Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 10
1. КОНЦЕПЦИИ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВА И НАДЕЖ НОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕ НИЯ УСТРОЙСТВАМИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 24
1.1. Системная характеристика управления устройствами тягового электроснабжения 24
I. I. I. Управляемая система 24
1.1.2. Управляющая система 27
1.1.3. Автоматическое управление 31
1.2. Основные факторы, определяющие концепции повышения технического совершенства и надежности функционирования систем автоматического управления 34
1.3. Системные концепции 35
1.3.1. Повышение технического совершенства - се лективности быстродействия и помехоустой чивости релейной защиты контактной сети 27,5 кВ 35
1.3.2. Автоматизация контроля релейной защиты и автоматики 37
1.3.3. Расширение области автоматизации и повышение качества контроля и управления тяговыми подстанциями 38
1.4. Методологические концепции 40
1.5. Выводы 42
2. ОСНОВЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 45
2.1. Анализ проблемы и постановка задачи распознавания и идентификации состояний электротехнических элементов и процессов на тяговых подстанциях... 45
2.1.1. Анализ проблемы 45
2.1.2. Постановка задачи 51
2.2. Архитектура системы 53
2.3. Характеристика быстродействия системы 59
2.4. Представление и оценка знаний для выработки решений 66
2.4.1. Признаки и их оценка 66
2.4.2. Продукционные правила и их оценка 83
2.5. Методы вывода и принятия решения 89
2.5.1. Структура и основные положения "механизма" вывода и принятия решения 89
2.5.2. Вывод и принятие решения по правилам, оперирующим с однозначными значениями параметров 94
2.5.3. Вывод и принятие решения по правилам, оперирующим с неоднозначными значениями параметров 99
2.6. Стратегия управления процессом вывода и принятия решения ПО
2.6.1. Постановка вопроса НО
2.6.2. Стратегия управления порядком рассмотрения состояний III
2.6.3. Стратегия управления порядком применения правил 115
2.7. Выводы 120
3. ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОВЕШЕНСТВА И ПОМЕХОУСТОЙЧИВО СТИ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩТЫ И АВТОМАТИКИ ЭЛЕКТРОТЯГОВОЙ СЕТИ 27,5 KB 124
3.1. Введение в главу 124
3.2. Основы теории релейных защит с поперечными логическими связями 124
3.2.1. Общие положения и принципы 124
3.2.2. Взаимный контроль направления мощности... 126
3.2.3. Взаимный контроль состояния измерительных органов 147
3.2.4..Взаимный контроль и сравнение по модулю токов 151
3.2.5. Общая оценка способов 156
3.2.6. Реализация защит с поперечными логическими связями 157
3.3. Повьшение надежности релейной защиты и автоматики 161
3.3.1. Способ автоматической проверки правильности срабатывания аппаратуры защиты и автоматики 161
3.3.2. Помехоустойчивые быстродействующие выходные органы 168
3.4. Снижение времени отключения к.з. в электротяговых сетях 178
3.4.1. Быстродействующая помехоустойчивая токовая защита 178
3.4.2. Совершенствование координации действий релейных защит и автоматического повторного включения (АПВ) на тяговых подстанциях и постах секционирования 180
3.5. Оценка технического совершенства релейной защиты и АПВ по предотвращению пережогов контактного провода 185
3.5.1. Постановка вопроса и методика оценки 185
3.5.2. Определение зон с повышенной вероятностью пережога контактного провода при к.з 188
3.5.3. Влияние АПВ на пережог контактного провода 191
3.6. Выводы 193
4. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕШОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИ ЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 196
4.1.Постановка задачи 196
4.1.1. Характеристика систем РЗА как объектов контроля. 196
4.1.2. Задачи и требования к автоматизированному диагностированию устройств РЗА 201
4.2. Функциональный контроль релейной защиты контакт ной сети 27,5 кВ 205
4.2.1. Принципы контроля и логические условия принятия диагностических решений. 205
4.2.2. Эффективность функционального контроля... 210
4.3. Тестовый контроль 213
4.3.1. Принципы тестового диагностирования с со хранением нормального функционирования проверяемых систем по прямому назначению в процессе контроля 213
4.3.2. Диагностирование с измерением параметров срабатывания 219
4.3.3. Диагностирование, выявляющее предрасположенность к отказам, ложным и излишним срабатываниям 224
4.3.4. Диагностирование с проверкой параметров элементов выдержки времени 227
4.3.5. Диагностирование устройств, содержащих элементы с большим временем возврата 230
4.4. Автоматизация синтеза срецств диагностирования релейной защиты 233
4.4.1. Задачи синтеза и обобщенный алгоритм его автоматизации 233
4.4.2. Основные методологические принципы построения алгоритмов 235
4.5. Реализация устройств диагностирования 245
4.6. Эффективность автоматизированного тестового контроля с проверкой правильности срабатывания, использующего инерционные свойства проверяемых систем 246
4.6.1. Влияние тестового диагностирования на надежность функционирования РЗА 246
4.6.2. Рациональная интенсивность автоматизированных проверок 256
4.7. Выводы 261
5. МЕТОДОЛОГИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯ ЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ 263
5.1. Введение в главу 263
Тяговая подстанция как технологический объект управления 264
5.2.1. Функционально-технологическая структура и структура технических средств тяговой подстанции 264
5.2.2. Цели и структура системы управления 268
5.2.3. Информационная емкость тяговой подстанции. 270
Системотехнические основы построения информацион но-управляющего комплекса 275
Синтез функционально-технологической структуры информационно-управляющего комплекса 278
5.4.1. Состав, классификация и структура взаимосвязей технологических задач 278
5.4.2. Функциональная структура систем контроля и управления нижнего и верхнего(общепод-станционного) уровня. 284
5.4.3. Алгоритм технологических задач системы... 289
5.4.4. Потоки заявок технологических задач и их характеристика 294
Синтез организационно-технической структуры инфор мационно-управляющего комплекса 307
5.5.1. Методологические основы синтеза. 307
5.5.2. Альтернативные структуры и их характеристики 312
5.5.3. Принципы построения, рациональные структуры микропроцессорного комплекса "Подстанция" и его взаимосвязь в информационно-управляющей системе дистанции электроснабжения... 340
5.5.4. Надежность выполнения технологических задач 351
5.6. Синтез информационного обеспечения 360
5.6.1. Принципы организации информационного обеспечения 361
5.6.2. Принципы кодирования технологической информации. 366
5.6.3. Принципы построения информационных управляю щих структур - типы, содержание и програм мная поддержка. 370
5.7. Выводы 373
6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ММ "ПОДСТАНЦИЯ I" 377
6.1. Введение в главу 377
6.2. Структура комплекса, информационные потоки и особенности функционирования 378
6.3. Общесистемные принципы 380
6.4. Принципы построения программного обеспечения 381
6.4.1. Общие принципы 381
6.4.2. Основные принципы построения общего программного обеспечения 385
6.4.3. Общие сведения о прикладном программном обеспечении 391
6.5. Эксплуатационные испытания МПК "Подстанция I" 391
6.6. Выводы 393
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 395
ЛИТЕРАТУРА 398
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Материалы о внедрении 429
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Помехи в оперативных цепях устройств автома тики тяговых подстанций 442
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Инерционные свойства привода отключения высо ковольтных выключателей 449
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Быстродействующая помехоустойчивая токовая защита 469
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Комплекс средств автоматизированного диагно стирования устройств РЗА. 478
ПРИЛОЖЕНИЕ б. Общая характеристика тяговых подстанций 494
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Состав и распределение технологических задач в информационно-диагностической вычислитель ной сети дистанции электроснабжения 497
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Структура технических средств МІЖ "Подстан ция I" 503
ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Принципы построения основных алгоритмов программного обеспечения МПК "Подстанция I". 510
ПРИЛОЖЕНИЕ 10.Состав контролируемого оборудования тяговой подстанции МПК "Подстанция I" 530
Введение к работе
В транспортной системе СНГ ведущая роль принадлежит железнодорожному транспорту. Им осуществляется в пределах территории СНГ почти 2/3 грузооборота всех видов транспорта общего пользования / I Л
Одним из основных направлений, непосредственно определяющих эффективность перевозочных процессов и эксплуатационных характеристик железнодорожного транспорта, является электрификация железных дорог. На электрической тяге осуществляется 63,7 % всего грузооборота, потребляется 78,3 млрд.кВт.ч электроэнергии (4,5 % от выработки ее в СНГ). Общая протяженность электрифицированных магистралей на 1991 г. достигла 54,3 тыс.км и составила 37 % эксплуатационной длины железных дорог. Поэтому устойчивая и надежная работа устройств тягового электроснабжения имеет важное значение в работе железнодорожного транспорта. На всех этапах развития электрификации железных дорог большое внимание уделяется повышению технического уровня и надежности устройств тягового электроснабжения за счет новых технологических и конструктивных решений, современных достижений науки и техники / 1,2, 7 Л
Управление устройствами тягового электроснабжения, когда требуются высокая скорость и надежность принятия решений, осуществляется автоматическими системами - релейной защитой, автоматическим повторным включением и др., располагаемыми на нижнем уровне иерархической системы управления электроснабжением железных дорог. Системы должны обеспечивать устойчивую и надежную работу устройств тягового электроснабжения при дальнейшем росте нагрузок, усложнении технологических процессов и режимов электро снабжения, вызванных увеличением размеров и интенсивности перевозок, повышении требований к надежности функционирования электротехнического1 оборудования / 2 II Л Эти условия налагаю дополнительные требования к техническому совершенству - изобретательности, быстродействию, устойчивости и надежности функционирования систем автоматического управления, особенно действующих в аварийных режимах. Ограничение трудовых ресурсов, новые экономические и социальные условия их работы, отмеченные вьше условия вызывают необходимость расширения области применения и состава задач автоматического контроля и управления, в том числе обеспечивающих принятие управляющих и диагностических решений при частичной неопределенности ситуаций. Аналогичные проблемы имеют место и в других областях электроэнергетики / 12 20 Л
Общим подходом к решению поставленных задач у нас в стране и за рубежом является дальнейшее повышение технического совершенства и надежности функционирования систем автоматического управления на основе создания и внедрения новых принципов и средств их построения, широкого применения микроэлектроники, микропроцессорной техники, современных информационных технологий.
Исследованию, созданию и совершенствованию систем автоматического управления в устройствах тягового электроснабжения и близких к ним областях электроэнергетики в последнее время посвящено большое число работ, среди которых особое место занимают труды ученых ВНИИЖТа, РИИЖТа, ШИТа, ВЗИИТа, ЖИЖГа, ОШИТа, МЭИ, HIM, УПИ, БПИ, ЛПИ, Ш, ВНИИРа, ЧТУ, РПИ и др. Интенсивные исследования в этом направлении ведутся также в зарубежных странах
Данная работа выполнена в соответствии с заданиями "Отраслевой научно-технической программы развития железнодорожного транспорта на 1986 1990 гг" (Приказ МПС № 1250-У от 24.ХП. 1985 гоца), по темам, включенным в приказы МПС с 1970 по н/в, а также по заданиям УШ-й Комиссии Комитета 0СЩ( тема У8-8-І2/86 "Внедрение микропроцессоров в устройствах электроснабжения")и нашла отражение в "Программе технического перевооружения и модернизации железнодорожного транспорта на 1991 + 1995 гг и до 2000 гї
Целью настоящей работы является разработка научных основ, стратегии, принципов и аппаратуры для повышения технического совершенства и надежности функционирования систем автоматического управления устройствами тягового электроснабжения.
В работе даны теоретические положения и научно обоснованные технические решения по новому направлению - интеллектуализации функционирования систем релейной защиты и автоматики, методам и способам их построения и диагностирования, созданию нового поколения микропроцессорных систем контроля и управления тяговыми подстанциями, имеющими важное значение в повьшении устойчивой и надежной работы устройств тягового электроснабжения.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
- системный анализ управления технологическим процессом дистанции электроснабжения и обоснование необходимости совершенствования автоматического управления с единых позиций создания автоматизированной системы управления электроснабжением (АСУЭ) железных дорог;
- разработка системных и методологических концепций повышения технического совершенства и надежности функционирования систем автоматического управления устройств тягового электроснабжения;
- разработка теоретических основ интеллектуализации систем автоматического управления с использованием методов построения экспертных систем;
- повышение технического совершенства и помехоустойчивости релейной защиты и автоматики электротяговой сети 27,5 кВ с разработкой основ теории релейных защит с поперечными логическими связями;
- повышение надежности функционирования систем автоматического управления с разработкой основ, способов и технических средств автоматизации контроля релейной защиты и автоматики устройств тягового электроснабжения, сохраняющих правильное их функционирование по прямому назначению в процессе диагностирования;
- разработка системотехнических и методологических основ создания и развития микропроцессорных информационно-управляющих систем для тяговых подстанций переменного тока, объединяемых в единый комплекс под общим названием ІІЖ "Подстанция";
- разработка принципов построения, технического программного обеспечения базового варианта МЖ "Подстанция I", его создание и эксплуатационные испытания.
Поставленная цель достигается на основе использования методов: системного анализа, исследования операций, распознавания образ-ов и технической диагностики, математической логики, нечетких множеств и теории возможностей, теории вероятностей, математической статистики, теории массового обслуживания.
Научная новизна диссертационной работы, основные положения, выносимые на защиту:
1. Системные и методологические концепции повышения технического совершенства и надежности функционирования систем автоматического управления устройств тягового электроснабжения, располагаемых на нижнем уровне АСУЭ электрифицированных железных дорог;
2. Основы интеллектуализации систем автоматического управления устройств тягового электроснабжения в условиях частичной неопределенности технологических ситуаций и повышения достоверности принимаемых решений на базе использования методов экспертных систем и принципов ситуационного (многошагового) управления.
3. Теоретические основы, методы и принципы реализации устройств повышения быстродействия, селективности и помехоустойчивости релейной защиты как составной части АСУЭ электрифицированных железных дорог при использовании поперечных логических связей, пошагового (ситуационного) принятия и осуществления управляющих решений и инерционных свойств исполнительных механизмов.
4. Теоретические основы, способы и принципы реализации авто1-магизированного диагностирования устройств релейной защиты и автоматики в процессе их функционирования по прямому назначению с сохранением правильной реакции на изменения состояния управляемого объекта.
5. Методология микропроцессорного информационно-управляющего комплекса тяговых подстанций переменного тока: системотехнические основы создания, синтез и анализ функционально-технологической и организационно-технической структур, синтез информационного обеспечения.
6. Принципы построения и реализации базового варианта микропроцессорного информационно-управляющего комплекса для тяговых подстанций переменного тока малой и средней информационной емкости.
Достоверность результатов подтверждена практической реализацией и экспериментальной проверкой материалов исследований, накопленным положительнымопытом эксплуатации в устройствах электроснабжения разработанных на их основе технических устройств и программных средств.
Практическая ценность работы состоит в следующем. Проведенные теоретические исследования и разработки позволяют:
- определить направления развития систем автоматического управления устройств тягового электроснаб?кения и пути создания микропроцессорных информационно-управляющих систем на тяговых подстанциях в Общей структуре АСУЭ электрифицированных железных дорог;
- использовать основы интеллектуализации, основы теории релейных защит с поперечными логическими связями, основы автоматизации диагностирования устройств релейной защиты и автоматики, основы и принципы создания микропроцессорного информационно-управляющего комплекса как методологические концепции и базы для повышения технического совершенства и надежности реализации задач контроля, диагностирования и управления, и построения соот-ветствующих. автоматических систем нового поколения в устройствах тягового электроснабжения и в других областях электроэнергетики;
- реализовывать с единых системных и методологических позиций подсистему нижнего уровня, располагаемую на тяговых подстанциях, в программе создания АСУЭ электрифицированных железных дорог;
- применять разработанные технические и программные средства в устройствах тягового электроснабжения и в других областях электроэнергетики: релейные защиты с поперечными логическими связями, помехоустойчивую быстродействующую токовую защиту, выходные органы, комплекс технических средств для автоматизированного диагностирования релейной защиты различных видов, микропроцессорный информационно-управляющий комплекс для тяговых подстанций с оригинальным общим и прикладным программным обеспечением и другие технические и технологические решения;
- использовать результаты обобщения теоретических вопросов и практического опыта применения исследований и разработок в учебном процессе.
Реализация работы. Результаты выполненных исследований нашли практическое внедрение и реализацию на железнодорожном транспорте :
I. Системный анализ управления технологическим процессом дистанции электроснабжения с решением общих структур управляющей системы, в которой определены место и роль микропроцессорных информационно-управляющих систем на тяговых подстанциях, а также концепции и основы их создания и развития приняты на международном уровне ("Рекомендации по применению микропроцессорной техники в системах технологического управления устройствами электроснабжения железных дорог" - тема У8-8-І2/86 УШ-я Комиссия Комитета ОСВД) и положены в основу создания подсистемы нижнего уровня, располагаемой на тяговых подстанциях, АСУЭ электрифицированных железных дорог.
В соответствии с приказами Министра путей сообщения №1 39Ц 31.12.1974, 49/ЦЗ 22.12.1977, 44/ЦЗ 26.12.1978, 49Ц 29.12.1979, 38Ц 31.12.1980, 53/ЦЗ 24,12,1980, 46Ц 13,12.1980, 38Ц 23.12.1981, 44/ЦЗ 17.12.1983, 52Ц 27.12.1984, 48Ц 25.12.1985, 49Ц 29.12.1985, 58Ц 30.12.1986, 25ЦЗ 6.П. 1987, 43Ц Д8ДІ.І988, 36Ц 15.12.1989 направленными на создание и внедрение новой техники и прогрессивной технологии, выполнены, нашли практическую реализацию и завершенность результаты диссертационной работы, связанные с созданием и внедрением:
- комплекса электронных устройств релейной защиты контактной сети: электронной защиты постов секционирования с поперечными логическими связями, бустродействующей помехоустойчивой токовой защиты, выходных органов защиты;
- комплекса диагностических средств для автоматизации технического обслуживания релейных защит: блок контроля электронных защит контактной сети, универсальное устройство контроля токовых защит, устройство контроля дистанционных защит вводов тяговых подстанций, устройство контроля токовых защит с проверкой параметров срабатывания;
- микропроцессорного информационно-управляющего комплекса для промежуточных тяговых подстанций переменного тока малой и средней информационной емкости (базовый вариант),
3. Принципы построения, техническое, программное и информационное обеспечение микропроцессорного информационно-управляющего комплекса включены в "Типовые проектные решения технического и программного обеспечения автоматизированной системы управления устройствами электрификации и электроснабжения железных дорог как составной части АСУЖТ", приказ ШС № 43Ц от 18.II. 1968 г.
4. Основные алгоритмы и программы построения моделей контроля состояния оборудования и технологического процесса тяговой подстанции и организации функционирования микропроцессорного информационно-управляющего комплекса включены в отраслевой и государственный фонд алгоритмов и программ (ВНЇИЦентр, № 5089000ІІ95, 27.09.1989).
5. Результаты работы нашли применения и использование в теме У8-8-І2/86 УІІ1-Й Комиссии Комитета ОСЖД, выполняемой по программе сотрудничества стран содружества в области электрической тяги и приняты к внедрению на международном уровне (II. I).
6. Теоретические положения и практические результаты работы включены в учебник для вузов МПС "Автоматизация систем электроснабжения", М., Транспорт, 1991 г., а также в учебные программы и пособия при постановке новых дисциплин специальности 10.04 "Электроснабжение железнодорожного транспорта" в вузах МПС.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:
- на заседаниях комиссии электрификации и энергетики Научно-технического Совета М1С (1979 г., 1984 г., 1986 г., 1988 г., 1991 г.), Научно-технической комиссии по релейной защите ГКНТ СМ СССР (Рига, 1979);
- на Всесоюзных и республиканских конференциях, семинарах и совещаниях: "Физическое моделирование (УІ) и Кибернетика энергетических систем_ (ЇЇ) (Баку, 1972 г.), "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" (рига, 1977 г.), "Техническая диагностика электроподвижного состава и устройств энергоснабжения" (Москва, 1981 г.), "Диагностика неисправностей устройств релейной защиты и автоматики электрических систем" (Мариуполь, 1982 г.); "Диагностика неисправностей устройств релейной защиты и автоматики" (санкт-Петербург, 1982 г.), "Техническая диагностика" (Суздаль, 1982 г.), "Повышение экономической ээфек-тивности электрификации железных дорог" (Москва, 1983 г.);"Новая техника в электроснабжении промышленных предприятий"(Москва,1983 г.), "Релейная защита и автоматика энергосистем"(Рига, 1984 г.), "Состояние и перспективы развития работ в области технической диагностики и автоматизации эксплуатационного обслуживания устройств релейной защиты и автоматики"(Мариуполь, 1985 г.), "Повышение роли отраслевых лабораторий ВУЗов и ДЭЛ в ускорении научно-технического прогресса в хозяйстве электрификации и энергетики"(Москва, Ростов, 1986 г.), "Программируемые устройства релейной защиты и автоматики энергосистем" (Рига, 1986 г.); "Микропроцессорные системы и устройства управления ответственными технологическими процессами на транспорте"(Москва, 1989 г.), "Техническая диагностика устройств релейной защиты и автоматики электрических систем"(Мариуполь, 1990 г.);
- на Международных конференциях и совещаниях: экспертов стран ОСВД по теме У8-8-12/86 "Внедрение микропроцессоров в устройствах электроснабжения" (Польша-Варшава - 1986 г., Чехо-Сло- вакия - Мартин - 1987 г., СССР - Ростов н/Д - 1988 г., Польша- Варшава - Комитет ОСВД, 1989 г.), "Транспорт и связь сближают народы мира" (Чехо-Словакия, Жилина, 1988 г.), "Транссистем 89" (Польша, Варшава, 1989 г.), в .Дрезденском институте транспорта и связи (ФРГ, .Дрезден, 1989 г.), в Софийском Высшем машинно-электротехническом институте (Болгария, София, 1989 г.);
- на региональных семинарах и совещаниях: "Надежность технических систем" (Ростов н/Д, 1978 г.), начальников ЦС РЗА О ЭС Северного Кавказа по итогам эксплуатации устройств РЗА(Ростов н/Д, 1980 г.), "Вопросы теории и принципы построения оптимальных устройств автоматики (Новочеркасск, 1983 г., по проблемам энергетики Юга РСФСР (Новочеркасск, 1988 г.);
- разработанные устройства демонстрировались на международной выставке "Железнодорожный транспорт"(Москва, 1977, 1986) и всесоюзных (ВДНХ, Москва, 1978 г., 1979 г., 1982 г., 1984 г., 1985 г., 1990 г.) выставках, на которых автор награжден 4-мя бронзовыми (1978 г., 1979 г., 1982 г. и 1984 г.) и 2-мя серебрян-ными (1985 г. и 1990 г.) медалями.
Основные результаты работы опубликованы в 96 печатных трудах включающих 24 авторских свидетельства на изобретения, I учебник для вузов МПС, 6 учебных пособий и 3 зарубежных публикаций.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Она содержит 339 страниц основного текста, Ц7 иллюстраций, 8 таблиц, список литературы из 296 наименований, приложения на 104 страницах.
В 1-й главе выполнен системный анализ управления технологическим процессом дистанции электроснабжения. Дана характеристика управляемой и управляющей систем. Классифицированы и структури-зированы цели и задачи управления с единых позиций создания АСУЭ электрифицированных железных дорог. Уточнены цели, задачи и взаимосвязи систем автоматического управления. Приведены основные факторы, требующие и определяющие направления их совершенствования. Предложены и обоснованы системные и методологические концепции повышения технического совершанства и надежности функционирования систем автоматического управления в устройствах тягового электроснабжения.
Во 2-й главе разработаны теоретические основы интеллектуализации применительно к системам релейной защиты и диагностирования, которые затем использованы при построении этих систем. Дан анализ проблемы и сформулированы задачи распознавания и идентификации состояний электротехнических элементов и процессов на тяговых подстанциях. Предложены пути интеллектуализации, основанные на повышении информированности систем за счет расширения источников информации, придании им способности принятия управляющего (диагностического) решения в условиях частичной неопределенности ситуации и многошаговом (ситуационном) принятии решения с использованием при этом инерционных свойств функциональных блоков и исполнительных механизмов систем. На этой основе и методах построения экспертных систем разработаны структура и алгоритм системы, цана аналитическая оценка процессов ее функционирования, определяющих быстродействия принятия решения. Предложены метоцолгиче-ские основы представления и оценки знаний - параметров признаков и продукционных правил с выделением и оценкой однозначных и неоднозначных соответствий ситуациям и природы неопределенности. На основе методов экспертных систем разработана структура "механизма" вывода и принятия решений в условиях однозначности и неоднозначности свидетельствования параметров или правил о состояниях
Исследованы стратегии процессом принятия решения применительно к распознаванию состояний электротехнических объектов.
В 3-й главе предложены и исследованы способы, принципы и устройства повышения технического совершенства и помехоустойчивости релейной защиты контактной сети 27,5 кВ. Разработаны основы терии релейных защит с поперечными логическими связями для контактных сетей двух- и моногопутных участков. Предложены и исследованы различные способы их построения. Приведены аппаратная и пример программной реализации защит.
Предложен способ повышения помехоустойчивости устройств релейной защиты и автоматики путем автоматической проверки и коррекции правильности срабатывания. Исследованы процессы, определяющие его использование: помехи в оперативных цепях питания и инерционные свойства электромагнита отключения высоковольтных выключателей линий контактной сети. На этой основе разработаны принципы построения и устройства специальных корректирующих выходных органов и помехоустойчивой быстродействующей токовой защиты.
Предложен способ координации действий релейных защит контактной сети двухпутного участка, установленных в межподстанци-онной зоне. Исследована эффективность различных вариантов защит по предотвращению пережогов контактного провода и выработаны соответствующие рекомендации.
В 4-й главе, посвященной повышению надежности функционирования, разработаны основы автоматизации диагностирования устройств релейной защиты и автоматики в процессе их функционирования по прямому назначению с сохранением правильной реакции на изменения состояния управляемого объекта при контроле. Предложены различные способы функционального и тестового диагностирования и принципы построения средств диагностирования. Сформулированы методологические основы автоматизации синтеза средств диагностирования с применением элементов САПР. На этой основе разработан комплекс средств автоматизированного диагностирования различных видов и назначения релейных защит. Приведена и исследована математическая модель функционирования релейных защит с разработанными средствами диагностирования, покзана эффективность контроля и определена рациональная интенсивность проверок для релейных защит контактной сети.
В 5-й главе разработаны основы создания микропроцессорного информационно-управляющего комплекса для тяговых подстанций. Дано теоретическое обобщение тяговой подстанции как относительно автономного технологического объекта управления в дистанции электроснабжения. Приведены ее функционально-технологическая и техническая структуры, классификация целей и задач управления, структура управления и информационная емкость.
Разработаны системотехнические основы построения комплекса.
Синтезирована функционально-технологическая структура комплекса. Установлен и классифицирован состав технологических задач контроля и управления и их взаимосвязей. На этой основе разработаны функциональные структуры систем контроля и управления, располагаемые непосредственно на уровне электротехнических объектов и общеподстанционном уровне. Предложен и исследован для этих систем алгоритм выполнения технологических задач, дана оценка информационных потоков заявок на выполнение задач.
Синтезирована организационно-техническая структура комплекса. Предложена методология синтеза. Разработан и исследован набор альтернативных (конкурирующих) базовых структур и их вариантов. Рассмотрение входящих в них автономных систем как систем массового обслуживания позволило определить их информационную загрузку и производительность. На этой, а также на основе других факторов разработаны структура информационно-управляющей вычислительной сети дистанции электроснабжения, рациональные варианты структуры комплекса и направление их развития. Дана методика оценки надежности выполнения технологических задач, учитывающая сбои, аппаратные и программные отказы.
Разработано информационное обеспечение комплекса. Приведены принципы его организации, кодирования технологической информации и построения информационных управляющих структур.
В 6-й главе, посвященной аппаратной и программной реализации микропроцессорного комплекса, изложены принципы построения базового варианта проблемно-ориентированного информационно-управляющего комплекса для тяговых подстанций малой и средней информацион-. ной емкости. Рассмотрены разработанные в соответствии с основами гл. 5 структуры: комплекса в целом, технических срецств и программного обеспечения. Приведены основные принципы построения общего и прикладного(с задачами первой очереди) программного обеспечения, в том числе принципы его адаптации к конкретной подстанции, а также результаты эксплуатационных испытаний.
В приложении приведены: материалы о внедрении результатов работы, исследования помех в оперативных цепях тяговых подстанций и инерционных свойств высоковольтных выключателей, техническая реализация устройств релейной защиты и средств их автоматизированного диагностирования, общая характеристика тяговых подстанций, состав и распределение технологических задач в информационно-диагностической вычислительной сети дистанции электроснабжения, структура технических средств и принципы построения основных алгоритмов программного обеспечения ШШ "Подстанция I", состав контролируемого им оборудования тяговой подстанции.
Представленная работа выполнена на кафедре "Автоматизированные системы электроснабжения" (до 1991 г. "Электроснабжение электрических железных дорог")Ростовского института инженеров железнодорожного транспорта.
