Рабочая программа учебной дисциплины "автоматизация электроэнергетических систем" Цикл
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа учебной дисциплины «технические средства диспетчерского и технологического, 129.92kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " автоматика электроэнергетических систем" Цикл, 210.8kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины Ф тпу 1-21/01 Ф тпу 1 21/02, 560.57kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «устойчивость электроэнергетических систем» Цикл, 196.37kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Схемотехническое проектирование автономных информационных, 220.77kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины моделирование систем ооп подготовки бакалавров, 271.66kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «надежность систем энергоснабжения» Цикл, 137.12kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "устойчивость механических систем" Цикл, 154kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " гидропривод и гидропневмоавтоматика в системах, 187.84kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "современные проблемы науки и производства в энергетическом, 157.72kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника
Магистерская программа: Электрические станции и подстанции
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ"
| Цикл: | общенаучный | |
| Часть цикла: | по выбору | |
| № дисциплины по учебному плану: | ИЭЭ; М.1, 6.б | |
| Часов (всего) по учебному плану: | 180 | |
| Трудоемкость в зачетных единицах: | 5 | 1 семестр |
| Лекции | 54 часа | 1 семестр |
| Практические занятия | 18 часов | 1 семестр |
| Лабораторные занятия | Учебным планом не предусмотрены | - |
| Расчетные задания, рефераты | 12 часов самост. работы | 1 семестр |
| Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 108 часов | |
| Экзамены | | 1 семестр |
| Курсовые проекты (работы) | Учебным планом не предусмотрены | |
Москва-2011
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является формирование у обучающихся системы знаний в области автоматизации электроэнергетических систем (электрических станций всех типов, подстанций и линий электропередач), а также изучение принципов действия и построения (технической реализации) автоматических устройств управления нормальными режимами работы электроэнергетических систем и противоаварийного управления ими, обеспечивающее магистру возможность осуществлять профессиональную деятельность:
- научно-исследовательскую;
- проектно-конструкторскую;
- производственно-технологическую;
- организационно-управленческую.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
- использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
- находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);
- применять современные методы исследования, проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);
- участвовать в работе над проектами электроэнергетических и электротехнических систем и отдельных их компонентов (ПК-8);
- использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
- формулировать технические задания, разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании и технологической подготовку производства (ПК-10);
- применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-11);
- применять основы инженерного проектирования технических объектов (ПК-12);
- рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-15);
- использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических объектов и систем и происходящих в них процессов (ПК-18);
- определять и обеспечивать эффективные режимы технологического процесса по заданной методике (ПК-23);
- контролировать режимы работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-24);
- анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-28);
- обеспечивать соблюдение заданных параметров технологического процесса и качество вырабатываемой продукции (ПК-37);
- участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и электротехники (ПК-38);
- участвовать в составлении научно-технических отчетов (ПК-42).
Задачами дисциплины являются:
- дать обучающимся знания научных основ автоматического управления нормальными режимами работы синхронных генераторов (блоков генератор-трансформатор); электростанций и электроэнергетических систем, а также технического исполнения соответствующих автоматических устройств и систем;
- изучение теоретических основ противоаварийного автоматического управления в энергосистемах, а также технической реализации устройств и систем противоаварийной автоматики;
- получение информации об элементной базе устройств и систем автоматики;
- приобретение навыков определения возможных вариантов выполнения автоматики при проектировании электростанций и подстанций;
- привить навыки расчета параметров настройки основных устройств автоматики электростанций, подстанций и линий электропередач.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к дисциплине по выбору общенаучного цикла М.1 основной образовательной программы магистратуры «Электрические станции и подстанции» по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теоретические основы электротехники», «Электрические машины», «Высшая математика», «Физика», «Электрические станции и подстанции», «Проектирование электроустановок электростанций».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
- принципы построения и виды устройств автоматики электроэнергетических систем (ПК-8, ПК-15);
- основные источники научно-технической информации по автоматизации электроэнергетических систем (ОК-1, ОК-7, ПК-6);
- технологический процесс производства, передачи и распределения электрической энергии в электроэнергетической системе как объекте автоматического и автоматизированного управления, включая контроль заданных параметров технологического процесса и качества вырабатываемой электроэнергии, а также режимов работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-23, ПК-24, ПК-28, ПК-37);
- принципы выполнения и техническую реализацию устройств автоматики нормального режима и противоаварийной автоматики энергосистем (ПК-15).
Уметь:
- осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по автоматизации электроэнергетических систем и выбирать необходимые материалы (ПК-16);
- самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);
- применять, эксплуатировать и производить выбор устройств автоматики электростанций и подстанций;
- формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчета с его публичной защитой;
- участвовать в работе над проектами, рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-8, ПК-15);
Владеть:
- методами расчета параметров устройств автоматики;
- терминологией в области автоматизации электроэнергетических систем;
- навыками применения знаний в монтажных, наладочных, ремонтных и профилактических работах на объектах электроэнергетики (ПК-27);
- навыками участия в составлении научно-технических отчетов (ПК-42);
- навыками использования технических средств для измерения основных параметров электроэнергетических объектов и систем и происходящих в них процессов (ПК-18);
- навыками поиска информации об устройствах и системах автоматики электроэнергетических систем (ПК-6);
- навыками применения полученной информации при проектировании электростанций и подстанций с устройствами автоматики (ПК-6).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 час.
| № 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) | |||
| лк | пр | лаб | сам. | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Автоматизированная система управления производством, передачей и распределением электроэнергии. Виды автоматики электроэнергетических систем и их взаимосвязь. Термины и определения. | 10 | 1 | 4 | - | - | 6 | Тест на знание терминологии, видов автоматики энергосистем и их назначения |
| 2 | Автоматика включения синхронных генераторов на параллельную работу | 17 | 1 | 6 | 2 | - | 9 | Тест на значение условий и методов включения синхронных генераторов на параллельную работу |
| 3 | Автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов | 28 | 1 | 10 | 4 | - | 14 | Контрольная работа |
| 4 | Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности в сетях | 20 | 1 | 8 | 2 | - | 10 | Подготовка расчетного задания |
| 5 | Автоматическое регулирование частоты и активной мощности | 17 | 1 | 6 | 2 | - | 9 | Подготовка расчетного задания |
| 6 | Противоаварийная автоматика электроэнергетических систем | 30 | 1 | 12 | 6 | - | 12 | Тест на значение требований и назначения противоаварийной автоматики |
| 7 | Общесистемная режимная противоаварийная автоматика | 20 | 1 | 8 | 2 | - | 10 | Подготовка расчетного задания |
| | Зачет | 2 | 1 | - | - | - | 2 | Защита расчетного задания |
| | Экзамен | 36 | 1 | - | - | - | 36 | Устный |
| | Итого: | 180 | | 54 | 18 | | 108 | |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
1. Автоматизированная система управления производством, передачей и распределением электроэнергии. Виды автоматики электроэнергетических систем и их взаимосвязь. Термины и определения.
Особенности электроэнергетического производственного процесса, обусловливающие необходимость автоматического управления электроэнергетическими объектами. Автоматическая и автоматизированная системы управления. Автоматические устройства информационного обеспечения автоматизированной системы управления.
Виды автоматики энергосистем и их взаимосвязь.
Автоматические устройства управления в нормальных режимах работы электрических станций и подстанций. Автоматика противоаварийного управления.
2. Автоматика включения синхронных генераторов на параллельную работу.
Общие сведения об автоматике пуска гидро- и турбогенераторов. Условия включения синхронных генераторов на параллельную работу. Способы автоматического включения синхронных генераторов на параллельную работу. Автоматическая самосинхронизация. Автоматические устройства точной синхронизации.
Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения. Общие сведения об аналоговом и цифровом микропроцессорном автоматических синхронизаторах.
3. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных генераторов.
Назначение автоматического регулирования возбуждения. Пропорциональное и пропорционально-дифференциальное («сильного» действия) автоматическое регулирование возбуждения. Системы возбуждения синхронных генераторов.
Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) синхронных генераторов с электромашинными возбудителями постоянного тока: токовое компаундирование, фазовое компаундирование, корректор напряжения.
Электромагнитный и полупроводниковый АРВ синхронных генераторов с диодно-электромашинными системами возбуждения.
Общие сведения об АРВ «сильного» действия (АРВ СД) синхронных генераторов с тиристорными и бесщеточными системами возбуждения.
Групповое управление возбуждением генераторов на электрических станциях.
4. Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности в сетях.
Назначение – оптимизация режима электроэнергетической системы (ЭЭС) по реактивной мощности и амплитуде напряжения – первого основного показателя качества электроэнергии у потребителей.
Регулируемые объекты: статические компенсаторы реактивной мощности с тиристорными преобразователями (СТК); синхронные компенсаторы с реверсивным тиристорным возбуждением, трансформаторы с устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН), конденсаторные установки с дискретным управлением.
Автоматические регуляторы возбуждения синхронных компенсаторов.
Автоматические регуляторы коэффициента трансформации (АРКТ) трансформаторов с УРПН. Функциональные схемы АРКТ.
Автоматические регуляторы СТК и конденсаторных установок.
5. Автоматическое регулирование частоты и активной мощности.
Назначение – оптимизация режима ЭЭС по активной мощности и стабилизация частоты напряжения – второго основного показателя качества электроэнергии.
Технические задачи по оптимизации распределения активной нагрузки между синхронными генераторами и частоторегулирующими электростанциями и по стабилизации частоты. Необходимость их решения разными автоматическими устройствами и многоступенчатого (многоуровневого) автоматического регулирования.
Автоматическое регулирование частоты вращения (АРЧВ) турбин как первая ступень регулирования. Устройства принудительного распределения активной мощности (УРАН) и центральные астатические регуляторы частоты как вторая ступень автоматического регулирования частоты и активной мощности (вторичное регулирование). Понятие о современных микропроцессорных системах управления режимом работы электростанции по частоте и активной мощности.
Автоматическое регулирование активной мощности в ЭЭС и их объединениях (ОЭС). Общие сведения о современной микропроцессорной автоматической системе управления режимом работы ЭЭС и ОЭС.
Особенности и современное техническое состояние автоматического управления режимом по активной и реактивной мощностях, амплитуде и частоте напряжения в Единой электроэнергетической системе (ЕЭС) России.
6. Противоаварийная автоматика электроэнергетических систем.
Виды автоматических устройств и систем противоаварийного управления. Местная (локальная) противоаварийная автоматика (ПА).
Управляющие воздействия устройств ПА. Автоматические устройства ПА по снижению амплитуды и частоты напряжения: автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН) и автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ).
Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) в ЭЭС.
Автоматическое ограничение повышения напряжения (АОПН).
Автоматическое ограничение повышения частоты (АОПЧ).
Автоматическое повторное включение (АПВ) линий электропередачи. Ускорения действия релейной защиты (УДЗ) при АПВ.
Автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР).
Примеры выполнения релейно-контактных и микросхемных автоматических устройств частотной разгрузки (АЧР), повторного (АПВ) и резервного (АВР) включений.
Обзор современных микропроцессорных многофункциональных интегрированных автоматических устройств (ПА).
7. Общесистемная режимная противоаварийная автоматика.
Назначение – предотвращение общесистемных электроэнергетических аварий.
Нарушение устойчивости параллельной работы электрических станций и электроэнергетических систем ЕЭС как основной фактор развития общесистемных электроэнергетических аварий.
Автоматика предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) как многоуровневая (иерархическая) рассредоченная территориально и централизованная по алгоритму функционирования система формирования противоаварийных управляющих воздействий.
Основные особенности – дозированное формирование противоаварийных управляющих воздействий и их комбинаций, определяемых возмущающими воздействиями в ЭЭС и тяжестью исходного режима. Быстродействующая реализация управляющих воздействий.
Общая структура автоматики предотвращения нарушения устойчивости и общее представление о ее реализации современными техническими средствами микропроцессорной вычислительной техники.
Автоматика прекращения (ликвидации) асинхронных режимов (АЛАР). Ее локальный характер. Область применения. Общие функциональные представления об АЛАР. Общие сведения о современной микропроцессорной автоматике ликвидации асинхронных режимов.
4.2.2. Практические занятия
| Расчет точной синхронизации и параметров настройки автоматического синхронизатора с постоянным временем опережения (СПВО). Расчет автоматической системы регулирования возбуждения (АРВ) синхронного генератора с токовым компаундированием. Расчет статических характеристик автоматических систем регулирования напряжения генератора (корректор напряжения, АРВ СД). Расчет статических характеристик автоматических систем регулирования частоты вращения (АРЧВ) турбин. Расчет устройств АЧР в ЭЭС. Расчет параметров настройки устройства АВР секционного выключателя на двухтрансформаторной подстанции. Расчет параметров настройки устройств АПВ и релейных защит при различных видах УДЗ. |
4.3. Лабораторные работы
Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.
4.4. Расчетные задания
Расчеты параметров настройки устройств автоматики (СПВО, АРВ, АЧР, АПВ и АВР) при различных вариантах схем и параметров основных элементов ЭЭС (электростанций и подстанций).
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы
Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме традиционных лекций и лекций с использованием компьютерных презентаций.
Практические занятия включают выполнение расчетов, решение отдельных задач и обсуждение решений. Практические занятия проводятся как в традиционной форме, так и с использованием презентаций.
Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, тестам и контрольным работам, выполнение расчетного задания и 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, устный опрос, защита выполненных расчетных заданий.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
Оценка за освоение дисциплины, определяется как интегральная оценка знаний, умений и навыков на экзамене.
В приложение к диплому вносится оценка за экзамен в 1 семестре.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Овчаренко Н.И Автоматика энергосистем: учебник для вузов. – 2-е изд.; перераб. и доп. / Н.И. Овчаренко; под ред. чл.-корр. РАН, докт.тех.наук, проф. А.Ф. Дьякова. – М.: Издательский дом МЭИ 2007. – 476 с.: ил.
2. Автоматизация электроэнергетических систем. Учебное пособие./Под ред. В.П. Морозкина и д. Энгелаге. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 448 с., ил.
3. Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика и релейна защита электроэнергетических систем: Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 524 с.: ил.
б) дополнительная литература:
1. Электротехнический справочник. В 3-х т. Т3. Производство и распределение электроэнергии/ Под общ.ред. профессоров МЭИ. 8-е изд., справ. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2008.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. www.rza.org.ua
2. www.electrolibrary.info/bestbooks/b_rza.htm
б) другие:
1. Набор слайдов по устройствам автоматики ЭЭС.
2. Каталоги и рекламные материалы фирм, производящих оборудование для релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем: АВВ, Siemens, ВНИИР, Экра, Радиус, Механотроника, Бреслер и др.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Для практических занятий необходимы аудитории, в которых предусмотрено электрическое питание компьютерной техники и возможность использования мультимедийного оборудования. Кафедра, ведущая данную дисциплину, должна иметь учебную лабораторию по автоматизации электроэнергетических систем.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
ст.преподаватель Алексеев О.П.
"СОГЛАСОВАНО":
Зав. кафедрой
Электрические станции
к.т.н., профессор Гусев Ю. П.
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой
д.т.н., профессор Дъяков А.Ф.