Рабочая программа учебной дисциплины " автоматика электроэнергетических систем" Цикл

Вид материала

Рабочая программа

Содержание " Автоматика электроэнергетических систем" Часть цикла Часов (всего) по учебному плану Лабораторные работы 1. Цели и задачи освоения дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ооп впо 3. Результаты освоения дисциплины 4. Структура и содержание дисциплины 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 9. Автоматическое управление частотой вращения и активной мощностью синхронных генераторов. 10. Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности синхронных генераторов. 12. Автоматическое управление режимами работы электрических станций и электроэнергетических систем. 4.2.2. Практические занятия 4.3. Лабораторные работы 4.4. Расчетные задания 5. Образовательные технологии Практические занятия Лабораторные занятия 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ... Полное содержание

Подобный материал:

• Рабочая программа учебной дисциплины "автоматизация электроэнергетических систем" Цикл, 179.92kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «технические средства диспетчерского и технологического, 129.92kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «устойчивость электроэнергетических систем» Цикл, 196.37kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины Ф тпу 1-21/01 Ф тпу 1 21/02, 560.57kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «информатика» очно-заочная, 167.63kb.
• 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.
• Рабочая программа учебной дисциплины Ф. 03. 03. 04 1-21/01 утверждаю, 313.98kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки – 140400 «Электроэнергетика и электротехника»


Магистерская программа – Релейная защита и автоматизация

электроэнергетических систем

Квалификация (степень) выпускника - магистр


Форма обучения - очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

" АВТОМАТИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ"

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	вариативная
№ дисциплины по учебному плану:	ИЭЭ; М.2.2
Часов (всего) по учебному плану:	324
Трудоемкость в зачетных единицах:	9	1 семестр - 3; 2семестр – 6;
Лекции	108 час	1 семестр – 54; 2 семестр – 54;
Практические занятия	18	2 семестр
Расчетные задания	не предусмотрены
Лабораторные работы	36 час	1 семестр – 18; 2 семестр – 18;
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	162 час
Экзамен		1,2 семестр

Москва-2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является 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:

• проектно-конструкторскую;
  
• организационно-управленческую,
  
• научно-исследовательскую.
  

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

• к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);
  
• самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);
  
• использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
  
• применять современные методы исследования проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);
  
• к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-7);
  
• оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-8);
  
• использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
  
• к внедрению достижений отечественной и зарубежной науки и техники (ПК-24);
  

Задачами дисциплины являются:

• изучение теоретических основ автоматического управления нормальными режимами работы синхронных генераторов (блоков генератор-трансформаторов); электростанций и электроэнергетических систем, а также технического исполнения соответствующих автоматических управляющих 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 различных энергообъектов для проектирования устройств и систем автоматики управления нормальными и аварийными режимами;
  
• освоение дисциплины должно обеспечить студенту умение анализировать, эксплуатировать и создавать устройства автоматики;
  
• приобретение первичных навыков работы с устройствами автоматики электроэнергетических систем.
  

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО


Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М2.2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теоретические основы электротехники», «Электрические машины», «Высшая математика», «Физика», «Элементы автоматических устройств», «Электрические станции», «Электромагнитные переходные процессы», «Общая электроэнергетика» и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации и изучению основных дисциплин по профилю подготовки.


3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


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

Знать:

• современные методы исследования и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ОК-2, ПК-6);
  
• прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора устройств электротехнического и электроэнергетического оборудования (ПК-14);
  
• современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ОК-6, ПК-36);
  

Уметь:

• использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
  
• использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);
  
• применять методы создания и анализа моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов профессиональной деятельности (ПК-13);
  
• выбирать серийное и проектировать новое электротехническое и электроэнергетическое оборудование (ПК-7, ПК-15);
  
• применять методы и средства автоматизированных систем управления технологическими процессами электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-20);
  

Владеть:

• способностью к внедрению достижений отечественной и зарубежной науки и техники (ПК-24);
  
• способностью самостоятельно выполнять исследования для решения научно-исследовательских и производственных задач с использованием современной (ПК-8, ПК-38);
  
• готовностью составлять практические рекомендации по использованию результатов научных исследований (ПК-40);
  
• готовностью представлять результаты исследования в виде отчетов, рефератов, научных публикаций и на публичных обсуждениях (ПК-41).
  

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетные единицы, 324 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	Основные виды автоматических систем управления и регулирования (АСУ и АСР). Функциональные схемы АСР. Основные методы и способы анализа линейных и нелинейных АСР.	8	1	6			2	Контрольная работа
2	Структурные схемы аналоговых и цифровых АСР, их описание. Типовые звенья аналоговых и цифровых. Соединение типовых звеньев.	26	1	10		8	8	Тесты, лабораторные работы, контрольные работы
3	Преобразование структурных схем. Статические и астатические АСР. Разомкнутые и замкнутые АСР, их передаточные функции.	18	1	8		4	6	Тест, лабораторная работы, контрольная работа
4	Основы теории устой-чивости функционирования АСР. Уравнения движений АСР. Понятие статической и динамической устойчивости. Методы анализа устойчивости, алгебраические и частотные критерии устойчивости аналоговых АСР. Определение областей устойчивости. Метод Д-разбиения по одному параметраму. Анализ устойчивости цифровых автоматических систем. Простейшие способы коррекции АСР.	34	1	22		6	6	Тесты, лабораторные работы, контрольные работы
5	Качество процесса регулирования. Основные характеристики процесса регулирования и параметры переходного процесса. Корневые и частотные методы оценки качества переходных процессов Коррекция.	8	1	4			4	Контрольные работы
6	Характеристики регулируемых объектов и регуляторов. Типы регулируемых объектов и регуляторов электроэнергетических систем.	6	1	4			2	Контрольный опрос
7	Автоматизированная система управления производством, передачей и распределением электроэнергии. Виды автоматики электроэнерге-тических систем и их взаимосвязь. Термины и определения.	8	2	4			4	Тест на знание терминологии
8	Автоматика управления изменениями состояний гидро- и турбогенераторов.	40	2	12	4	8	16
9	Автоматическое управление частотой вращения и активной мощностью синхронных генераторов.	18	2	4	2	4	8	Контрольная работа
10	Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности синхронных генераторов.	20	2	4	2	6	8
11	Автоматическое управление источниками реактивной мощности и трансформаторами.	12	2	4	2		6
12	Автоматическое управление режимами работы электрических станций и электроэнерге-тических систем.	14	2	4	2		8	Контрольная работа
13	Противоаварийное автоматическое управление. Автоматические устройства местной и технические комплексы общесистемной противоаварийной автоматики. Автоматика противоава-рийных отключений и включений. Автоматика предотвраще-ния нарушения устой-чивости. Автоматика прекращения асинхронного режима. Делительная автоматика.	46	2	22	6		18
	Зачет	6	1,2	-	-	-	6
	Экзамен	60	1,2	-	-	-	60	Устный
	Итого:	324		108	18	36	162

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр

1.Общие теоретические положения.

Основные виды автоматических систем управления и регулирования (АСУ и АСР). Функциональные схемы. Методы анализа АСУ. Математическое описание линейных и нелинейных системы управления. Непрерывное преобразование Лапласа. Понятия передаточных функций, переходных и частотных характеристик АСР, их экспериментальное получение. Дискретное преобразование Лапласа. Z-преобразование. Понятия передаточных функций, переходных и частотных характеристик ЦАСР, их экспериментальное получение.

2. Структурные схемы аналоговых и цифровых АСР, их описание.

Типовые звенья аналоговых и цифровых АСР, их уравнения и основные характеристики: временные и частотные, логарифмические частотные характеристики. Особенности частотных характеристик цифровых звеньев. Соединение типовых звеньев, получение эквивалентных передаточных функций, переходных и частотных характеристик. Примеры соединений типовых звеньев.

3. Преобразование структурных схем.

Разомкнутые и замкнутые АСР, их передаточные функции. Общие правила преобразования. Преобразование многоконтурных схем в одноконтурные. Применение теории графов для преобразования многоконтурных схем. Особенности преобразования цифровых АСР. Статические и астатические АСР. Коэффициенты статизма. Условие астатичности.

4. Основы теории устойчивости функционирования АСР.

Уравнения движений АСР. Понятие статической и динамической устойчивости. Необходимое и достаточное условие статической устойчивости. Методы анализа устойчивости, алгебраические и частотные критерии устойчивости аналоговых АСР. Определение областей устойчивости. Метод Д-разбиения по одному параметраму. Анализ устойчивости цифровых автоматических систем. Простейшие способы коррекции неустойчивых систем, параллельная и последовательная коррекция. Применение способов коррекции

5. Качество процесса регулирования.

Основные характеристики процесса регулирования и параметры переходного процесса. Корневые и частотные методы оценки качества переходных процессов Коррекция АСР для получения нужного качества переходного процесса.

6. Характеристики регулируемых объектов и регуляторов.

Типы регулируемых объектов и регуляторов электроэнергетических систем. Аналоговые и цифровые регуляторы. Законы регулирования, передаточные функции и свойства регуляторов.

2 семестр

7. 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 систем. Автоматика противоаварийного управления.

8. Автоматика управления изменениями состояний гидро- и турбогенераторов. Назначение и особенности автоматического управления изменениями состояний (пуск, перевод из генераторного в режимы работы синхронными компенсаторами или электродвигателями, обратный перевод, останов) гидро- и турбогенераторов.

Автоматическое управление включением синхронных генераторов на параллельную работу. Способы включения синхронных машин на параллельную работу (их синхронизации). Способ самосинхронизации и способ точной синхронизации; условия точной синхронизации. Электромагнитные и электромеханические переходные процессы в синхронных генераторах при их включении на параллельную работу. Реализация автоматических синхронизаторов. Современные аналоговые и цифровые автоматические устройства

9. Автоматическое управление частотой вращения и активной мощностью синхронных генераторов.

Назначение и особенности. Алгоритмы автоматического регулирования, необходимость астатического регулирования и способы его обеспечения, обусловленные органической взаимозависимостью автоматического управления частотой вращения с автоматической оптимизацией распределения активной мощностью между параллельно работающими синхронными генераторами электростанции и частоторегулирующими электростанциями.

Особенности автоматического управления активной мощностью синхронных генераторов ТЭС, АЭС и частоторегулирующих ГЭС. Способы формирования алгоритмов автоматического регулирования частоты вращения. Типовые структурные схемы пропорциональных, пропорционально-интегральных и пропорциально-интегрально-дифференциальных автоматических регуляторов частоты вращения (АРЧВ).

10. Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности синхронных генераторов.

Назначение и особенности. Автоматическое регулирование возбуждения, задачи и особенности. Современный пропорционально-дифференциальный алгоритм автоматического регулирования напряжения и реактивной мощности синхронных генераторов с тиристорным возбуждением. Структурная схема автоматической системы регулирования.

Особенности, алгоритм функционирования, функциональная схема аналогового и структурная схема цифрового микропроцессорного АРВ асинхронизированных генераторов.

11. Автоматическое управление источниками реактивной мощности и трансформаторами.

Традиционные и современные статические управляемые источники реактивной мощности с тиристорными преобразователями (СТК). Задачи и особенности, обусловленные режимом потребления реактивной мощности, автоматического регулирования возбуждения синхронных компенсаторов. Автоматические регуляторы возбуждения современных мощных с реверсивными тиристорными возбудителями синхронных компенсаторов. Алгоритм и функциональная схема быстродействующего реверсивного АРВ. Особенности, алгоритм и функциональная схема АРВ синхронных компенсаторов.

Особенности, алгоритм, функциональная и структурная схемы аналогового микросхемного и цифрового микропроцессорного автоматических регуляторов реактивной мощности СТК.

Назначение и особенности дискретного автоматического управления коэффициентом трансформации трансформаторов и автотрансформаторов. Аналоговые и микропроцессорные автоматические регуляторы коэффициента трансформации (АРКТ).

12. Автоматическое управление режимами работы электрических станций и электроэнергетических систем.

Назначение и техническая реализация автоматизированного и возможности автоматического управления режимами работы электрических станций.

Автоматические устройства группового управления электроэнергетическими блоками гидро- и тепловых электростанций.

Микропроцессорная автоматизированная система управления режимами работы тепловых электростанций.

Цифровые автоматические системы управления частотой и активной мощностью электроэнергетических систем, объединений и ЕЭС.

Автоматизированное управление режимами работы по напряжению и реактивной мощности электрических станций и электроэнергетических систем.

13. Противоаварийное автоматическое управление.

Задачи и особенности противоаварийного управления электроэнергетическим производством. Аномальные режимы работы электрических станций и электроэнергетических систем и управление ими для восстановления нормального режима. Роль цифровой вычислительной техники по обеспечению эффективности противоаварийного автоматического управления.

Назначение и виды автоматических управляющих устройств и систем противоаварийного управления. Автоматические устройства местной и технические комплексы общесистемной противоаварийной автоматики.

Автоматика противоаварийных отключений. Автоматика противоаварийных включений. Современные аналоговые микросхемные и цифровые микропроцессорные интегрированные автоматические устройства противоаварийных отключений и включений.

Автоматика предотвращения нарушения устойчивости. Функционирование и развитие иерархических систем автоматики предотвращения нарушения синхронной устойчивости.

Автоматика прекращения асинхронного режима. Изменения электрических величин в асинхронном режиме, используемых для действия автоматики его прекращения (ликвидации) - сохранения результирующей устойчивости ЭЭС, ОЭС и ЕЭС. Типовые устройства автоматики ликвидации асинхронного режима.

Делительная автоматика; автоматическое повторное включение линий электропередачи, связывающих разделенные части электроэнергетических систем после их синхронизации.


4.2.2. Практические занятия:

1 семестр

Не предусматриваются

2 семестр

1. Типовые звенья автоматических систем регулирования (АСР), их соединения и характеристики.
   
2. Устойчивость и статические характеристики АСР.
   
3. Расчет автоматической системы регулирования возбуждения (АРВ) синхронного генератора с токовым компаундированием.
   
4. Расчет устойчивости и статических характеристик автоматической системы регулирования напряжения генератора (корректор напряжения, АРВ СД).
   
5. Расчет точной синхронизации и параметров настройки автоматического синхронизатора с постоянным временем опережения (СПВО).
   
6. Расчет устройств АЧР в ЭЭС.
   
7. Расчет параметров настройки устройства АВР секционного выключателя на двухтрансформаторной подстанции.
   
8. Расчет устойчивости и статических характеристик автоматической системы регулирования частоты вращения (АРЧВ) турбин.
   
9. Расчет параметров настройки устройств АПВ и релейных защит при различных видах УДЗ.
   

4.3. Лабораторные работы

1 семестр

1. Исследование типовых звеньев.
   
2. Соединение типовых звеньев.
   
3. Статические характеристики АСР.
   
4. Исследование устойчивости АСР.
   

2 семестр

1. Аналоговый микросхемный автоматический синхронизатор.
   
2. Цифровой микропроцессорный автоматический синхронизатор.
   
3. Аналоговая микросхемная модель автоматических регуляторов возбуждения пропорционально-дифференциального действия.
   
4. Микропроцессорный регулятор частоты вращения СГ.
   

4.4. Расчетные задания

учебным планом не предусмотрен

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, обсуждение решений, встречу с ведущими специалистами, разрабатывающими и эксплуатирующими средства релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем.

Лабораторные занятия проводятся с использованием современных программных средств.


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 (1,2 семестр).

Оценка за освоение дисциплины, определяется как интегральная оценка знаний, умений и навыков на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за экзамен во 2 семестре.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


7.1. Литература:


а) основная литература

1.Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов . – 4-е изд., перераб. и доп . – СПб. : Профессия, 2004 . – 752с.

2.Автоматика энергосистем: учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / Н.И. Овчаренко; под ред. чл.-корр. РАН, докт.техн.наук, проф. А.Ф. Дьякова. – М.: Издательский дом МЭИ. 2007


б) дополнительная литература

1. Электротехнический справочник в 4-х томах, Т.3. – М.: МЭИ, 2009. 968 с.


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 и магистерской программы «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».

Программу составили: к.т.н. доцент	Климова Т.Г.
ст.преподаватель	Алексеев О.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

д.т.н., профессор Дьяков А.Ф.