microbik.ru
1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль(и) подготовки: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ "



Цикл:

профессиональный




Часть цикла:

По выбору




дисциплины по учебному плану:

ИЭЭ; Б.3.22.3б




Часов (всего) по учебному плану:

108




Трудоемкость в зачетных единицах:

3

8 семестр – 3

Лекции

30 час

8 семестр

Практические занятия

30 час

8 семестр

Лабораторные работы

-

-

Расчетные задания, рефераты

10 час самостоят. работы

8 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

48 час

8 семестр

Экзамены




8 семестр



Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение принципов действия и построения устройств и систем автоматики электроэнергетических систем и выполнение расчетов по определению параметров настройки устройств автоматики различных электроэнергетических объектов.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

  • участвовать в работе над проектами электроэнергетических и электротехнических систем и отдельных их компонентов (ПК-8);

  • рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объектов (ПК-15);

  • к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

  • использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК-10);

  • обосновать принятие конкретного технического решений при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-14);

  • определять возможные варианты выполнения автоматики энергообъектов электроэнергетической системы, определять параметры настройки устройств и систем автоматического управления энергообъектов (ПСК-1, ПСК-2, ПСК-3);

  • к составлению заявок на оборудование и запасные части и подготовке технической документации на ремонт (ПК-50).


Задачами дисциплины являются:

  • освоение знаний о методах и технических средствах релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем;

  • освоение дисциплины должно обеспечить студенту умение анализировать, эксплуатировать и создавать элементы релейной защиты и автоматики;

  • приобретение первичных навыков работы с устройствами автоматики электроэнергетических с истем;

  • изучение технических требований к различным устройствам автоматики энергетических объектов электроэнергетической системы, принципов выполнения и технических средств их автоматики;

  • приобретение навыков определения возможных вариантов выполнения автоматики энергетических объектов, расчета параметров настройки и оценки проектируемой автоматики для обоснованного принятия технического решения;

  • приобретение навыков работы с технической и проектной документацией.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной (общепрофессиональной) части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю: «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теоретические основы электротехники», «Общая энергетика», «Электрические машины», «Электрические станции и подстанции», «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение», «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при осуществлении профессиональной деятельности бакалавра, выполнения бакалаврских выпускных квалификационных работ и изучении основных дисциплин по профилям подготовки, а также по освоению программы магистерской подготовки «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • принципы построения средств автоматизации электроэнергетических систем;

  • основные источники научно-технической информации по релейной защите и автоматизации электроэнергетических систем (ОК-7, ПК-6);

  • требования к автоматике энергообъектов и принципы выполнения устройств и систем автоматики;

  • схемы и элементы основного оборудования электроэнергетических систем, схемы вторичных цепей, устройств релейной защиты и автоматики электроэнергетических объектов и способы их графического отображения (ПК-12, ПК-15);

  • современные средства компьютерной графики в своей области (ПК-1);

  • методы и технические средства релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем (ПК-8, ПК-15);

  • перспективы дальнейшего обучения на втором уровне высшего профессионального образования, получения знаний в рамках конкретного профиля в области научных исследований и педагогической деятельности (ПК-33).

Уметь:

  • применять, эксплуатировать и производить выбор элементов устройств и систем автоматики;

  • 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);

  • приобретать новые знания и использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);

  • самостоятельно разбираться в технической документации и методиках расчета и принять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

  • осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);

  • использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК-10).

Владеть:

  • методами расчета параметров устройств автоматики и навыками их применения в процессе проектирования (ПСК-2, ПСК-3);

  • терминологией в области автоматизации электроэнергетических систем;

  • информацией для составления заявок на оборудование и запасные части и подготовке технической документации на ремонт (ПК-50);

  • навыками обобщения, анализа, восприятия информации, постановки цели и выбора путей ее достижения (ОК-1);

  • готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

  • способностью определить возможные варианты выполнения автоматики энергообъектов (ПСК-1).


4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 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

Виды автоматики электроэнергетических систем и их назначение

4

8

2







2

Тест

2

Режимы работы электроэнергетической системы, рассматриваемые при проектировании средств автоматики

8

8

2

4




2

Расчетные задания

3

Расчеты электрических величин для целей выбора параметров настройки устройств автоматики

14

8

6

6




2

Расчетные задания

4

Расчеты устройств автоматики управления нормальными режимами на электростанциях

14

8

8

4




2

Контрольная работа

5

Расчеты устройств автоматики управления нормальными режимами на подстанциях

8

8

2

4




2

Расчетные задания

6

Расчеты устройств противоаварийной автоматики (АПВ, АВР, АЧР, АОСН, АОПН, АОПЧ, АОСЧ, АПНУ)

16

8

8

6




2

Расчетные задания

7

Расчеты устройств АЛАР

10

8

2

6




2

Контрольная работа




Зачет

2

8

-

-

-

2

Устный опрос




Экзамен

32

8

-

-

-

32

Устный




Итого:

108




30

30

-

48





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
1. Виды автоматики электроэнергетических систем и их назначение.

Особенности электроэнергетических систем (ЭЭС), вызывающие широкое внедрение автоматики.

Автоматика энергосистем как составная часть автоматизированной системы диспетчерского управления Единой электроэнергетической системы России.

Виды устройств автоматики ЭЭС и их взаимосвязь.

Назначение устройств автоматики управления нормальными режимами: автоматическое управление пуском и включением на параллельную работу синхронных генераторов (аналоговые и микропроцессорные синхронизаторы); автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ) в ЭЭС; автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности (АРН и РМ) в ЭЭС.

Назначение и управляющие воздействия устройств управления аварийными и послеаварийными режимами – противоаварийной автоматики: автоматика предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ); автоматика ликвидации (прекращения) асинхронного режима (АЛАР); автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ); автоматика ограничения повышения частоты (АОПЧ); автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН); автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН); автоматика восстановления нормальных схема ЭЭС (АПВ); автоматика включения резерва (АВР).

2. Режимы работы электроэнергетической системы, рассматриваемые при проектировании средств автоматики.

Нормальные режимы ЭЭС, требования к качеству электрической энергии (ГОСТ 13109-97) и роль автоматики управления нормальными режимами (АРН и РМ и АРЧМ) в их выполнении.

Аварийные ситуации в ЭЭС: избыток мощности в передающей части ЭЭС, недостаток мощности в приемной части ЭЭС и ослабление (снижение пропускной способности) линий электропередачи.

Асинхронный режим в ЭЭС, его особенности и отрицательные последствия. Способы ликвидации асинхронных режимов. Понятие «ресинхронизация».

Причины возникновения недопустимых изменений амплитуды и частоты напряжения в ЭЭС. Последствия аварийных повышений и снижений напряжения и частоты в ЭЭС и способы их ограничения.

3. Расчеты электрических величин для целей выбора параметров настройки устройств автоматики.

Расчеты электрических величин в нормальных режимах. Внешние характеристики генераторов: статические и астатические. Расчет распределения реактивных нагрузок между параллеьно работающими синхронными генераторами применительно к определению параметров настройки устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов. Расчет отклонений напряжения на шинах подстанции и потребителей применительно к определению параметров настройки устройств АРН и РМ в сетях.

Расчеты токов включения и моментов, действующих на вал агрегата при его включении на параллельную работу методом точной автоматической синхронизации и методом самосинхронизации применительно к определению параметров настройки автоматических синхронизаторов.

Расчеты электрических величин в аварийных и послеаварийных режимах. Расчеты аварийных повышений напряжения при односторонних отключениях протяженных линий электропередачи, применительно к определению параметров АОПН.

Расчеты аварийных снижений частоты в ЭЭС при различных дефицитах активной мощности применительно к определению параметров настройки АЧР.

Расчеты параметров (токов, снижения напряжения, разности частот) асинхронных режимов применительно к определению параметров настройки устройств АЛАР.

4. Расчеты устройств автоматики управления нормальными режимами на электростанциях.

Назначение и функциональная схема устройств точной автоматической синхронизации (УТАС).

Расчет точной автоматической синхронизации и параметров настройки УТАС.

Принципы построения схем синхронизации блочных электростанций и электростанций с генераторами, работающими на сборные шины.

Назначение и функциональные схемы устройств АРВ синхронных генераторов.

Принципиальная схема автоматической системы регулирования возбуждения синхронного генератора с токовым компаундированием; расчет параметров режимов возбуждения, его форсировки, расчеты сопротивлений резистора в цепи самовозбуждения и установочных резисторов, определение коэффициента трансформации согласующего трансформатора: построение внешней и других характеристик регулируемого синхронного генератора.

Понятие об устойчивости автоматических систем регулирования (АСР). Расчеты устойчивости систем автоматического регулирования возбуждения пропорционального действия и пропорционально-дифференциального действия (АРВ «сильного действия»).

Автоматические системы регулирования частоты вращения (АРЧВ) турбин. Алгоритмические схемы систем АРЧВ паровых и гидравлических турбин. Выбор параметров систем первичного регулирования (АРЧВ) турбин для обеспечения требований устойчивости и точности регулирования.

5. Расчеты устройств автоматики управления нормальными режимами на подстанциях.

Назначение автоматического регулирования напряжения и реактивной мощности в сетях.

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.

Расчет параметров настройки автоматических регуляторов коэффициентов трансформации трансформаторов с устройствами РПН.

Расчет параметров автоматики СТК и конденсаторных установок.

6. Расчеты устройств противоаварийной автоматики (АПВ, АВР, АЧР, АОСН, АОПН, АОПЧ, АОСЧ, АПНУ).

Назначение, область применения, требования и принципы выполнения устройств АПВ. Расчет параметров настройки устройств АПВ. Виды ускорений действия релейной защиты (УДЗ) в сочетании с устройствами АПВ.

Выбор состава оборудования и расчет параметров устройств релейной защиты и АПВ при различных видах УДЗ (УДЗ «до» и «после» АПВ, поочередное АПВ).

Виды АПВ линий с двухсторонним питанием. Особенности.

Расчет устройств АПВ параллельных линий и линий с двухсторонним питанием.

Назначение, область применения. Требования и принципы выполнения устройств АВР.

Расчеты параметров настройки устройств АВР.

Назначение, требования и принципы выполнения АОСЧ в ЭЭС. Расчеты различных категорий АЧР (АЧРI, АЧРII и АЧРIII). Построение статической характеристики ЭЭС («пилообразной» диаграммы) – f = F (Pдеф) для анализа эффективности функционирования системы АЧР.

Назначение, требования и принципы выполнения делительной автоматики по частоте (ЧДА) на тепловых и атомных электростанциях. Расчеты ступеней ЧДА.

Назначение, область применения, требования и принципы выполнения АОСН. Расчет параметров настройки АОСН.

Назначение, область применения, требования и принципы выполнения АОПН. Расчет параметров настройки АОПН.

Назначение, область применения, требования и принципы выполнения АОПЧ. Расчет параметров настройки.

Назначение, область применения и требования к АПНУ. Виды автоматики, входящие в состав АПНУ.

Примеры расчета автоматики разгрузки при близком коротком замыкании (АРБКЗ) и автоматики разгрузки при затяжном КЗ (АРЗКЗ).

7. Расчеты устройств АЛАР.

Назначение, область применения, требования и принципы выполнения устройств АЛАР. Расчет параметров настройки устройств АЛАР.
4.2.2. Практические занятия


  1. Типовые звенья автоматических систем регулирования (АСР), их соединения и характеристики.

  2. Устойчивость и статические характеристики АСР.

  3. Расчет устройства компаундирования синхронных генераторов с электромашинной системой возбуждения при «нормальной» настройке.

  4. Расчет устройства компаундирования синхронных генераторов при его настройке под согласованный корректор напряжения.

  5. Расчет устойчивости и статических характеристик автоматической системы регулирования напряжения генератора (корректор напряжения, АРВ СД).

  6. Расчет точной синхронизации и параметров настройки автоматического синхронизатора с постоянным временем опережения (СПВО) типа СА-1.

  7. Расчет точной синхронизации и микропроцессорного автоматического синхронизатора типа «Спринт-М».

  8. Расчет устройств АЧР в ЭЭС.

  9. Расчет параметров настройки устройства АВР секционного выключателя на двухтрансформаторной подстанции.

  10. Расчет устойчивости и статических характеристик автоматической системы регулирования частоты вращения (АРЧВ) паровых турбин.

  11. Расчет устойчивости и статических характеристик автоматической системы регулирования частоты вращения (АРЧВ) гидротурбин.

  12. Расчет параметров настройки автоматики разгрузки при отключении ВЛ (АРОЛ).

  13. Расчет параметров настройки автоматики рагрузки при отключении двух ВЛ (АРОДЛ).

  14. Расчет делительной автоматики по частоте ТЭЦ.

  15. Расчет устройства АЛАР.


4.3. Лабораторные работы
Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.
4.4. Расчетные задания
Расчеты параметров настройки устройств автоматики (при различных вариантах схем и параметров основных элементов ЭЭС).
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.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, тестам, 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, 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 8 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. Морозкин 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, 2000.
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 профилю № 3 Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем;

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

ст.преподаватель Алексеев О.П.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

д.т.н., профессор Дьяков А.Ф.