели­теля устройства КП посылают ответные импульсы ТС на диспетчерский пункт ДП.

Вследствие запаздывания работы распределителей, вносимого аппаратурой ка­налов связи, распределители КП и ДП работают со сдвигом во времени. Поэтому импульсы ТС, принятые на ДП с некоторым опозданием, могут не совпадать с позициями распределителя, в которых они были посланы. Линия задержки ЛЗ при­звана устранить этот сдвиг во времени. С этой целью она включается между ТУ ДП(Р) и ТС ДП(Р).

В конце каждого цикла опроса КП на фазирующем импульсе переключается счет­чик циклов и задает устройству ТУ ДП(Р) номер очередного КП, с которого следует вызывать телесигнализацию, а устройству ТС ДП(Р) — запоминающие элементы для приема информации с данного КП.

Порядок автоматического опроса КП^можно нарушить оперативным вызовом ТС с любого КП в нужный момент времени, после чего продолжится автоматический опрос контролируемых пунктов со следующего за оперативно опрошенным КП. Кроме того, предусмотрен автоматический вызов телесигнализации с КП, на который была послана команда ТУ.

После автоматического опроса всех КП счетчик циклов сбрасывается в состояние 1, новый цикл опроса КП начинается с вызова ТС с КП1.

В табл. 7.1 приведены технические данные системы «Л иена» для базового варианта при полном объеме использования информационных возможностей.

Краткие технические данные системы

Таблица 7.1

 

 

Подсис­тема	Число КП на один ДП	Число объектов на один КП	Число датчиков ТИ на один КП	Пцрдолжительность передачи,с	Число частотных каналов
		ТУ	ТС		команды ТУ	серии ТС	ТС	ТУ
Лисна-Ч					4—5	До 5
Лисна-В					До 5	Цикл — до 30; по вызову — 2—3
				До 5	То же

Структура кодовых комбинаций, принятая в системе «Лисна», обеспечивает вы­сокую помехозащищенность и практически полностью исключает возможность пере­дачи ложных команд.

 

7.3. Принципы построения ТУ и ТС подсистемы «Лисна-Ч»

Передающее устройство телесигнализации(рис. 7.6) устанавливается на контролиру­емом пункте. Оно состоит из генератора тактовых импульсов (ГТИ), распределителя (Р), контактов-датчиков сигнализации (КД ТС), устройства ввода информации (УВИ), блока кодирования (БК), логического блока (ЛБ) и частотно-модулирующего пере­датчика (ЧМП). Генератор ГТИ работает непрерывно и выдает серию прямоугольных импульсов и пауз равной продолжительности, которая через логический блок ЛБ по­ступает на входы распределителя Р и частотного передатчика ЧМП, с выхода которого — в линию связи. Распределитель переключается на каждом импульсе тактовой серии и поочередно опрашивает элементы устройства ввода информации УВИ, состояние ко­торых определяется состоянием контактов-датчиков КД ТС.

Рис. 7.6. Структурная схема передающего устройства ТС

Контакты-датчики и соответствующие им элементы УВИ разбиты на две группы. Одна группа контролируется на импульсах тактовой серии, другая — на паузах. При переключении распределителя в позицию, к которой подключен элемент УВИс замк­нутым контактом-датчиком, на выходе УВИпоявляется импульс, переключающий блок кодирования БК. Логический блок запирается и импульсы с ГТИ перестают про­ходить на распределитель Р и передатчик ЧМП.Распределитель останавливается на этой позиции, ожидая очередного импульса с ЛБ. Идет процесс удлинения импульса или паузы (кодирования). Сброс БК в исходное состояние осуществляет ГТИ третьим импульсом, отсчет ко­торых осуществляет БК после свое­го переключения. Сброс БК приво­дит к отпиранию логического бло­ка, который снова пропускает им­пульсы на распределитель Р и пере­датчик ЧМП.В результате образует­ся тактовая кодовая серия, состоя­щая из 63 импульсов и пауз (рис. 7.7) различной длительности. Короткие

 

Рис. 7.7. Кодовая серия телесигнализации

импульсы и паузы соответствуют разомкнутым контактам-датчикам, длинные — зам­кнутым. Последний импульс серии сверхдлинный фазирующий ФИ.

Приемное устройство телесигнализации(рис. 7.8) находится на диспетчерском пункте. По линии связи импульсная серия поступает на частотный приемник ЧМПр, где пре­образуется в серию прямоугольных импульсов и пауз, поступающих через линейный триггер ЛТ на блок синхронизации БС, который осуществляет синхронизацию работы распределителей Р и прием длинных импульсов и пауз. С выходов блока синхрониза­ции БС серия поступает на распределитель Р и блок контроля и защиты БКЗ, на кото­рый одновременно импульсы поступают с линейного триггера ЛТ. Распределитель пе­реключается в соответствии с тактовой серией. Его выходные цепи открываются только при приеме длинных импульсов и пауз, на которых в промежуточном запоминающем устройстве ПрЗУ происходит запись информации.

Блок БКЗ в течение всего цикла передачи осуществляет контроль поступающей тактовой серии. Если серия была принята без искажения, то в конце цикла БКЗ разрешает производить считывание информации с ПрЗУ и передачу ее на сигналь­ные элементы устройства отображения информации. Перед считыванием информа­ции исполнительный блок осуще­ствляет стирание предыдущей ин­формации (гашение сигнальных элементов), затем посылает им­пульс считывания на ПрЗУ.

Устройство отображения информации I

Исполнительный блок

Блок синхронизации и приема длинных импульсов и пауз БС конт­ролирует синхронность работы уст­ройства и автоматически вводит его в синхронизм при сбое, а также вы­дает сигнал на БКЗ о нарушении син­хронизма.

Рис. 7.8. Структурная схема приемного устройства ТС

со

Передающее устройствотелеуп­равления (рис. 7.9) размещается на диспетчерском пункте. В отличие от ТС кодирование в ТУ ведется только на импульсах, а паузы являются раз­делительными элементами между импульсами и бывают всегда корот­кими. Генератор тактовых импульсов ГТИ, логический блок Л Б, распре­делитель Р и блок кодирования БК взаимодействуют так же, как и в пе­редающем устройстве ТС (см. рис. 7.6). Нормально передающее устрой­ство ТУ посылает в линию связи хо­лостую серию, состоящую из 30 ко-Рис. 7.9. Структурная схема передающего устройства ТУ ротких импульсов и пауз, а также

одного сверхдлинного фазирующего им- Из линии₎ пульса. Это позволяет непрерывно конт­ролировать исправность канала, а также всего тракта передачи и приема, за исклю­чением исполнительных цепей. Если воз­никает сбой в системе ТУ, с КП переда­ется соответствующий сигнал на ДП.

Рис. 7.10. Структурная схема приемного устройства ТУ

Для передачи приказа диспетчер дол­жен нажать на пульте-манипуляторе две кнопки КУ: кнопку выбора КП и опера­ции, фиксируемую во включенном состо­янии, и кнопку выбора объекта, удержи­ваемую до окончания посылки команды. Через контакты кнопок управления КУ

информация поступает на шифратор Шив блок регистрации команд БР. Шифратор при переключении распределителя в первую позицию воздействует на блок управления передачей БУП, который в свою очередь разрешает начать передачу команды, отпирая входные цепи блока кодирования БК. При переключении распределителя Р на опреде­ленных его позициях шифратор Ш воздействует на блок кодирования БК, который запирает логический блок, на некоторое время останавливает распределитель Р. Через частотный передатчик ЧМП в линию связи идет длинный импульс. Таким образом, фор­мируется командная тактовая серия ТУ, которая для большей надежности передается дваж­ды, после чего блок управления передачей БУП осуществляет сброс элементов, участвую­щих в образовании кодовой серии, и запрещает передачу любых последующих командных серий до возвращения в исходное положение кнопки выбора операции и КП.

Приемное устройство телеуправления(рис. 7.10) осуществляет на контролируемом пункте КП прием информации ТУ из линии связи и передачу команд на выходные реле ВР блока выходных реле БВР. Выходные реле после получения команды осуще­ствляют переключение соответствующих объектов ТУ.

Приемное устройство ТУ КП состоит из приемника частотных сигналов ЧМПр, линейного блока ЛБ, блока селекции и синхронизации БСС, блока контроля и защи­ты БКЗ, распределителя Р, запоминающего устройства и исполнительных цепей ЗУ и ИЦ, блоков выходных реле БВР и блока исполнения БИ.

Распределитель Р переключается в соответствии с поступающей тактовой серией. Во время холостой серии выполняется только контроль синхронизма и автоматическая синхронизация распределителей при сбое. При этом контролируется исправность рабо­ты общей части устройства и исправность канала связи. В случае сбоя блок контроля и защиты БКЗ с помощью устройства ТС КП передает соответствующую информацию на диспетчерский пункт.

Тактовая кодовая серия телеуправления (рис.7.11) состоит из 31 импульса и содер­жит элементы выбора КП, операции, объекта, группы, а также фазирующий импульс.

Выбор КП осуществляется кодом на одно сочетание с\ (два длинных импульса из шести). Выбор операции производится одним длинным импульсом из двух, объекта

 

Рис. 7.11. Кодовая серия телеуправления

 

одним длинным из шестнадцати и группы — одним длинным из пяти. Первый им­пульс в командной серии выполняет служебные функции: его удлинение соответ­ствует началу передачи команды (на рис. 7.11 обозначен НП). Каждая серия заканчи­вается сверхдлинным фазирующим импульсом ФИ. Командная серия передается дваж­ды, ее исполнение производится после сравнения двух серий в приемном полукомп­лекте. Представленная на рис. 7.11 серия содержит приказ: на КП6 отключить объект 2 в группе 4. Таким образом, в устройстве телеуправления применено многоступенча­тое избирание (четыре ступени). Принятая структура кодовых комбинаций обеспечи­вает высокую помехозащищенность и практически полностью исключает возмож­ность передачи ложных команд.

При приеме командной серии импульсы с линейного блока ЛБ проходят через блок БСС на блок БКЗ и распределитель Р. Длинные импульсы с выходов Р поступают на запоминающее устройство ЗУ, выполненное на наборных реле с герконами. Ин­формация считывается с ЗУ импульсом, поступающим из блока исполнения БИ в конце цикла из двух кодовых серий, при условии, что блок контроля и защиты БКЗ зафиксировал правильность принятых кодовых комбинаций и разрешил работу БИ. С устройства ЗУ командные импульсы поступают на выходные реле ВР.

Блок контроля и защиты БКЗ осуществляет контроль правильности приема серии и предотвращает воспроизведение ложных команд в случае неправильности выбора КП (появление лишнего или исчезновение одного из избирающих импульсов), выбора двух и более объектов и групп, появление сверхдлинного импульса в середине серии, а также при несовпадении двух командных кодовых комбинаций одного приказа.