Embed Size (px)
Citation preview
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ЭНИН
_____________ Боровиков Ю.С.
«___»________________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Направление – 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
Профили подготовки – «Релейная защита и автоматизация электро-
энергетических систем»
Квалификация – Бакалавр
Базовый учебный план приема – 2013 г.
Курс – 4; семестр – 8
Количество кредитов – 4
Пререквизиты – «Релейная защита и автоматизация электроэнергети-
ческих систем»
Кореквизиты – «Автоматика энергосистем»
Виды учебной деятельности и временной ресурс
Лекции 30 час.
Лабораторные занятия 25 час.
Практические занятия 15 час.
Всего аудиторных занятий 70 час.
Самостоятельная работа 95 час.
Общая трудоемкость 165 час.
Форма обучения – очная
Вид промежуточной аттестации – диф. зачет, экзамен
Обеспечивающее подразделение – кафедра электроэнергетических си-
стем
Заведующий кафедрой ЭЭС – к.т.н., доцент Боровиков Ю.С.
Руководитель ООП – к.т.н., доцент Глазачев А.В.
Преподаватель – к.т.н., доцент Копьев В.Н.
2013 г.
1. Цели освоения дисциплины
Основными целями дисциплины являются:
- формирование знаний о современных ах релейной защиты и автоматики
как основных средств повышения надежности работы энергосистем в нормаль-
ных и аварийных режимах.
Эти знания позволят выпускникам успешно решать задачи в профессио-
нальной деятельности, связанной с проектированием, обслуживанием и эксплуата-
цией объектов электроэнергетики.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к профессиональному циклу вариативной части модуля
«Электроэнергетика»; профиль – «Релейная защита и автоматизация электроэнерге-
тических систем».
Указанная дисциплина является одной из профилирующих; имеет как само-
стоятельное значение, так и является базой для ряда специальных дисциплин.
Для успешного освоения дисциплины слушателю необходимо:
знать:
- виды повреждений и ненормальных режимов объектов энергосистемы на уровне
их математического описания;
- принципы построения и функционирования конкретных основных типов
устройств релейной защиты,
- принципы построения и функционирования устройств АПВ, АВР, АРН и АЧР.
уметь:
- выбрать и рассчитать устройства защиты и автоматики для отдельных элементов
энергосистемы и
- проанализировать поведение устройств защиты и автоматики при возникновении
аварийной ситуации в энергосистеме.
владеть:
- навыками работы с промышленными энергетическими программами;
- проектирования систем релейной защиты;
- навыками работы со справочной литературой и нормативно-техническими мате-
риалами.
Пререквизитами данной дисциплины являются: «Релейная защита и автомати-
зация электроэнергетических систем».
Кореквизиты – «Автоматика энергосистем».
3. Результаты освоения дисциплины
Обучающиеся должны освоить дисциплину на уровне, соответствующем ква-
лификации инженера-электрика, знающего основные принципы построения
средств релейной защиты, первых ступеней противоаварийной автоматики, и
владеющего необходимым минимумом теоретических и практических навыков
в области противоаварийного управления электроэнергетическими системами.
В соответствии с поставленными целями в результате освоения дисциплины
студент должен:
знать:
- роль и место средств релейной защиты в общем комплексе задач управления энер-
госистемой;
- особенности использования защит для осуществления защит отдельных элементов
электрической системы;
- особенности расчета и настройки современных цифровых защит;
уметь:
- выбрать и рассчитать устройства защиты для отдельных элементов энергосисте-
мы;
- анализировать поведение при возникновении аварийной ситуации в энергосисте-
ме,
владеть:
- навыками работы с промышленными энергетическими программами;
- навыками работы со справочной литературой и нормативно-техническими мате-
риалами.
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие ком-
петенции:
1. Общекультурные
– способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке
цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
– способность к письменной и устной коммуникации на государственном язы-
ке, умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и пись-
менную речь (ОК-2);
– готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3).
2. Профессиональные
– способность рассчитывать схемы и элементы основного оборудования, вто-
ричных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических объ-
ектов (ПК-15);
– готовность к участию в монтаже и наладке устройств автоматики (ПСК-4);
3. Профильно-специализированные:
– способность к обслуживанию устройств релейной защиты и автоматики;
– способность к участию в монтаже современных устройств релейной защиты и
автоматики энергообъекта.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины (30 час.)
1. Виды повреждений и ненормальных режимов работы энергосистем (2 час).
2.Защиты линий 6-35 кВ (2 час).
3. Защита линий напряжением 110 кВ и более (4 час).
4 Защита трансформаторов и автотрансформаторов (6 час).
5 Защита генераторов (6 час).
6 Защита электродвигателей (4 час).
7 Защита шин (2 час).
8. Резервирование отключения коротких замыканий (2 час).
9 Согласование действия релейной защиты и автоматики (2 час).
4.2. Содержание практического раздела дисциплины
4.2.1. Тематика практических занятий (22 час.)
1. Измерительные органы цифровой релейной защиты (2 час.).
2. Особенности функционирования трансформаторов тока в динамических
режимах и режимах насыщения (2 час.).
3. Токовые защиты на основе измерения симметричных составляющих (4
час.).
4. Дифференциально-фазная защита линий (4 час.).
5. Характеристики срабатывания дистанционных органов при различных ви-
дах повреждений в трехфазных сетях (2 час.).
6. Устройства блокирования дистанционных защит при качаниях (2 час.).
7. Защита статора генератора на основе наложенного напряжения (2 час.).
8. Защита ротора от замыкания на землю (2 час.).
9. Особенности защит электродвигателей (2 час.).
4.2.2. Тематика лабораторных работ (22 час.)
1. Расчет дифференциальной защиты с использованием торможения сравнива-
емыми токами ( 2 час.).
2. Защита линий на панели ШЭ 2607 016 (4 час).
3. Расчет дифференциальной защиты трансформатора на реле РНТ 565 (2 час).
4. Дифференциальная защита трансформатора типа Р 634 на терминале
MiCOM (4 час).
5. Защита блока генератор-трансформатор на панели типа ШЭ 1111(4 час)
6. Моделирование режима качаний и асинхронного хода (4 час.).
7. Моделирование действий УРОВ (2 час.).
4.3 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Таблица №1
Название разделов Аудиторная работа (час.) СРС
(час.)
Итого
(час.)
Лекц.
Практич.
занятия Лаб. зан.
1. Виды повреждений и ненормальных ре-
жимов работы энергосистем 2
ПЗ 1
2 час. ЛБ 1
2 час. 6 12
2. Защиты линий 6-35 кВ
2
ПЗ 2
2 час.
ЛБ 2
4 час. 8 16
3. Защита линий напряжением 110 кВ и бо-
лее 4
ПЗ 3
4 час.
ЛБ 3
2 час. 6 16
4. Защита трансформаторов и автотранс-
форматоров 6
ПЗ 4
4 час.
ЛБ 4
4 час. 6 20
5. Защита генераторов
6
ПЗ 5
2 час. 8 16
6. Защита электродвигателей
4
ПЗ 6
2 час.
ЛБ 5
4 час. 6 16
7. Защита шин
2
ПЗ 7
2 час.
ЛБ 6
4 час. 8 16
8. Резервирование отключения коротких
замыканий 2
ПЗ 8
2 час.
6 10
9. Согласование действия релейной защиты
и автоматики 2
ПЗ 9
2 час.
ЛБ 7
2 час. 6 12
Всего по формам обучения 30
22 22 60 135
5. Образовательные технологии
В процессе обучения для достижения планируемых результатов освоения
дисциплины используются следующие методы образовательных технологий:
опережающая самостоятельная работа;
методы IT;
междисциплинарное обучение;
проблемное обучение;
обучение на основе опыта;
исследовательский метод.
Для изучении дисциплины предусмотрены следующие формы организации
учебного процесса: лекции, практические занятия, лабораторные работы, курсовая
работа, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и групповые консуль-
тации,
Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации обучения
отражена в матрице (табл. 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
Формы ОО
Методы
Лекц. Пр. зан. Лаб. зан. СРС
КР
Опережающая самостоятельная
работа X X
Методы IT
X X X
Междисциплинарное обучение
X X X X
Проблемное обучение X X
Обучение на основе опыта X X X X
Исследовательский метод X X X
6. Организация и учебно-методическое обеспечение СР студентов
Самостоятельная работа является наиболее продуктивной формой образова-
тельной и познавательной деятельности студента в период обучения. Для реализа-
ции творческих способностей и более глубокого освоения дисциплины предусмот-
рены следующие виды самостоятельной работы: 1) текущая и 2) творческая про-
блемно – ориентированная.
6.1. Текущая самостоятельная работа, направленная на углубление и за-
крепление знаний студента, развитие практических умений включает:
– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных
источников информации по индивидуальному заданию;
– опережающую самостоятельную работу;
– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
– подготовку к лабораторным работам, к практическим занятиям;
– подготовку к контрольным работам, экзамену.
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) предусматривает:
– выполнение курсовой работы;
– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конференциях,
и олимпиадах;
– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;
– углубленное исследование вопросов по тематике лабораторных работ.
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
6.3.1. С целью развития творческих навыков у студентов при изучении насто-
ящей дисциплины определен перечень тем исследовательских работ и рефератов:
– Режимы и противоаварийная автоматика в энергосистеме в условиях поэтапно-
го ввода генераторов на ЭСТ;
– Режимы и противоаварийная автоматика в дефицитных районах энергосистем;
– Исследование аварийных режимов в энергосистеме с целью разработки меро-
приятий по снижению ТКЗ.
– Виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов.
– Защиты генераторов от внутренних повреждений: продольная и поперечная
дифференциальные защиты, защита от замыканий на землю.
– Защиты от внешних замыканий: максимальная токовая защита с блокировкой
по напряжению.
– Токовая защита обратной последовательности, дистанционная защита.
– Структурная схема защиты генератора.
– Виды повреждений и ненормальных режимов работы электродвигателей.
–Защита от перегрузок. Рекомендации по выбору типа защит.
6.3.2. Тема курсового проекта – «Расчет релейной защиты и автоматики ос-
новных элементов сетевого района».
Тематика курсовой работы связана с расчетом релейной защиты и автоматики
основных элементов сетевого района – генератор; трансформатор связи; блок гене-
ратор-трансформатор; трансформатор собственных нужд блока; линии 35 и 110 кВ;
асинхронный и синхронный электродвигатели; кабельные линии.
Курсовая работа позволяет проявить творческие навыки, приобрести практи-
ческий опыт решения инженерной задачи, закрепить и усвоить теоретический мате-
риал. Вопросы курсовой работы охватывают 70-75% теоретического лекционного
материала и практических занятий.
6.3.3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
– причины погрешностей дифференциальной защиты;
– сравнительная оценка защит с торможением и без торможения;
– фильтр напряжения обратной последовательности;
– фильтр тока обратной последовательности.
6.4. Контроль самостоятельной работы студентов
Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения отдельных
модулей дисциплины осуществляется посредством:
– защиты лабораторных работ в соответствии графиком выполнения;
– защиты рефератов по выполненным обзорным работам и проведенным ис-
следованиям;
– представления выполненного материала по курсовой работе;
– результатов ответов на контрольные вопросы (вопросы предоставляются в
электронной форме);
– опроса студентов на практических занятиях;
Оценка текущей успеваемости студентов определяется в баллах в соответствии
рейтинг-планом, предусматривающем все виды учебной деятельности.
6.5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
При выполнении самостоятельной работы студенты имеют возможность
пользоваться специализированными источниками, учебно-методическими материа-
лами и Internet-ресурсами (представлены в разделе 9).
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
Для текущей оценки качества освоения дисциплины и её отдельных модулей
разработаны и используются следующие средства:
– список контрольных вопросов по отдельным темам и разделам (приведен в
приложении 1, 2);
– комплект заданий по теоретическим и практическим вопросам в тестовой
форме (20 шт. по 20 вопросов в тесте);
– перечень тем научно-исследовательских работ и рефератов по наиболее про-
блемным задачам и вопросам теоретического и практического плана изучаемой
дисциплины (представлены в п. 6.3);
– комплект задач для закрепления теоретического материала;
– методические указания к лабораторным работам и отчеты по результатам их
выполнения;
– задания по курсовой работе.
Для промежуточной аттестации подготовлен комплект билетов – 25 шт.; биле-
ты содержат два теоретических вопроса и задачу.
Для защиты курсовой работы имеется перечень вопросов; защита осуществля-
ется в форме собеседования.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Текущий контроль качества освоения отдельных тем и модулей дисциплины
осуществляется на основе рейтинговой системы. Этот контроль осуществляется
ежемесячно в течение семестра и качество усвоения материала (выполнения зада-
ния) оценивается в баллах, в соответствии с рейтинг-планом по теоретической части
и отдельно по курсовому проектированию. Для стимулирования студентов в выпол-
нении творческой самостоятельной работы успешное выполнение тем рефератов
или исследовательской работы дополнительно оценивается в 5 – 10 баллов.
Промежуточная аттестация (экзамен, дифференцированный зачет) произво-
дится в конце семестра и также оценивается в баллах. Итоговый рейтинг определя-
ется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов, получен-
ных на промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена.
Максимальный балл текущего контроля составляет 60, промежуточной атте-
стации (экзамен или зачет) с учетом индивидуальных заданий – 40; максимальный
итоговый рейтинг – 100 баллов.
Оценке «отлично» соответствует 85…100 баллов; «хорошо» – 70…84; «удо-
влетворительно» – 55…69; менее 55 – «неудовлетворительно»; «зачет» – 55…100.
Рейтинг-план освоения дисциплины «Релейная защита электроэнергетических систем» в течение 8 семестра
Не
дели
Текущий контроль
Теоретический материал Практическая деятельность Итого
Название
модуля Темы лекций Контролир.
матер.* Бал
лы*
Название лабораторных
работ* Ба
ллы*
Темы практических
занятий (решаемые задачи)*
Ба
ллы*
Индивидуальные зада-
ния (рубежные кон-трольные работы, ре-
фераты и т.п.)*
Ба
ллы*
Проблемно-
ориентирован-ные задания
(НИРС в рам-
ках дисцуи-плины и др.)*
Бал-
лы*
1
Модуль
1
Виды поврежде-
ний и ненор-
мальных режи-мов работы энер-
госистем
Вопросы
входного контроля
0.5
2 Защиты линий 6-35 кВ
Вопросы текущего
контроля
2.5
ЛБ 1
3 ПЗ 1
1
3 Защита линий
напряжением 110
кВ и более
4
ЛБ 2
3
ПЗ 2
1
Защита ИДЗ
5
5 Защита транс-
форматоров и
автотрансформа-торов
Контрольная работа 1 4
Всего по контрольной точке (аттестации) № 1 20
6
Модуль 2
Защита транс-
форматоров и автотрансформа-
торов
0.5
ЛБ 2
3
ПЗ 3
1
7
Вопросы
рубежного
контроля
1,5
8 Защита генера-
торов
ЛБ 3
3
ПЗ 3
1
9 ЛБ 4
3
ПЗ 4
1
10
ЛБ 4
3 ПЗ 4
1 Защита рефе-рата
2
Всего по контрольной точке (аттестации) № 2 20
11
Модуль 3
Защита электро-двигателей
1
ЛБ 5
2
ПЗ 5
1
12
ЛБ 5
2
ПЗ 6
1
13
Защита шин
ЛБ 6
2
ПЗ 7
1
14 Резервирование
отключения
коротких замы-каний
ЛБ 6
2
ПЗ 8
1
15 Согласование
действия релей-
ной защиты и автоматики
Вопросы
итогового
контроля
2
ЛБ 7
2
ПЗ 9
1 Контрольная работа 2 2
Всего по контрольной точке (аттестации) № 3 20
Итоговая текущая аттестация 60
Экзамен 40
Итого баллов по дисциплине 100
Р Е Й Т И Н Г - П Л А Н по КУРСОВОЙ РАБОТЕ
дисциплина «Релейная защита электроэнергетических систем»
Самостоятельная работа по курсовому проектированию Максимальный
балл модуля
Название
модуля
недели
темы баллы баллы
1-5
1 Введение
2. Краткая характеристика защищаемого объекта
3. Выбор и обоснование устанавливаемых защит
60
Всего по контрольной точке (аттестации) №1 20
6–10 4. Планирование и расчет типичных аварийных режимов
5. Расчет уставок защит и оценка их чувствительности
Всего по контрольной точке (аттестации) №2 20
10–15
6. Структурная схема подключения защит,
7. Заключение
8. Оформление записки
Всего по контрольной точке (аттестации) №3 20
Итоговая текущая аттестация 60
Дифференцированный зачет
40
Итого баллов по курсовой работе 100
9.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная 1 Федосеев А.М., М.А.Федосеев. Релейная защита электроэнергетических систем:
Учебник для вузов.- 2-е изд., М.: Энергоатомиздат, 1992 -528с. 2. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. – М.: 2007.–390 с.
3. Дьяков А.Ф. Микропроцессорная автоматика и релейная защита электроэнергети-
ческих систем: учебное пособие / А.Ф. Дьяков, Н.И. Овчаренко. – М.: Издательский
дом МЭИ, 2008. – 336 с
Дополнительная
4. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. Учеб-
ное пособие для техникумов. М.: Энергоатомиздат, 1998 -800с. 5. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК. Т.3., Кн.1. Производство и рас-
пределение электрической энергии ( Под общей редакцией проф. МЭИ:
И.Н.Орлова и др.)7-е изд., - М.:Энергоатомиздат, 1988.-880 с.
Программное обеспечение и Internet-ресурсы: 1. Профессиональный программный комплекс для расчета установившихся режи-
мов и переходных процессов «Мустанг».
2. Профессиональный программный комплекс для расчета токов КЗ и уставок РЗ
«АРМ СРЗА».
3. Internet-ресурсы:
3.1.Копьев В.Н Релейная защита. Принципы выполнения и применения.
Учебное пособие, 3-е изд., испр. и доп,, ЭНИН ТПУ, 2012, 143с.
http://www.elti.tpu.ru/lib/EST_RZ.
3.2. Сайт «Сименс» http://www.ptd.siemens.ru/
3.3. Сайт НПП «Экра» http://www.ekra.ru/company/
10. Материально – техническое обеспечение дисциплины
– лабораторные работы проводятся в специализированных учебных лаборато-
риях; компьютеры подключены к сети учебного корпуса ЭНИН с выходом в Inter-
net; при выполнении лабораторных работ используются профессиональные про-
граммные комплексы;
– практические занятия проводятся в компьютерных классах;
– лекции читаются в учебных аудиториях с использованием технических
средств; материал лекций представлен в виде презентаций в Power Point.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требо-
ваниями ФГОС по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника»
подготовки бакалавров; профили: «Релейная защита и автоматизация электроэнер-
гетических систем».
Программа одобрена на заседании кафедры «Электроэнергетических сетей и
систем».
(протокол № __ от «__» ______ 2013 г.)
Автор _____________ В.Н. Копьев, к.т.н., доцент кафедры ЭЭС.
Рецензент __________________ С.М. Юдин, к.т.н., доцент кафедры ЭЭС.
Приложение 1
Примеры вопросов текущего контроля
2.1. Назначение релейной защиты.
2.2. Требования к свойствам устройств релейной защиты.
2.3. Способы обеспечения селективности токовых УРЗ.
2.4. Расчет уставок токовых отсечек без выдержки и с выдержкой времени.
2.5. Проверка чувствительности токовых УРЗ.
2.6.Расчет уставок максимальной токовой направленной защиты в радиальных
сетях
2.7. Принцип работы электромеханических токовых реле.
2.8. Особенности работы трансформаторов тока в схемах релейной защиты.
Приложение 2
Примеры вопросов итогового контроля
3.1. Величина погрешности трансформатора тока при увеличении кратности
первичного тока…
1 не меняется
2. уменьшается
3. увеличивается
4. зависит от класса точности трансформатора тока
3.2. Недопустимым режимом работы для трансформатора тока является…
1. режим закороченной вторичной обмотки
2. режим больших кратностей первичного тока
3. режим малой кратности первичного тока
4. режим разомкнутой вторичной обмотки
3.3. Аварийным режимом работы для трансформаторов напряжения является…
1. холостой ход
2. короткое замыкание
3. нагрузка выше номинальной
4. нагрузка меньше номинальной
3.4. Время срабатывания максимальной токовой защиты МТЗ4 (Рис.1) …
1. должно быть максимальным по сравнению с другими защитами участка
2. должно быть минимальным по сравнению с другими защитами участка
3. может быть любым
4. должно быть не менее 0,5 сек
Рис.1
~
МТЗ1 МТЗ2 МТЗ3 МТЗ4
3.5. Трансформаторы тока соединяют в фильтр токов нулевой последовательно-
сти (Рис.2) для подключения измерительных органов…
1. максимальных токовых защит
2. дистанционных защит
3. токовых защит от замыканий на землю
4. дифференциальных защит
Рис.2
Приложение 3
Билет № 1
1.Основные допущения и методы расчета трехфазных, двухфазных коротких за-
мыканий, однофазные замыканий на землю для целей релейной защиты и авто-
матики
2. Выполнение и расчет защит трансформаторов от внешних замыканий на землю
Билет № 2
1. Максимальные токовые защиты: принцип действия, расчет параметров и оцен-
ка чувствительности защит. Область применения, достоинства и недостатки мак-
симальных токовых защит
2. Виды повреждений и ненормальных режимов генераторов. Принципы выпол-
нения защит генераторов от внутренних повреждений
Билет № 3
1. Токовые ступенчатые защиты: принцип выполнения, расчет параметров. Об-
щая оценка токовых ступенчатых защит, область применения
2. Расчет продольной дифференциальной генератора на реле типа РНТ 565
Билет №4
1.Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению. Принцип дей-
ствия, расчет параметров, область применения.
2. Порядок расчета дифференциальной защиты генератора, входящей в состав
комплекса ШЭ 1111
ТАА ТАВ ТАС КА
