Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

«Утверждаю»

Проректор по УМР ОмГТУ

_ Л.О.Штриплинг «»_ 201 год

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» (П.Б.3.01.08) для направления подготовки бакалавров 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Разработана в соответствии с ФГОС ВПО, ООП по направлению подготовки бакалавриата 140400. «Электроэнергетика и электротехника».

Программу составил: к.т.н., профессор К.И. Никитин Обсуждена на заседании кафедры ЭсПП от «»_ 20_ г. № Зав. кафедрой ЭсПП В.Н. Горюнов «_»2013г.

Руководитель ООП _ В.Н. Горюнов «_»_2013г.

Ответственный за методическое обеспечение ООП _ В.В. Тевс «_»20г.

1. Аннотация: Требования, предъявляемые к релейной защите, векторные диаграммы для коротких замыканий и несимметричных режимов. Принципы построения защит с относительной селективностью линий в сети с одним или несколькими источниками питания. Защиты с абсолютной селективностью линий электропередачи. Резервирования отказов защит и выключателей. Принципы выполнения основных и резервных защит на энергообъектах. Интеграция МТП в нижний уровень АСУ ТП объекта.

2. Целью изучения дисциплины является формирование знаний о принципах организации и технической реализации релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем.

3. Задачей изучения дисциплины является усвоение студентами основных принципов выполнения защит, как отдельных элементов, так и системы в целом, а также основных положений по расчету систем релейной защиты.

4. Интерактивные занятия – 48 часов 5. Компетенции:

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

- способностью применять методы испытаний электрооборудования и объектов электроэнергетики и электротехники (ПК-43);

6. Знать:

З.1. Особенности электромагнитных, полупроводниковых и микропроцессорных элементов устройств релейной защиты и автоматики;

З.2. Трансформаторы тока и напряжения, их схемы соединений;

З.3. Векторные диаграммы, ненормальные режимы работы и повреждения линий, трансформаторов, электродвигателей, шин и генераторов;

З.4. Виды защит линий, трансформаторов, электродвигателей, шин и генераторов;

Уметь:

У1. Рассчитывать токи КЗ на различных уровнях в максимальных и минимальных режимах работы СЭС;

У2. Рассчитывать уставки, настройка и наладка устройств релейной защиты и автоматики;

У3. Уметь читать схемы устройств релейной защиты и автоматики.

У4. Уметь проектировать схемы устройств релейной защиты и автоматики.

Владеть:

В.1. Навыками составления схем устройств релейной защиты и автоматики;

В.2. Навыками испытаний устройства релейной защиты и автоматики.

Проектируемые результаты освоения дисциплины «Релейная защита и Средства и Технологии Индекс автоматизация электроэнергетических технологии формирования компетенции систем» и индикаторы формирования оценки компетенции компетенции ПК- Пороговый уровень Повышенный уровень компетенции ПК- Пороговый уровень Повышенный уровень 7. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах Очная форма обучения Расчетно-графические работы Перевод теста / Рефераты лекциям экзамен, дифференцированный зачет) Заочная форма обучения Практические занятия (семинары) Расчетно-графические работы Перевод теста / Рефераты лекциям экзамен, дифференцированный зачет) 8. Содержание разделов данной дисциплины по модулям и видам учебных занятий:

9. Содержание дисциплины по модулям.

- Элементы устройств релейной защиты и автоматики - Релейная защита электроэнергетических систем - Автоматизация электроэнергетических систем 1 лекция. Характеристики элементов устройств релейной защиты и автоматики. Принципы действия и способы выполнения измерительных органов. Исполнительные элементы устройств релейной защиты и автоматики.

3 лекция. Электромеханические устройства сравнения сигналов и измерительные органы релейного действия.

4 лекция. Каналы связи в релейной защите и автоматизацияи электроэнергетических систем 5 лекция. Источники оперативного питания релейной защиты и автоматизации электроэнергетических систем 1 лекция. Задачи дисциплины. Краткая история развития техники РЗА. Особенности электроснабжения промышленных предприятий и Л Л их влияние на выбор устройств РЗА 2 лекция. Назначение, принципы построения и классификации устройств РЗА. Основные требования, предъявляемые к устройствам избирательностью и неизбирательные защиты. Ближнее и дальнее резервирование защит.

3 лекция. Виды повреждений и ненормальных режимов ЛЭП.Принцип действия и выбор параметров максимальной токовой действия к расчет токовых отсечек без выдержки и с выдержкой времени. Оценка чувствительности токовых отсечек.

Дифференциальные защиты. Назначение и виды защит. Защита линий электропередачи. Принцип действия дифференциальных высокочастотных защитах. Характеристики срабатывания 5 лекция. Виды повреждений и ненормальных режимов трансформаторов. Релейная защита системных трансформаторов Л Л связи, цеховых трансформаторов и трансформаторов ГПП.

6 лекция. Виды повреждений и ненормальных режимов электродвигателей. Релейная защита асинхронных электродвигателей.

7 лекция. Виды повреждений и ненормальных режимов электродвигателей. Релейная защита синхронных электродвигателей Л Л и синхронных компенсаторов.

8 лекция. Релейная защита шин и требования, предъявляемые к этим защитам принципы выполнения защиты шин.

9 лекция. Защита генераторов от многофазных КЗ, однофазных возбуждения генератора.

10 лекция. Защита генераторов от внешних КЗ; защита от перегрузки и от повышения напряжения; защита от потери возбуждения.

12 лекция. Современные микропроцессорные защиты. Особенности расчетов, построения и эксплуатации.

1 лекция. Классификация, назначение и выполнение устройств системной автоматики. Автоматическое повторное включение (AПB) Классификация способов осуществления АПВ. Основные органы, расчет и выбор параметров и схем устройств АПВ ЛЭП.

2 лекция. Автоматическое включение резерва (АВР). Основные технические требования, предъявляемые к устройствам АВР.

АВР. Особенности работы устройств АВР при наличии синхронной 3 лекция. Основные принципы действия устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов с различными системами возбуждения. Регулирование напряжения и Л Л реактивной мощности в системах электроснабжения устройствами 4 лекция. Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу. Устройства противоаварийной автоматики, предназначенные для ликвидации асинхронного режима и для предотвращения нарушения устойчивости.

5 лекция. Автоматические устройства, обеспечивающие управление трансформаторов, работающих без выключателей на стороне высшего 6 лекция. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Назначение, особенности выполнения, выбор параметров и схемы устройств АЧР.

Согласование действий устройства релейной защиты, АЧР, АПВ, Л Л АВР. Частотное АПВ (ЧАПВ). Cистема автоматического отключения нагрузки. Назначение, принцип действия.

7 лекция. Автоматическое регулирование напряжения. Регулирование напряжения выносными трансформаторами. Автоматическое напряжения с помощью БСК. Регулирование активной мощности и 8 лекция. Автоматическое регулирование частоты вращения Примечание: приводится содержание модулей; Л – материал излагается на лекции; С – материал, вынесенный на самостоятельное изучение студентами. Формы обучения: О- очная; О-З – очнозаочная (вечерняя); З- заочная 10.2. Содержание практических и лабораторных занятий 10.2.1. Содержание практических занятий Цель практических занятий – привитие студентам навыков в решении задач, в пользовании справочной литературой, а также подготовке их к самостоятельной работе над курсовым проектом.

Содержание курса практических занятий Модуль 1. Элементы устройств релейной защиты и автоматики.

Модуль 2. Релейная защита систем электроснабжения.

Модуль 3. Автоматика систем электроснабжения.

Изучение и анализ схем автоматики систем электроснабжения 10.2.2. Содержание лабораторных работ Цель лабораторного практикума - ознакомить студентов с современными методами измерения;

привить студентам практические навыки по методикам экспериментальных исследований и обработки опытных данных; помочь им в усвоении отдельных теоретических разделов курса.

Лабораторный практикум выполняется по индивидуальному графику бригадами, состоящими из 3-4 студентов. За период обучения студент выполняет 8 лабораторных работ в соответствии с графиком, разработанным для каждой бригады (перечень лабораторных работ приведен на сайте кафедры):

Модуль 1. Элементы устройств релейной защиты и автоматики.

Электромеханические устройства релейной защиты и автоматики. + Полупроводниковые устройства релейной защиты и автоматики. + Модуль 2. Релейная защита систем электроснабжения.

Испытание, расчет и настройка релейной защиты трансформаторов. + + Испытание, расчет и настройка релейной защиты электрожвигателей + + Модуль 3. Автоматика систем электроснабжения.

*Для студентов заочной формы обучения имеется возможность выполнить виртуальные лабораторные работы по соответствующим модулям дисциплины.

** Компьютеризированный лабораторный комплекс.

Образовательные технологии.

11.1 Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Х» используются следующие образовательные технологии:

11.1.1 Информационно-развивающие технологии.

11.1.2 Развивающие проблемно-ориентированные технологии.

11.1.3 Личностно ориентированные технологии обучения.

11.2 Методы активизации учебного процесса Контекстное обучение Обучение на основе опыта Индивидуальное обучение Междисциплинарное обучение Опережающая работа 11.3 Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.03-2012. «Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий») 6 семестр Лабораторный практикум. Работа в команде.

6 семестр Лабораторный практикум. Работа в команде.

7 семестр Лабораторный практикум. Работа в команде.

Самостоятельная работа студентов (указываются все виды работ в соответствии с учебным планом) Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

12.1 Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах 1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

4. Подготовка к лабораторным занятиям, оформление отчетов к лабораторным работам Объем и распределение часов на выполнение СРС произведено на основании опроса студентов.

12.2.Тема курсового проекта: «Выбор электрооборудования и релейной защиты внутризаводского электроснабжения промышленных предприятий»

12.3. Домашнее задание.

Расчет релейной защиты ЛЭП.

Расчет релейной защиты трансформаторов Расчет релейной защиты электрожвигателей Расчет релейной защиты шин 13 Оценка качества освоения программы дисциплины 13.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Электрические станции и подстанции» включает:

- экзаменационные билеты;

- экзаменационные вопросы;

- вопросы к зачету;

- варианты домашнего задания;

- варианты курсового проекта;

- вопросы для допуска к выполнению лабораторных работ;

- вопросы к итоговому заданию по лабораторному практикуму;

- тестовый комплекс;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Электрические станции и подстанции»

включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.

Студентам предоставлена возможность оценивания содержания, организации и качества учебного процесса.

Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

13.2. Контрольные вопросы по дисциплине «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения»

Модуль 1. «Элементы устройств релейной защиты и автоматики систем электроснабжения»

1. Назначение автоматических устройств.

2. Виды автоматических управляющих устройств.

3. Сигналы автоматических устройств.

4. Функциональные части и элементы автоматических устройств.

5. Обратная связь в автоматических устройствах.

6. Функциональная характеристика.

7. Передаточная функция.

8. Комплексная частотная характеристика.

9. Непрерывная проходная характеристика.

10. Релейная проходная характеристика.

11. Погрешности сигналов.

12. Назначения трансформаторов тока.

13. Принцип действия трансформатора тока.

14. Схема замещения трансформатора тока.

15. Векторная диаграмма трансформатора тока.

16. Компенсация погрешностей трансформатора тока.

17. Погрешности трансформатора тока.

18. Активный трансформатор тока на операционных усилителях.

19. Активный трансформатор тока с автоматически регулируемой магнитной индукцией.

20. Схемы соединения трансформаторов тока.

21. Назначения трансформаторов напряжения.

22. Принцип действия трансформатора напряжения.

23. Операционный усилитель (ОУ).

24. Метод симметричных составляющих.

25. Фильтр напряжения прямой последовательности.

26. Фильтр напряжения обратной последовательности.

27. Фильтр напряжения нулевой последовательности.

28. Фильтр тока прямой последовательности.

29. Фильтр тока обратной последовательности.

30. Фильтр тока нулевой последовательности.

31. Электромагнитное измерительное реле тока РТ-40. Принцип действия.

32. Электромагнитное измерительное реле тока РТ-80. Принцип действия.

33. Электромагнитное измерительное реле напряжения РН-50. Принцип действия.

34. Электромеханическое реле времени РВ-100. Принцип действия.

35. Инвертирующий усилитель на ОУ.

36. Сумматор на ОУ.

37. Вычитатель на ОУ.

38. Дифференциатор на ОУ.

39. Интегратор на ОУ.

40. Понятия о частотных фильтрах на ОУ.

41. Логические операции.

42. Основные правила алгебры логики.

43. Логические элементы И, ИЛИ и НЕ.

44. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

45. Логический элемент ПАМЯТЬ.

46. Логический элемент ВРЕМЯ.

47. Триггеры на логических элементах.

48. Цифровые счетчики.

49. Дешифраторы и шифраторы.

50. Мультиплексоры и демультиплексоры.

51. Цифровой полусумматор.

52. Цифровой сумматор.

53. Аналого цифровые преобразователи.

Модуль 2 «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения»

1. Назначение РЗ и А систем электроснабжения.

2. Основные (четыре) функции, предъявляемые к свойствам РЗ.

3. Виды повреждений и ненормальных режимов работы линий электропередачи (ЛЭП).

4. Переходные сопротивления в месте повреждения.

5. Трехфазные короткие замыкания.

6. Двухфазные короткие замыкания.

7. Однофазные короткие замыкания.

8. Однофазные замыкания на землю.

9. Защита с относительной селективностью.

10. Защита с абсолютной селективностью.

11. Неселективные защиты.

12. Принцип действия токовых защит.

13. Способы выполнения максимальной токовой защиты ЛЭП.

14. Выдержка времени максимальной токовой защиты и ее ступень.

15. Ток срабатывания максимальной токовой защиты ЛЭП.

16. Чувствительность максимальной токовой защиты ЛЭП.

17. Токи срабатывания и защищаемые зоны первой и второй ступеней защиты ЛЭП (токовые отсечки без выдержки и с выдержкой времени).

18. Комбинированные отсечки по току и напряжению.

19. Токовые направленные защиты ЛЭП. Принцип действия.

20. Токовые защиты ЛЭП нулевой последовательности для сетей с глухозаземленной нейтралью.

21. Токовые направленные защиты ЛЭП нулевой последовательности для сетей с глухозаземленной нейтралью.

22. Токовые защиты ЛЭП нулевой последовательности для сетей с изолированной нейтралью.

23. Токовые защиты ЛЭП нулевой последовательности для сетей с изолированной нейтралью.

24. Первичные измерительные преобразователи тока.

25. Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле.

26. Дистанционные защиты ЛЭП. Принцип действия.

27. Виды характеристик реле сопротивления.

28. Дифференциальные продольные токовые защиты ЛЭП.

29. Дифференциально-фазная защита ЛЭП с высокочастотной блокировкой.

30. Дифференциальные поперечные токовые защиты ЛЭП.

31. Виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформаторов.

32. Газовая защита трансформатора.

33. Дифференциальные продольные токовые защиты трансформаторов.

34. Токовая отсечка трансформатора.

35. Защита трансформатора от перегрузки.

36. Дифференциальная защита шин станций и подстанций.

37. Токовая отсечка и МТЗ шин станций и подстанций.

38. Виды повреждений и ненормальных режимов работы асинхронных и синхронных двигателей.

39. Токовая защита асинхронных двигателей от коротких замыканий.

40. Токовая и тепловая защиты асинхронных двигателей от сверхтоков.

41. Дифференциальная токовая защита асинхронных двигателей.

Модуль 3 «Автоматика систем электроснабжения»

Назначение автоматического повторного включения (АПВ).

Основные требования, предъявляемые к устройствам АПВ.

Принцип действия электрического однократного АПВ с автоматическим возвратом.

Ускорение действия защиты до и после АПВ.

5. Совместное действие релейной защиты и АПВ на линиях с ответвлениями без выключателей на стороне высокого напряжения.

6. Методы регулирования напряжения в системе.

7. Назначение автоматического регулирования возбуждения (АРВ) генераторов.

8. Принцип действия АРВ СД.

9. Назначение автоматического регулятора напряжения трансформатора (АРНТ).

10. Принцип действия АРНТ.

11. Методы регулирования частоты в системе.

12. Назначение автоматической частотной разгрузки (АЧР).

13. Принцип действия ЧАПВ.

14. Назначение автоматического включения резервного питания (АВР).

15. Основные требования, предъявляемые к схемам АВР.

16. Принцип действия АВР секционного выключателя.

17. Отключение неответственной нагрузки и сохранение ответственной. Разгрузка ближнего и дальнего действия.

14. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ.

14.1.Технические средства обучения и контроля используются в следующих формах:

14.1.1. Показ слайдов.

14.1.3. Использование учебных плакатов.

14.1.4. Демонстрация макетов и деталей, изготовленных в металле.

14.1.5 Демонстрация микропроцессорной защиты через компьютер и мультимедийный проектор.

14.2 Вычислительная техника.

14.2.1. При изучении теоретического курса - работа студентов с обучающее-контролирующими программами, содержащими учебный материал по отдельным вопросам курса.

14.2.2. При проведении лабораторных работ:

14.2.2.1. применение расчетных программ по расчетам уставок;

14.2.2.2. использование программных комплексов для проведения лабораторных работ дистанционно.

14.2.2.3. использование специализированной программы для микропроцессорной защиты «Sepam»

10. Материальное обеспечение дисциплины.

Лабораторные стенды:

- Испытание электромагнитных реле тока и напряжения.

- Настройка уставок максимальной токовой защиты радиальной сети. «Sepam»

- Настройка релейной защиты силового трансформатора с односторонним питанием «Sepam»

- Настройка релейной защиты асинхронного электродвигателя высокого напряжения «Sepam»

- Настройка комбинированной отсечки по току и напряжению с устройством АПВ.

- Испытание устройств автоматического включения резервного питания (АВР).

11. Литература 11.1. Основная литература 1. Андреев, Василий Андреевич. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения [Текст] :

учеб. для вузов по специальности "Электроснабжение" направления подгот. "Электроэнергетика" / В.

А. Андреев, 2007. - 629 с.

11.2. Дополнительная литература 1. Никитин К.И. Релейная защита систем электроснабжения: учеб. пособие / К.И. Никитин. – Омск:

Изд-во ОмГТУ, 2006. – 116 с.

2. Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения: справочник / Под общ.

Ред. В.Л. Вязигина, В.Н. Горюнова, В.К. Грунина (гл. ред.) и др. Омск: ИЦ «омский научный вестник», 2006. – 232 с.

3. Основы электроснабжения городов: учеб. пособие / В.К. Грунин, В.А. Ощепков, Д.С. Осипов, А.Г.

Лютаревич, Д.Г. Сафонов, Е.В. Петрова, под общ. Ред. В.К. Грунина. – Омск: Изд-во «Полиграфический центр КАК», 2012. – 141 с.

11.3. Периодические издания 1. Электричество: 1989 – 2. Промышленная энергетика. 2001 – 3. Энергетические системы и их автоматизация. ЭРЖ, 1997 - 4. Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2006-2012.

11.4 Информационные ресурсы 1. ЭБС «АРБУЗ»

2. Научная электронная библиотека elibrary.ru.

3. Электронная библиотека диссертаций РГБ.

4. Патенты России.