скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ) ___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника Профиль подготовки: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Электромеханические переходные процессы»
Цикл: | профессиональный | | ^ | по выбору | | № дисциплины по учебному плану: | ИЭЭ; Б3.23.3а | | ^ | 216 | | Трудоемкость в зачетных единицах: | 6 | 8 семестр – 6 | Лекции | 45 часов | 8 семестр | Практические занятия | 30 часов | 8 семестр | Лабораторные работы | 15 часов | 8 семестр | Расчетные задания, рефераты | Расчетные задания, рефераты учебным планом не предусмотрены | | ^ | 126 часов |
| Экзамены |
| 8 семестр | Курсовые проекты (работы) | Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен |
|
Москва - 2010 ^ Целью изучения дисциплины является получение теоретических и практических навыков анализа переходных электромеханических процессов при малых и больших возмущениях в электроэнергетических системах. При этом основное внимание уделяется методам анализа статической и динамической устойчивости и мероприятиям по их обеспечению. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов: готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3); к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7); способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2); готовностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3); способностью рассчитывать режимы работы электроэнергетических установок различного назначения, определять состав оборудования и его параметры, схемы электроэнергетических объектов (ПК-16); готовностью определять и обеспечивать эффективные режимы технологического процесса по заданной методике (ПК-23); способностью контролировать режимы работы оборудования объектов электроэнергетики (ПК-24); готовностью обеспечивать соблюдение заданных параметров технологического процесса и качество продукции (ПК-37); способностью анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-28); готовностью участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и электротехники (ПК-38); способностью выполнять экспериментальные исследования по заданной методике, обрабатывать результаты экспериментов (ПК-44). Задачами дисциплины являются: ознакомить студентов с основными характеристиками режимов электроэнергетической системы и соотношениям между их параметрами; ознакомить студентов с практическими критериями устойчивости; ознакомить студентов со способом площадей и методом малых колебаний при анализе динамической и статической устойчивости; ознакомить студентов с особенностями расчетов переходных процессов в сложной системе при учете действия регуляторов возбуждения и скорости, при анализе переходных процессов и устойчивости в узлах нагрузки, а также в асинхронных режимах, возникающих в системе; научить принимать конкретные решения по выбору методов и средств улучшения условий статической и динамической устойчивости электроэнергетической системы.
^ Дисциплина относится к части профессионального цикла Б.3 по выбору 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», «Теоретическая механика», «Электромагнитные переходные процессы», «Электроэнергетические системы и сети» и учебно-производственной практике. Знания, полученные при освоении дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы, для изучения дисциплины «Основы проектирования релейной защиты», «Основы проектирования систем автоматики», «Расчеты релейной защиты энергообъектов», «Расчеты параметров автоматики энергосистем», «Элементы автоматических устройств», «Средства диспетчерского и технологического управления», а также программы магистерской подготовки. ^ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать: основные источники научно-технической информации по статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетических систем (ОК-7, ПК-6); проблемы статической и динамической устойчивости (ПК-2), методы расчётов статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем (ПК-16); влияние систем автоматического регулирования режима на условия устойчивости электроэнергетических систем (ПК-24); технические способы и средства улучшения условий статической, динамической и результирующей устойчивости электроэнергетических систем (ПК-23); Уметь: самостоятельно применять требования нормативных документов при определении условий устойчивости электроэнергетических систем (ПК-4); составлять математические модели электроэнергетических систем для проведения расчётов статической и динамической устойчивости (ПК-38); рассчитывать параметры электромеханических переходных процессов (ПК-38); рассчитывать условия статической и динамической устойчивости электроэнергетической системы (ПК-11, ПК-16, ПК-24); выбирать средства улучшения условий статической и динамической устойчивости электроэнергетической системы (ПК-8, ПК-16, ПК-21, ПК-37); проводить экспериментальное исследование условий устойчивости ЭЭС (ПК-44); формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчета с его публичной защитой (ПК-7). Владеть: навыками дискуссии по профессиональной тематике (ПК-2, ПК-3); терминологией в области переходных режимов электроэнергетических систем (ПК-2); навыками применения полученной информации при проектировании электроэнергетических систем (ПК-8); методами анализа режимов работы электроэнергетического оборудования и систем (ПК-3); информацией о технических параметрах электроэнергетических систем для применения при конструировании (ПК-21). ^ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов. № 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 термины и определения. Элементы электроэнергетических систем. Переходные процессы в ЭЭС и их классификация | 4 | 8 | 2 | -- | -- | 2 | Тест: Основные термины и определения. Элементы электроэнергетических систем. Переходные процессы в ЭЭС и их классификация | 2 | Математические модели электроэнергетической системы и её элементов. Характеристики мощности ЭЭС | 32 | 8 | 8 | 4 | 5 | 15 | Контрольная работа | 3 | Динамическая устойчивость ЭЭС. Определение условий динамической устойчивости ЭЭС | 23 | 8 | 4 | 4 | 5 | 10 | Тест: метод площадей и его применение | 4 | Расчет электромеханических переходных процессов в ЭЭС | 32 | 8 | 6 | 6 | -- | 20 | Тест: критерии динамической устойчивос ти | 5 | Статическая устойчивость ЭЭС. Необходимые и достаточные условия статической устойчивости ЭЭС | 15 | 8 | 2 | 4 | -- | 9 | Тест: критерии устойчивости | 6 | Определение условий статической устойчивости ЭЭС | 13 | 8 | 4 | 4 | -- | 5 | Контрольная работа | 7 | Условия статической устойчивости при автоматическом регулировании напряжения на зажимах генератора | 9 | 8 | 4 | -- | -- | 5 | Тест: условия статической устойчивости ЭЭС с учётом АРВ ПД и СД |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 8 | Переходные электромеханические процессы в узлах нагрузки. Устойчивость узла нагрузки | 19 | 8 | 4 | 2 | 5 | 8 | Тест: условия устойчивой работы АД | 9 | Практические критерии устойчивости | 11 | 8 | 2 | 4 | -- | 5 | Тест: практические критерии устойчивости | 10 | Асинхронный ход в ЭЭС. Ресинхронизация | 8 | 8 | 4 | -- | -- | 4 | Тест: условия ресинхронизации | 11 | Технические способы и средства улучшения условий устойчивости | 12 | 8 | 5 | 2 | -- | 5 | Контрольная работа |
| Зачет | 2 | 8 | -- | -- | -- | 2 |
|
| Экзамен | 36 | 8 | -- | -- | -- | 36 | устный |
| Итого: | 216 |
| 45 | 30 | 15 | 126 |
|
^ 4.2.1. Лекции: 8 семестр 1. Основные термины и определения. Элементы электроэнергетических систем. Переходные процессы в ЭЭС и их классификация Основные понятия и определения: энергетическая система, электроэнергетическая система (ЭЭС). Элементы ЭЭС. Классификация режимов ЭЭС и задачи управления ими. Переходные процессы в ЭЭС, их классификация по времени протекания. Математическое описание различных переходных процессов и задачи управления ими. Статическая и динамическая устойчивость ЭЭС. 2. Математические модели электроэнергетической системы и её элементов. Характеристики мощности ЭЭС Уравнения электромагнитных переходных процессов в обмотках статора синхронного генератора, их особенности. Преобразование Парка-Горева. Упрощение уравнений Парка-Горева при анализе электромеханических переходных процессов в ЭЭС. Э.д.с. и , представление генератора как элемента электрической цепи. Уравнения синхронного генератора и его векторные диаграммы при опережающей и отстающей оси . Уравнение электромагнитного переходного процесса в обмотке возбуждения синхронного генератора. Э.д.с. , ее физический смысл. Преобразование Парка-Горева. Упрощение уравнений Парка-Горева при анализе электромеханических переходных процессов в ЭЭС. Э.д.с. и , представление генератора как элемента электрической цепи. Уравнения синхронного генератора и его векторные диаграммы при опережающей и отстающей оси . Уравнение электромагнитного переходного процесса в обмотке возбуждения синхронного генератора. Э.д.с. , ее физический смысл. Уравнение механического движения ротора генератора, постоянная инерции. Моментно-скоростная характеристика турбины. Выражения для определения электромагнитного момента генератора. Простейшая схема ЭЭС: «генератор – электропередача – шины бесконечной мощности». Векторная диаграмма. Выражения для активной и реактивной мощности на шинах генератора: , . Характеристика мощности нерегулируемого синхронного генератора = . Область существования установившихся режимов и область статической устойчивости простейшей ЭЭС. Практический критерий статической устойчивости. Квазипереходная характеристика мощности = . Соотношение максимумов характеристик мощности генератора при и . Характеристика мощности генератора с регулированием возбуждения . Характеристики мощности сложной системы. Собственные и взаимные проводимости, их определение при исключении пассивных узлов: 1) метод преобразования схем, 2) метод единичных токов, 3) прямой ход метода Гаусса. 3. Динамическая устойчивость ЭЭС. Определение условий динамической устойчивости ЭЭС Динамическая устойчивость ЭЭС: определение, задачи расчетов, основные допущения. Способ площадей, его рассмотрение на примере схемы «станция - шины» при отключении одной цепи двухцепной ЛЭП. Определение максимального угла вылета ротора. Определение запаса динамической устойчивости при симметричных и несимметричных КЗ: 1) по соотношению площадок возможного торможения и ускорения. 2) по предельному значению мощности турбины. Аналитическое определение , определение для частного случая разрыва связи с системой. Определение предельного времени отключения трехфазного короткого замыкания в простейшей ЭЭС. Применение способа площадей для системы «станция - станция». Область применения способа площадей. 4.Расчет электромеханических переходных процессов в ЭЭС Основы методов численного интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений. Рассмотрение переходных процессов в простейшей ЭЭС при коротком замыкании общего вида. Сравнительная оценка тяжести короткого замыкания с точки зрения динамической устойчивости. Метод последовательных интервалов – основные допущения, вычислительная схема. Обобщение метода последовательных интервалов на сложную ЭЭС. Расчет методом последовательных интервалов динамической устойчивости системы «станция - шины» при учете электромагнитных переходных процессов в обмотке возбуждения генератора. Учет релейной форсировки возбуждения. Сведения о стандартных программах расчёта динамической устойчивости ЭЭС. 5. Статическая устойчивость ЭЭС. Необходимые и достаточные условия статической устойчивости ЭЭС Статическая устойчивость электроэнергетических систем. Определение устойчивости состояния равновесия по Ляпунову. Теорема Ляпунова. Линеаризация дифференциальных уравнений переходных процессов. Характеристическое уравнение, его корни. Необходимые и достаточные условия статической устойчивости. Сведения о стандартных программах расчёта статической устойчивости ЭЭС. 6. Определение условий статической устойчивости ЭЭС Два способа составления характеристического уравнения. Условия статической устойчивости простейшей системы при . Составление линеаризованных уравнений переходных процессов для системы «станция - шины» при учете электромагнитных переходных процессов в обмотке возбуждения генератора. Составление характеристического уравнения для рассматриваемой системы. Необходимые условия устойчивости. Нарушение статической устойчивости в виде сползания и самовозбуждения. Критерии устойчивости. Критерий Гурвица. Необходимые и достаточные условия статической устойчивости системы при . Параметрическое самораскачивание. Возможные виды нарушения статической устойчивости и меры по их предотвращению. Сведения о стандартных программах расчёта ЭМПП. 7. Условия статической устойчивости при автоматическом регулировании напряжения на зажимах генератора Требования к регулированию возбуждения генераторов электростанций. Ручное регулирование возбуждения, его влияние на режимные характеристики и условия статической устойчивости ЭЭС. Принципиальная схема АРВ пропорционального действия. Статические характеристики и при различных значениях . Вывод характеристического уравнения простейшей системы с безынерционным АРВ пропорционального действия. Условия статической устойчивости при и (условия отсутствия сползания и самораскачивания). Противоречие между статической точностью регулирования и статической устойчивостью. Влияние на условие самораскачивания. Влияние гибкой обратной связи, охватывающей возбудитель, на его инерционность. Способ снижения инерционности возбудителя при больших возмущениях. АРВ сильного действия. Условия статической устойчивости простейшей системы при АРВ, реагирующем на отклонение напряжения и первую производную угла ротора генератора. 8. Переходные электромеханические процессы в узлах нагрузки. Устойчивость узла нагрузки Переходные электромеханические процессы в узлах нагрузки. Уравнение движения и схема замещения асинхронного двигателя. Характеристика мощности . Практический критерий статической устойчивости асинхронного двигателя. Влияние внешнего сопротивления на и . Лавина напряжения. Предотвращение лавины напряжения средствами РЗиА. Устойчивость узла нагрузки при больших возмущениях: пуск двигателя, резкопеременная нагрузка на валу, короткие замыкания, затянувшиеся КЗ. 9. Практические критерии устойчивости Характеристика . Практический критерий статической устойчивости . Исследование с помощью этого критерия влияния поперечной емкостной компенсации на статическую устойчивость узла нагрузки. Статические характеристики мощности узла нагрузки по напряжению, регулирующие эффекты нагрузки. Практический критерий статической устойчивости . 10. Асинхронный ход в ЭЭС. Ресинхронизация Асинхронный ход в ЭЭС: причины возникновения, влияние на работу генератора и режимы системы. Условия ресинхронизации. Автоматика ликвидации асинхронного режима. 11. Технические способы и средства улучшения условий устойчивости Мероприятия по обеспечению статической и динамической устойчивости при коротких замыканиях и отключении элементов сети. Мероприятия, связанные со строительством сетевых элементов и мероприятия по установке систем автоматического управления турбиной, генератором, силовыми элементами сети и нагрузкой.
^ 8 семестр Собственные и взаимные проводимости расчетных схем. Метод единичных токов. Векторная диаграмма синхронного генератора и получение расчетных формул для определения активной мощности. Расчет идеального и действительного предела передаваемой мощности для явно полюсного и неявнополюсного генератора . Определение предела передаваемой мощности электропередачи и коэффициентов запаса статической устойчивости при установке на генераторах автоматических регуляторов возбуждения пропорционального и сильного действия. Анализ угловых характеристик мощности. Способ площадей. Определение предельного времени отключения трехфазного КЗ. Расчет переходного процесса в простейшей ЭЭС при несимметричных КЗ методом последовательных интервалов без учета и с учетом электромагнитных переходных процессов в обмотке возбуждения генератора. Определение максимального угла расхождения ЭДС двух электростанций при качаниях. Устойчивость асинхронного двигателя. Устойчивость узла нагрузки.
^ 8 семестр № 1. Статическая устойчивость ЭЭС. № 2. Динамическая устойчивость ЭЭС. № 3. Устойчивость асинхронной нагрузки ЭЭС.
^ Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен. ^ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций. Презентации лекций содержат большое количество схем, чертежей и фотоматериалов. ^ проводятся как в традиционной форме, так и с применением компьютерного моделирования переходных процессов с использованием прикладных программ и просмотр учебного фильма с последующим обсуждением. ^ включает: подготовку к лекционным, практическим и лабораторным занятиям, к тестам, контрольным работам и подготовку к зачету и экзамену. ^ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов и контрольные работы. Аттестация по дисциплине – экзамен. Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен. В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр. ^ 7.1. Литература: а) основная литература: Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985. Жданов, П. С. Вопросы устойчивости электрических систем / П. С. Жданов ; Ред. Л. А. Жуков . – М. : Энергия, 1979 . – 456 с. б) дополнительная литература: Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях. Под ред. В.А .Веникова. М.: Энергоатомиздат,1983. Переходные процессы электрических систем в примерах и иллюстрациях. Под ред. В.А. Строева. М.: Знак, 1996. Зуев Э.Н., Строев В.А. Математическое описание элементов электрической системы. Учебное пособие по курсу “Переходные режимы в электрических системах”. М.: МЭИ, 1983. ^ а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Программный комплекс «Векторная диаграмма и характеристики мощности ЭЭС». www.regimov.net; www.so-ups.ru; www.niipt.ru; www.exponenta.ru. б) другие: набор слайдов по тематике лекций. ^ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной средствами мультимедиа для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Для проведения практических и лабораторных занятий необходимо наличие компьютерного класса и лаборатории, оснащённой стендами для проведения лабораторных работ по электромеханическим переходным процессам.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и профилю «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ: к.т.н., ст. науч. сотрудник Кузнецов О.Н.
"СОГЛАСОВАНО": Зав. кафедрой Релейная защита и автоматизация энергосистем д.т.н. профессор Дьяков А.Ф.
"УТВЕРЖДАЮ": Зав. кафедрой Электроэнергетические системы к.т.н., доцент Шаров Ю.В.
Добавить документ в свой блог или на сайт
|