Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет им. В.И.Ленина»

Электроэнергетический факультет

Кафедра «Электрические системы»

УТВЕРЖДАЮ

декан факультета заочного и вечернего обучения (Дюповкин Н.И.) _ 2012 год.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Дисциплина САПР и модели оптимального развития электроэнергетических систем Направление 140200 - Электроэнергетика Квалификация Инженер Специальность 140205.65 – Электроэнергетические системы и сети Курс – Семестр – 11 семестр Лекции 10 часов Семинарские занятия 4 часов Самостоятельная внеаудиторная работа 86 часов Всего часов по курсу 100 часов Вид заключительного контроля экзамен Иваново 2012 г.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цель преподавания дисциплины Цель преподавания дисциплины состоит в том, чтобы дать студентам представление о математических моделях, используемых при проектировании развития электроэнергетических систем, современных технологиях проектирования электроэнергетических систем, способах его автоматизации; о техническом, информационном, программном и иных видах обеспечения автоматизированного проектирования.

1.2. Задачи изучения дисциплины Основная задача изучения дисциплины - подготовка инженера-электрика по специальности 10.02 с высоким уровнем знаний в области проектирования развития электроэнергетических систем. Студенты должны овладеть навыками применения ЭВМ для решения отдельных задач проектирования электроэнергетических систем.

1.3. Связь с другими учебными дисциплинами 1.3.1. Математические задачи энергетики.

1.3.2. Алгоритмизация задач энергетики.

1.3.3. Основы системного использования ЭВМ.

1.3.4. Электрические системы и сети.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Содержание лекционных занятий 11 – го семестра (10 часов) 2.1. Основные положения системного к задачам оптимального планирования развития энергетических систем (10 часов) Понятие больших систем энергетики, как систем кибернетического типа, свойства больших систем, системный подход и системный анализ. Понятие критерия развития ЭЭС, его общая математическая формулировка, частные случаи. Решения задач развития в условиях многокритериальности.

2.2. Математические модели в задачах проектировании развития ЭЭС.

Математическая модель системы. Связь между моделью и методом решения задачи. Допустимые и оптимальные планы. Информация о системах энергетики и ее основные типы: детерминированная, вероятностная, неопределенная.

Модели оптимизации структуры и размещения генерирующих мощностей ЭЭС и оптимизации развития электрических сетей ЭЭС.

Прогнозирование исходной информации в задачах оптимального развития ЭЭС. Обзорная характеристика методов прогнозирования нагрузок и электропотребления: экстраполяционные, экспертные и эконометрические методы, их характеристики, применяемый математический аппарат. Формулировка задачи регрессионного моделирования. Оптимизация структуры генерирующих мощностей ЭЭС. Задачи оптимизации структуры генерирующих мощностей. Оценочные и оптимизирующие модели. Линейные модели оптимизации структуры генерирующих мощностей и использование методов линейного программирования. Формирование линейной модели. Запись целевой функции и уравнений ограничений. Симплекс алгоритм решения задачи линейного программирования. Применение динамического программирования для оптимизации размещения и выбора мощностей тепловых и атомных электростанций. Использование принципа подоптимизации. Понятие о методе динамического программирования. Принцип оптимальности и рекуррентные формулы. Использование принципа доптимизации. Понятие о методе динамического программирования. Принцип оптимальности и рекуррентные формулы.

Место задачи планирования оптимального развития электрической сети в общей задаче оптимизации развития ЭЭС. Ступени напряжения, граф сети и параметры ее элементов.

Метод подоптимизации и поэтапный метод. Основные этапы проектирования сети объединенных электрических систем. Сокращение размерности задачи и уменьшение разнородности переменных. Экономические интервалы и оптимальные приведенные затраты линий электропередач и трансформаторов. Способы аппроксимации функции оптимальных приведенных затрат. Составление исходной расчетной схемы сети. Получение статического оптимального графа электрической сети. Метод проектирования градиента. Метод поконтурной оптимизации. Метод ветвей и границ. Постановка динамической задачи и основные трудности ее решения. Оптимальный граф сети как последовательность и объединение годовых компонентов. Применение динамического программирования для оптимизации развития электрических сетей. Запись функции приведенных затрат. Рекуррентные соотношения для нахождения оптимального решения.

2.1. Цели и задачи автоматизированного проектирования.

Автоматизация проектирования как самостоятельное научно- техническое направление. Задачи проектирования Характеристики объекта проектирования(структура, параметры, режимы).

Основные этапы процесса проектирования. Постановка цели проектирования. Синтез проектных вариантов. Анализ проектных вариантов. Принятие проектных решений Общая структура САПР электроэнергетических систем. Особенности процесса управления проектированием в условиях функционирования САПР.

2.2. Виды обеспечения автоматизированного проектирования.

Общая структура обеспечения функционирования системы автоматизированного проектирования. Техническое обеспечение САПР. Структура технического обеспечения.

Комплексы технических средств САПР. Способы построения комплексов технических средств. Подсистема графического отображения информации в САПР.

Информационное обеспечение САПР. Структура информационного обеспечения. Виды организации потоков информации в САПР. Понятия о базе данных и банке данных.

Способы организации баз данных. Системы управления базами данных (СУБД). Реляционная база данных Примеры СУБД для персональных ЭВМ.

Лингвистическое обеспечение САПР. Языки программирования и языки проектирования. Диалоговые системы автоматизированного проектирования. Методическое и организационное обеспечение САПР.

Математическое обеспечение автоматизированного проектирования. Программное обеспечение САПР. Структура программного обеспечения. Системное программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение.

Применение текстовых редакторов и текстовых процессоров для ведения проектной документации. Графические редакторы и системы для отображения графической информации.

Применение электронных таблиц для выполнения проектных работ. Электронная таблица EXEL.

Применение инвариантных программных средств MATLAB, MATCAD для выполнения проектных работ.

Примеры построения САПР для решения конкретных задач при автоматизированном проектировании электроэнергетических систем (САПРЗАЗ, САПРСВЕТ, САПРСЭС).

3. Лабораторные занятия Лабораторные работы не предусмотрены.

4. Практические занятия 4.1. Практические занятия 11 – го семестра (4 часов) Пример оптимизации графа электрической сети методом проектирования градиента.

Пример оптимизации графа электрической сети методом поконтурной оптимизации.

Пример оптимизации графа электрической сети методом ветвей и 4. Организация самостоятельной работы студентов, текущего и промежуточного контроля знаний 4.1. Самостоятельная работа студентов проводится в следующих формах:

- изучение теоретических материалов по рекомендованной литературе и конспекту лекций;

- решение задач контрольной работы;

5. УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

5.1. Основная литература 1. Арзамасцев Д.А. и др. Модели оптимизации развития энергосистем:Учеб. для электроэнергет. спец. вузов / Д.А.Арзамасцев, А.В.Липес, А.Л.Мызин / Под ред.

Д.А.Арзамасцева.-М.: Высш. шк., 1987.-272 с.

2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. -М.: Изд МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2006. - 448 с.

3. Технология проектирования ТЭС и методы ее компьютеризации./ под ред.

В.Н.Нуждина и А.В.Мошкарина. М.: Энергоатомиздат, 1997 г.

5.2. Дополнительная литература 1. Дале В.А., Кришан З.П., Паэгле О.Г. Динамические методы анализа развития сетей энергосистем.-Рига: Зинатне, 1979.-259 с.

2. Колчин А.Ф., Стрекалов А.Ф., Овсянников М.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. – М.:Анахарсис, 2002. – 304 с.

3. Салливан Р. Проектирование развития электроэнергетических систем: Пер с англ. М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.

4. Кулешов А.И., Прахин Б.Я. Расчет и анализ установившихся режимов электроэнергетических систем на персональных компьютерах. Учеб. пособие/ Иван.гос.энерг.ун-т Иваново, 2001.-171 с 5. Кулешов А.И. Использование программы «energypot» для расчетов потерь энергии в электрических сетях. Методические указания Иваново, ИГЭУ, 2006. № 6. Наджность энергосистем: [учебное пособие] / Д. А. Арзамасцев, В. Н. Казанцев;

Изд-во: Уральский политехн. ин - т им. С. М. Кирова.—Свердловск: Б.и., 1982.—74 с:

7. Арзамасцев Д. А. Введение в многоцелевую оптимизацию энергосистем: Изд-во:

Уральский политехн. ин - т им. С. М. Кирова.—Свердловск: Б.и., 1984.—83 с: ил. – 8. Арзамасцев Д. А., Липес А. В. Оптимизационные модели развития электрических сетей энергосистем: учебное пособие Изд-во: Уральский политехн. ин - т им. С. М. Кирова.—Свердловск: Б.и., 1987.—72 с: ил. – 9. Математические модели размещения тепловых электростанций: учебное пособие / Д.

А. Арзамасцев [и др.]; Изд-во: Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова.—Свердловск, 1985.—86 с. – 5.3. Электронные издания.

www.ENERGYSTRATEGY.ru - сайт института энергетической стратегии;

www.cadmaster.ru/ - сайт журнала CAD MASTER.

www.forca.ru/ - сайт нормативной информации по электроэнегетике.

Программный комплекс Энергия Руководство пользователя электронная версия. На компьютерах в ауд. В-209 и ОКСО ЭЭФ В-219.

5.4. Методические указания по изучению дисциплины для студентов.

5.4.1. Лекционные занятия.

Рекомендации:

- перед очередной лекцией просмотреть по конспекту материал предыдущей лекции;

- хотя бы бегло ознакомиться с содержанием очередной лекции в соответствии с настоящей программой;

- обратить особое внимание на математическое обоснование рассматриваемых теоретических положений;

5.4.2. Практические занятия Рекомендуется перед практическим занятием проработать материал практического занятия по конспекту лекций и по рекомендуемой литературе;

На практические занятия необходимо приготовить калькуляторы;

Подготовить вопросы для преподавателя;

5.4.3. Лабораторные работы Так как лабораторные работы выполняются на персональных компьютерах, то подготовка к ним, кроме проработки теоретического материала по конспектам лекций и рекомендованной учебной литературы, заключается в ознакомлении с возможностями, функциями и рекомендованными приемами работы программ «Энергия», MathCAD, Exel, AutoCAD по инструкциям к их применению.

5.4.4. Самостоятельная работа студентов.

При самостоятельной работе рекомендуется прорабатывать материалы лекций, изучать рекомендованную учебную литературу, Важным аспектом самостоятельной работы является просмотр периодических научных изданий в библиотеке университета. Работа над контрольным заданием;

5.5. Методические рекомендации преподавателям.

При подготовке к лекциям просмотреть конспект лекций, рекомендованную учебную литературу и периодические научные издания. При изложении материала рекомендуется согласовывать его основными положениями Энергетической стратегии России на долгосрочную перспективу. Методическими рекомендациями по развитию электроэнергетики, нормами проектирования линий и подстанций.

При подготовке к лабораторным занятиям необходимо выполнить демонстрационные расчеты (желательно на ЭВМ) и определить моменты их проведения, требующие дополнительных пояснений студентам.

6. Требования к уровню усвоения программы и формы итогового контроля Итоговый (заключительный) контроль проводится в форме устного зачета по экзаменационному билету. Экзаменационный билет включает 2 теоретические вопроса. Исчерпывающий ответ по каждому вопросу оценивается в 2,5 балла.

Данная дисциплина является, дисциплиной специализации. Типовая программа по дисциплине отсутствует. Рабочая программа составлена на основе курсов лекций читаемых на кафедрах "Электрические системы" Московского энергетического института и "Автоматизированные электрические системы" Уральского политехнического института.

Программу составил Программа обсуждена и принята на заседании кафедры Электрические системы Протокол №10_ от «1_»07_2012 г.

Председатель цикловой методической комиссии электроэнергетического факультета