Основы информатики в электроэнергетике

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
__________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
О.И. ЛАПТЕВ, С.С. ШЕВЧЕНКО, И.А. ФОМИНА 
 
 
 
 
ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ  
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ 
 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета 
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2019 

УДК 004.77:621.311(075.8) 
Л 246 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук  А.Г. Русина 
канд. техн. наук  Р.А. Войтович 
 
 
 
 
Лаптев О.И. 
Л 246  
Основы информатики в электроэнергетике: учебное пособие / 
О.И. Лаптев, С.С. Шевченко, И.А. Фомина. – Новосибирск: 
Изд-во НГТУ, 2019. – 75 с. 

ISBN 978-5-7782-3844-2 

Описаны основные облачные технологии, применяемые в современном мире, даны их преимущества. Раскрыты вопросы по работе с 
облачными сервисами Google: документы, таблицы, презентации. Рассмотрена совместная работа с электронными документами. Освещены 
вопросы кодирования информации и принципы работы цифроаналогового и аналого-цифрового преобразователей. Дается алгебра 
логики и основы ее применения. Изложены основы работы в математическом пакете MathCAD, а именно дается описание: программы, 
работы с массивами и матрицами, решений дифференциальных уравнений. Главное преимущество данного учебного пособия – это адаптация курса «Информатика» к задачам электроэнергетики. После каждого раздела приведены задания для самостоятельной работы, для закрепления теоретического материала.  
Пособие предназначено для студентов первого курса высших 
учебных заведений, получающих образование по направлению «Электроэнергетика и электротехника». 
 
 
 
УДК 004.77:621.311(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-3844-2 
© Лаптев О.И., Шевченко С.С.,  
 
Фомина И.А., 2019 
 
© Новосибирский государственный 
 
технический университет, 2019 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
Введение .................................................................................................................. 5 
1. ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ............................................................................ 6 
Обзор облачных технологий .............................................................................. 6 
Облачные сервисы Google.................................................................................. 8 
Облачные технологии в электроэнергетике ..................................................... 9 
2. РАБОТА С ТЕКСТОВЫМИ ДАННЫМИ В GOOGLE ДОКУМЕНТАХ ........ 10 
Текстовый редактор Google Документы ......................................................... 10 
Совместная работа в Google Документы ........................................................ 11 
Дополнения в Google Документы .................................................................... 12 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 12 
3. РАБОТА В GOOGLE ТАБЛИЦЫ ................................................................... 14 
Основные принципы работы в Google Таблицы ............................................ 14 
Применение Google Таблицы для задач электроэнергетики ......................... 17 
Построение графиков и диаграмм в Google Таблицы ................................... 21 
Специальные возможности Google Таблицы ................................................. 21 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 25 
4. РАБОТА В GOOGLE ПРЕЗЕНТАЦИЯХ........................................................ 28 
Общие сведения о презентации ....................................................................... 28 
Рекомендации по оформлению презентаций .................................................. 28 
Сервис Google Презентации ............................................................................. 29 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 31 
5. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ................................................................. 32 
Система счисления ............................................................................................ 32 
Кодирование информации ............................................................................... 33 
Аналого-цифровой преобразователь ............................................................... 34 
Кодирование информации в электроэнергетике ............................................ 38 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 39 

6. АЛГЕБРА ЛОГИКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ К ЗАДАЧАМ  
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ................................................................................. 40 
Алгебра логики.................................................................................................. 40 
Логические действия ........................................................................................ 41 
Основные законы алгебры логики ................................................................... 43 
Построение таблиц истинности для сложных логических выражений ....... 45 
Правила построения логических схем ............................................................ 46 
Использование алгебры логики для анализа переключательных схем ........ 47 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 50 
7. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПАКЕТ MathCAD И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ  
К ЗАДАЧАМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ......................................................... 52 
Общие принципы работы в MathCAD ............................................................ 52 
Построение графиков ....................................................................................... 57 
Решение алгебраических уравнений ............................................................... 59 
Работа с массивами и матрицами в MathCAD................................................ 60 
Решение систем линейных алгебраических уравнений ................................. 64 
Решение дифференциальных уравнений в MathCAD .................................... 65 
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 72 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
В рамках дисциплины «Информатика» студенты должны ознакомиться с современными программными пакетами и получить навыки 
работы, которые будут полезны им в дальнейшей учебной и профессиональной деятельности. В настоящем учебном пособии изложен теоретический материал, практические навыки студенты получают и закрепляют на лабораторных работах.  
В разделах с первого по четвертый рассмотрены облачные офисные 
сервисы для работы с текстовыми документами, обработки информации в электронных таблицах, создания презентаций. Особое внимание 
уделено совместной (групповой) работе с электронными документами. 
В пятом и шестом разделах разобраны вопросы кодирования информации и логических операций с информацией. 
Седьмой раздел посвящен популярному математическому пакету 
MathCAD. 
Важная особенность пособия заключается в рассмотрении не абстрактных примеров, а задач электроэнергетики – будущей профессиональной сферы деятельности студентов. 
Пособие предназначено для студентов I курса факультета энергетики по направлению «Электроэнергетика и электротехника».  
 

1. ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 

ОБЗОР ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

В облачных технологиях имеется возможность повсеместного использования удаленных ресурсов, таких как серверы, приложения, 
хранилища файлов и т. д. Доступ к ресурсам осуществляется посредством сетей передачи данных, например, Интернет. 
Для наглядности рассмотрим примеры популярных облачных технологий. 
 Яндекс-музыка. Подключившись к этому сервису, пользователь 
получает доступ к обширной базе музыкальных треков с разнообразных устройств от смартфонов до стационарных компьютеров.  
 Office365. Сервис позволяет хранить файлы Microsoft Office, такие как текстовые документы, электронные таблицы, презентации и 
другие, через браузер, и работать с ними. Работа включает в себя просмотр, создание, удаление и модификацию документов Microsoft 
Office. Есть возможность совместной работы с документами одновременно нескольких пользователей. 
 Dropbox. Сервис хранения файлов. Позволяет размещать файлы 
на удаленных серверах, получать доступ к файлам с различных 
устройств через сеть Интернет, обмениваться файлами с другими 
пользователями. 
Для пользователя облачная технология, как правило, представляется в виде некоего приложения, которое может работать с удаленными 
данными. Сами данные могут физически храниться на нескольких разных серверах. Облачные технологии (ресурсы) обычно противопоставляют локальным ресурсам.  
Перечислим преимущества облачных технологий. 
 Мобильность. Пользователь не привязан к рабочему месту или 
конкретному устройству. Доступ к данным можно осуществлять практически из любой точки мира. Единственным условием остается воз

можность подключения компьютера, планшета или любого другого 
устройства к сети передачи данных. Дополнительно появляется возможность синхронизировать данные пользователя на разных устройствах. 
 Экономичность. Пользователю не обязательно покупать дорогостоящее оборудование. Нет необходимости нанимать штат специалистов для 
поддержки оборудования. Пользователь лишь оплачивает тот набор 
услуг, который ему нужен. Стоит отметить, что существует достаточно 
большое количество сервисов, предоставляющих услуги бесплатно.  
 Гибкость. Если возникает необходимость изменить набор облачных сервисов, то такие изменения можно сделать в максимально короткие сроки. Как правило, это время обработки заявки – от нескольких секунд до нескольких часов. 
 Надежность и безопасность. Для повышения надежности хранимых данных облачный сервис держит копии полученной информации 
на разных серверах. Серверы, на которых хранятся данные, могут располагаться в разных странах и даже на разных континентах. 
 Технологичность. Новые технологии, оборудование и программное обеспечение внедряются владельцем облачных сервисов. Для 
пользователя все происходит в автоматическом режиме, что позволяет 
получать сервис более высокого качества без каких-либо затрат. 
 Лицензионная чистота. Вопрос лицензирования программного 
обеспечения не стоит перед пользователем. Это задача владельца облачных сервисов. 
 Совместная работа. Пользователи могут одновременно получать 
доступ к одним и тем же сервисам и информации, что очень удобно 
при ведении совместных проектов. Например, насколько человек могут одновременно исправлять текст в документе, оставлять комментарии друг для друга, общаться и т. д. 
Тем не менее облачным технологиям присущи и некоторые недостатки. 
 Зависимость от наличия связи. Поскольку доступ к данным осуществляется посредством сети, то от ее работоспособности зависит 
доступность облачных сервисов. Для устранения этой зависимости 
разработчики предлагают использовать офлайн-режим, при котором 
копии облачных данных хранятся у пользователя и синхронизируются 
при наличии доступа к облаку. 
 Зависимость от скорости соединения. При небольшой полосе 
пропускания сети или при обработке больших объемов данных работа 
с облачными приложениями будет не быстрой. 

 Конфиденциальность. Данные, передаваемые в облако и хранящиеся в облаке, теоретически могут быть доступны для третьих лиц. 
 Зависимость от сервиса. Компания, владелец облачного сервиса, 
может по различным причинам прекратить поддержку своего продукта. В этом случае пользователь вынужден будет нести некоторые затраты (временные, финансовые) на переход к новому сервису. 

ОБЛАЧНЫЕ СЕРВИСЫ GOOGLE 

Корпорация Google, один из лидеров на рынке облачных технологий, предоставляет доступ к огромному числу сервисов (более 
сотни, на момент написания настоящего текста) от офисных приложений до вычислительных систем. Приведем некоторые примеры 
приложений: 
 Gmail – электронная почта с возможным объемом хранения писем более 15 Гбайт и доступом практически с любой платформы; 
 Google Диск – облачное хранилище файлов и документов 
Google; 
 Google Документ – полнофункциональный онлайн текстовый редактор; 
 Google Таблицы – сервис электронных таблиц со множеством 
встроенных функций; 
 Google Презентации – приложение для создания презентаций. 
 Google Календарь – средство планирования личного и рабочего 
времени с гибкими настройками оповещения. 
Сервисы, рассматриваемые в рамках настоящего учебного курса, 
имеют сходные средства для работы, обладающие огромным функционалом. Со всеми документами, создаваемыми в Google приложениях, 
можно работать как онлайн, так и офлайн с последующей публикацией 
в сети. Имеются средства для организации хранения документов и 
управления версиями документов. Встроенные инструменты позволяют создавать различные уровни доступа к файлам: от минимального 
просмотра без права копирования до полного владения. Совместная 
работа включает в себя редактирование документов одновременно несколькими людьми, комментирование любых объектов, онлайн-общение непосредственно в момент работы. Отдельно стоит отметить наличие среды разработки с языком программирования JavaScript, позволяющей автоматизировать работу с данными. 

ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ 

Электроэнергетика, как достаточно консервативная сфера деятельности, к нововведениям подходит взвешенно и осторожно. Однако 
применение облачных технологий дает настолько существенные преимущества, что энергетические компании вынуждены использовать их 
в своей деятельности. 
В первую очередь с целью уменьшения ИТ-затрат используются 
облачные хранилища в качестве корпоративных файловых серверов. 
Такое решение особенно популярно среди небольших или средних 
компаний, занимающихся проектированием.  
Более серьезным внедрением можно считать использование электронного документооборота. Так, например, ОАО «ФСК ЕЭС» разработан и внедрен электронный архив проектно-сметной документации, 
предназначенный для обмена информацией между различными подразделениями компании. Это программное обеспечение служит примером частных (непубличных) облачных технологий.  
Производители программного обеспечения для электроэнергетиков 
также предоставляют облачные сервисы своим клиентам. Широко известная компания Autodesk (производитель программы AutoCAD) создает продукт A360, позволяющий пользователям обмениваться чертежами, совместно вести проекты в облачной среде, работать с мобильных устройств, через браузер и т. д. 
MathWorks, производитель программного комплекса для инженерных расчетов MATLAB, активно продвигает решения в области облачных вычислений, тем самым снижая временные затраты на решение 
сложных задач. 
 

2. РАБОТА С ТЕКСТОВЫМИ ДАННЫМИ  
В GOOGLE ДОКУМЕНТАХ 

ТЕКСТОВЫЙ РЕДАКТОР GOOGLE ДОКУМЕНТЫ 

Google Документы – это текстовый редактор, позволяющий создавать и форматировать документы, а также работать над ними совместно с другими пользователями. Google Документы – современный бесплатный сервис Google, в котором имеется  целый набор удобных 
средств редактирования и оформления текстовых файлов, позволяющий добавлять в текст таблицы, изображения, рисунки, диаграммы и 
ссылки, использовать различные шрифты.  
Google Документы работают в рамках веб-браузера и не требуют 
установки специального программного обеспечения на компьютер 
пользователя. Создавать, редактировать и просматривать документы 
можно на любом устройстве: компьютере, ноутбуке, планшете, смартфоне. Работать можно даже без подключения к Интернету, при включении офлайн-режима.  
В стандартных текстовых редакторах, таких как Microsoft Word, 
множественные встроенные инструменты для редактирования не помещаются на панели инструментов и спрятаны во множество вкладок, 
что не очень удобно. Создатели Google пошли по пути упрощения интерфейса, разместив лишь самые необходимые функции редактирования. Зато пользователям были предоставлены такие возможности, как 
совместная работа, программирование и огромный набор дополнений. 
Google Документы совместимы с текстовыми процессорами многих производителей. Например, можно преобразовывать файлы 
Microsoft Word в Google Документы и наоборот. Кроме того, любой 
документ можно скачать и сохранить в других форматах: 
 DOCX – формат для приложения Microsoft Word; 
 ODT – формат OpenDocument, используемый в таких приложениях, как LibreOffice или OpenOffice; 

 RTF – текст с форматированием; 
 PDF – формат для приложения Acrobat Reader; 
 TXT – только текст; 
 HTML – формат для веб-страниц; 
 EPUB – формат для приложений iOS и macOS. 

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА В GOOGLE ДОКУМЕНТЫ 

Google Документы позволяют нескольким пользователям с аккаунтами Google работать с текстовым документом одновременно: делиться, редактировать, комментировать. При редактировании текста вы 
будете видеть, как двигается курсор с именем пользователя, по цвету 
отличающемуся от вашего, а также как изменяется и выделяется текст. 
В Google Документы добавлен групповой чат, в котором можно 
общаться в режиме онлайн с другими пользователями, имеющими 
право на просмотр или редактирование текстового документа. Таким 
образом можно проводить обсуждения по документу, оперативно задавать вопросы и получать ответы на них. 
Еще одной возможностью совместной работы является использование системы комментирования документа. При желании пользователь может выделить любой объект (часть текста, рисунок и т. п.)  
и снабдить его комментарием. В этом случае будет произведено оповещение всех пользователей с помощью электронной почты. В комментариях, так же как и в чате, можно вести дискуссию, но в отличие 
от чата, который хранит сообщения лишь до закрытия документа, 
комментарии будут доступны всегда. Таким образом, можно проследить цепочку рассуждений или решений, принятых при совместной 
работе. 
Продолжением комментирования является функция «посоветовать 
правки». В таком режиме работы одним пользователем может быть 
предложен свой вариант написания части текста. Другие пользователи 
документа могут отклонить или принять предложенные изменения.  
В последнем случае выделенная часть текста автоматически будет изменена. 
Эффективной особенностью приложения Google Документы является история версий. В обычном режиме работы любые манипуляции с 
документом приводят к его автоматическому сохранению. Поэтому 
пользователь никогда не потеряет своих данных, а благодаря истории 
версий всегда можно просмотреть, кто из работающих с документом 

внес те или иные правки. Кроме того, в любой момент можно отменить 
любые изменения и вернуться к предыдущей версии. Список изменений документа можно отсортировать по дате и автору изменений.  

ДОПОЛНЕНИЯ В GOOGLE ДОКУМЕНТЫ 

Дополнения представляют собой приложения, разработанные сторонними производителями, которые добавляют различный функционал документам. В качестве примера приведем несколько таких дополнений. 
 Styles – расширения для выбора текстовых шрифтов. Содержит 
20 готовых стилей: начиная от строгих и профессиональных, подходящих для отчетов, и заканчивая забавными, написанными от руки, которые похожи на аналогичные шаблоны для Word. 
 Table Formatter – расширение для добавления таблиц. В него 
входит более 60 встроенных шаблонов таблиц, в которых уже настроен 
вид строки заголовка и первой колонки и новый цвет для каждого следующего ряда. 
 Translate + – расширение для быстрого способа перевести текст с 
любого языка с помощью Google Translate,  его можно сразу добавить 
в документ.  
 MathType – профессиональный инструмент для набора формул и 
уравнений в документах. Содержит огромную коллекцию математических выражений и символов, которые позволяют без труда написать 
любое сложное уравнение (более 500 математических символов и 
шаблонов). 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 

1. Найти в Интернете статью по теме «Электроэнергетика» и создать на ее основе Google Документ. 
2. Оформить Google Документ в соответствии со следующими правилами: 
 формат страницы – А4; 
 поля: сверху и снизу – 20 мм; слева и справа – 19;  
 ориентация – книжная; 
 шрифт – Times New Roman; 
 размер шрифта – 12 пт;  
 межстрочный интервал – одинарный;