Программа подготовки: Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость, надежность и качество электрической энергии Квалификация (степень) выпускника: магистр

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ электроэнергетики (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Программа подготовки: Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость, надежность и качество электрической энергии

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"Надежность электроэнергетических систем"

Цикл:	общенаучный
Часть цикла:	по выбору
№ дисциплины по учебному плану:	ИЭЭ; М1.5а
Часов (всего) по учебному плану:	180
Трудоемкость в зачетных единицах:	5	2 семестр – 5
Лекции	36 часов	2 семестр
Практические занятия	36 часов	2 семестр
Лабораторные работы	Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены
Расчетные задания, рефераты	20 часов самостоят. работы	2 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	108 часов
Экзамены		2 семестр
Курсовые проекты (работы)	Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является получение знаний о современной теории надежности в технике и применении её методов в электроэнергетических системах.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

способностью проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, способностью разрешать проблемные ситуации (ОК-5);
способностью и готовностью использовать углубленные знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);
способностью находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);
способностью анализировать естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5);
готовностью применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-11);
готовностью применять основы инженерного проектирования технических объектов (ПК-12);
способностью применять методы создания и анализа моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов профессиональной деятельности (ПК-13);
способностью определять эффективные производственно-технологические режимы работы объектов электроэнергетики и электротехники (ПК-23);
способностью оценивать риск и определять меры по обеспечению безопасности разрабатываемых новых технологий, электроэнергетических объектов и электротехнических изделий (ПК-39).

Задачами дисциплины являются:

познакомить с экономикой фактора надежности электроэнергетических систем;
дать информацию о теоретических основах анализа надежности электроэнергетических систем;
научить синтезу электроэнергетических систем и сетей по заданному уровню надежности.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к части общенаучного цикла М.1 по выбору основной образовательной программы подготовки магистров по программе «Электроэнергетические системы и сети, их режимы, устойчивость, надежность и качество электрической энергии» направления 140400 – Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Специальная математика", "Электрические станции и подстанции", "Электроснабжение", "Электроэнергетические системы и сети".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

физические основы анализа надежности электроэнергетических систем (ПК-1, ПК-5);
методы расчета показателей надежности электроэнергетических систем (ПК-1, ПК-5);
методы синтеза электроэнергетических систем и сетей по заданному уровню надежности (ПК-4).

Уметь:

рассчитывать показатели уровня надежности электроэнергетических систем;
синтезировать схемы электроэнергетических систем по заданному уровню надежности (ПК-4, ПК-11, ПК-12, ПК-23, ПК-39);

Владеть:

навыками составления расчетных схем замещения для расчета показателей надежности электроэнергетических систем и сетей (ПК-13);
навыками оценки недоотпуска электроэнергии потребителям (ОК-5, ПК-39);
навыками оценки вероятности отказа электроэнергетических систем и сетей (ОК-5, ПК-39).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

№ п/п	Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации (по семестрам)	Всего часов на раздел	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
№ п/п		Всего часов на раздел	Семестр	лк	пр	лаб	сам.	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Общие сведения о теории надежности технических систем и электроэнергетических систем	8	2	4	--	--	4	Тест.
2	Физическая природа отказов электрооборудования, математические модели отказов	14	2	6	--	--	8	Тест.
3	Элементы теории вероятностей и математической статистики и их применение в расчетах надежности	22	2	6	6	--	10	Контрольная работа. Контроль выполнения расчетного задания.
4	Математические модели отказов и восстановления элементов электроэнергетических систем	26	2	6	8	--	12	Контроль выполнения расчетного задания.
5	Методы расчета надежности электроэнергетических систем	26	2	4	10	--	12	Контроль выполнения расчетного задания.
6	Экономические аспекты надежности	22	2	4	6	--	12	Контроль выполнения расчетного задания.
7	Синтез электроэнергетических систем по уровню надежности	24	2	6	6	--	12	Контрольная работа.
	Зачет	2	2	--	--	--	2	Защита расчетного задания
	Экзамен	36	2	--	--	--	36	устный
	Итого:	180		36	36		108

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

2 семестр

1. Общие сведения о теории надежности технических систем и электроэнергетических систем

Надежность в технике и энергетике. Исторические сведения о надежности. Развитие науки о надежности электроэнергетических систем. Задачи надежности при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Основные особенности электроэнергетических систем с точки зрения теории надежности.

Причины и физические основы возникновения и развития аварий в электроэнергетических системах. Классификация аварий.

Практические методы и средства обеспечения надежности в технических и энергетических системах.

Основные понятия, термины и определения теории надежности в технике и энергетике.

Относительность понятия "элемент" и "система" при анализе надежности сложных технических систем.

2. Физическая природа отказов электрооборудования, математические модели отказов

Понятие отказа. Причины отказов основных элементов электроэнергетических систем: воздушных линий электропередачи, кабельных линий электропередачи, трансформаторов, коммутационных аппаратов, устройств релейной защиты и автоматики.

Классификация отказов. Потоки отказов элементов и их свойства.

3. Элементы теории вероятностей и математической статистики и их применение в расчетах надежности

Основные понятия теории вероятностей. Событие. Вероятность события. Классификация случайных событий. Основы теории множеств. Алгебра событий. Аксиомы теории вероятностей. Основные законы и правила теории вероятностей. Формула полной вероятности и формула Байеса.

Случайные величины и их характеристики. Законы распределения случайных величин, используемые в теории надежности.

Случайные процессы. Марковские процессы как модели функционирования элементов систем электроснабжения. Пуассоновский процесс и его применение для описания вероятностных характеристик отказов и восстановлений элементов систем электроснабжения.

Теория массового обслуживания. Модель «гибели и размножения». Формула Литла.

4. Математические модели отказов и восстановления элементов электроэнергетических систем

Показатели надежности невосстанавливаемых и восстанавливаемых элементов и систем. Комплексные показатели надежности восстанавливаемых элементов электрических систем.

Процессы отказов и восстановлений одноэлементной схемы Процессы отказов и восстановления в простейших и сложных системах.

Принципы составления систем дифференциальных уравнений для описания процессов отказов и восстановления элементов и систем. Приемы формализации при формировании систем дифференциальных уравнений. Асимптотические методы при анализе надежности простейших систем.

Модели процессов преднамеренных отключений, ремонтных состояний в реальных системах электроснабжения. Асимптотические методы при анализе надежности простейших и сложных систем.

5. Методы расчета надежности электроэнергетических систем

Практические методы расчета надежности схем электрических соединений при последовательном, параллельном и последовательно-параллельном соединении элементов в системе.

Основные приемы и методы структурного анализа при расчетах надежности электроэнергетических систем. Метод минимальных путей и сечений. Методы определения минимальных путей и сечений относительно расчетных объектов (узлов нагрузки, узлов генерации, передающих элементов) в электроэнергетических системах.

Понятия об основных и дополнительных сечениях.

Составление расчетных схем по надежности электроэнергетических систем с учетом оперативных переключений.

Понятия о структурной и функциональной надежности.

Методы учета ограничений пропускной способности элементов и их групп при анализе структурной и функциональной надежности. Использование интегральных характеристик режимов в расчетах показателей надежности.

6. Экономические аспекты надежности

Методы расчета недоотпуска электроэнергии на различных интервалах времени и при переменных коммутационных состояниях систем.

Методы экономической оценки уровня надежности электроэнергетических систем.

7. Синтез электроэнергетических систем по уровню надежности

Основные приемы синтеза схем электрических соединений с заданным уровнем надежности.

Требования нормативных материалов, предъявляемые к уровню надежности электроэнергетических систем и сетей.

Сведения о современных методах расчета надежности.

Влияние принципов построения и особенностей управления систем электроснабжения на уровень надежности электроснабжения различных электроприемников и потребителей.

4.2.2. Практические занятия:

2 семестр

Определение вероятностей отказов элементов и системы любой конфигурации в целом.

Применение формулы полной вероятности при определении вероятности нормальной работы схемы.

Применение методов структурного анализа к вопросам определения вероятностей отказа и безотказной работы электроэнергетических систем.

Определение показателей надежности схем сетей различной конфигурации с различным соединением по надежности оборудования электрических сетей.

Определение показателей структурной и функциональной надежности.

Расчета недоотпуска электроэнергии.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены

4.4. Расчетные задания:

2 семестр

Расчет показателей надежности узлов нагрузки электроэнергетической системы и недоотпуска электроэнергии с учетом и без учета ограничений пропускной способности элементов электрических сетей.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы:

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций. Презентации лекций содержат большое количество схем и чертежей.

Практические занятия проводятся в традиционной форме в виде рассмотрения и обсуждения решения типовых задач, являющихся составной частью расчетного задания.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение расчетного задания и подготовку к его защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, рассчитывается из условия: 0,3(среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,3оценка за защиту расчетного задания + 0,4оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах надежности. М.: Изд-во МЭИ, 1983.
Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Фокин Ю.А., Туфанов В.А. Оценка надежности систем электроснабжения. М.: Энергоиздат, 1981.
Розанов М. Н. Надежность электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1984.
Гук Ю. Б. Теория надежности в электроэнергетике. – Л.: Энергоатомиздат, 1990.

б) дополнительная литература:

Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. – М.: Высшая школа, 2000.
Вентцель Е.С. Исследование операций. – М.: Высшая школа, 2001.
Фокин Ю. А. Надежность и эффективность сетей электрических систем. М.: Высшая школа, 1989.
Надежность систем энергетики и их оборудования: справочник: В 4 т. / Под общ. ред. Ю.Н. Руденко. Т. 1: Справочник по общим моделям анализа и синтеза надежности систем энергетики / Под ред. Ю.Н. Руденко. – М.: Энергоатомиздат, 1994.
Надежность систем энергетики и их оборудования: справочник: в 4 т. / Под общ. ред. Ю.Н. Руденко. Т. 2: Надежность электроэнергетических систем. Справочник / Под ред. М.Н. Розанова. – М.: Энергоатомиздат, 2000.
Электротехнический справочник: В 4-х т.: Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). – М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 964 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Microsoft Word, Microsoft Excel, MathCAD, RastrWin.

б) другие:

набор слайдов по тематике лекций.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 – Электроэнергетика и электротехника.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Шведов Г.В.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой электроэнергетических систем

к.т.н., доцент Шаров Ю.В.

Blog

Содержание

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ