BME VIK - VER Mikroprocesszoros védelmek és alállomási irányítástechnika

magyar nyelvű adatlap

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

VER Mikroprocesszoros védelmek és alállomási irányítástechnika

A tantárgy angol neve: Electricity Trade and Market Regulation

Adatlap utolsó módosítása: 2012. május 30.

Tantárgy lejárati dátuma: 2014. július 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tantárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIVEJV54		3/0/1/v	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Dán András,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Petri Kornél	adjunktus	Villamos Energetika Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Háromfázisú váltakozóáramú rendszerek alapismeretei, a villamosenergia átvitel alapösszefüggései. A villamosenergia rendszer zárlati jelenségeinek, a zárlatszámítási módszereknek, a zárlatvédelemnek a témakörei. A digitális technika módszereinek, alapelemeinek ismerete.

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIVM4154") )
VAGY
NEM (Szakirany("MVIenerget", "- ") )
VAGY
NEM (Szakirany("MVMEnerginf", "- ") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Védelmek és Automatikák (VIVEM266)

A tantárgyat nem vehetik fel azok a hallgatók akik az azonos című VIVM4154 kódszámú tárgyból kredit pontot szereztek.

7. A tantárgy célkitűzése A villamosenergia rendszer zárlatvédelmének és üzemirányításának jelenleg folyó komplex fejlesztése a mikroprocesszoros technikán alapul. E tantárgy alapvető célja a villamos energetikában jártas szakemberek felkészítése az új technika energetikai alkalmazására, tervezésére, fejlesztésére, üzemeltetésére

8. A tantárgy részletes tematikája Az intelligens és adaptív védelmi rendszer, követelmények. A mikroprocesszoros védelmi rendszerek elemei. A processzoros védelmek hardware kialakítása, a védelmi szoftverek felépítése.

A real-time jelfeldolgozás követelményei és korlátai. Túláram algoritmusok, Fourier módszer, a távolsági védelmek algoritmusai.

Alkalmazások: egyszerű túláram védelem, transzformátor szabályozó automatika, szinkron gép komplex védelme, digitális motor-védelem, a digitális szűrés módszereinek alkalmazása hangfrekvenciás körvezérlés védelmének megvalósításában, stb.

A korszerű mikroprocesszoros védelmek laboratóriumi vizsgálata, alkalmazása. A fejlesztés módszereinek bemutatása.

Kommunikáció a digitális védelmekkel. A védelmek és az üzemirányítási rendszer kapcsolata. Az intelligens alállomási irányítástechnika funkciói.

Heti bontásban:

1 A védelmek három generációjának összehasonlítása, követelmények

Az elektromechanikus, az elektronikus és a mikroprocesszoros védelmek előnyeinek, hátrányainak összevetése. A védelmekkel és védelmi rendszerekkel kapcsolatos hagyományos és korszerű követelmények elemzése. A processzoros védelmek olyan tulajdonságainak kiemelése, amelyek arra vezetnek, hogy a védelem-gyártók gyakorlatilag kizárólag processzoros védelmeket készítenek

2 Hardver felépítés

A processzoros védelmek moduláris hardver felépítésének elemzése. Egyprocesszoros és processzorok együttműködő rendszerén alapuló készülék-struktúrák elemzése egy korszerű Protecta védelem példájával bemutatva. A numerikus funkciókat ellátó hardver elemek tárgyalása, szerepük és alternatív lehetőségek elemzése. A beépített számítógép és az alállomási technológia kapcsolata. A számítógép és a kommunikációs rendszer együttműködése.

3 Szoftver struktúra

A processzoros védelmek moduláris szoftver felépítésének elemzése. A rendszert irányító főprogram, a védelmi funkciókat futtató interrupt rutinok és a kommunikációs feladatokat ellátó program-elemek bemutatása. A feladatok időzítése egyetlen processzor esetén. A feladatok elosztása a többprocesszoros rendszerben. A kommunikációs feladatok a korszerű, Ethernet alapú adatátviteli rendszerben.

4 Önellenőrzés, zavaríró, eseményrögzítő

A processzoros rendszer megbízható működésének biztosítása önellenőrzéssel. Az önellenőrzési lehetőségek elemzése a processzoros rendszeren belül, a készülék és az erősáramú technológia kapcsolatában. Az esetleges hibák behatárolása az öndiagnosztikai rendszerben. Eseményrögzítés és zavarírás. A naplók és a regisztrátumok lekérdezése és elemzése. A készülék eseményeinek és az erősáramú technológiában előforduló események (zárlatok, túlterhelések, egyéb zavarok) gyakorlati kiértékelése.

5 A digitális védelmek kezelése

A készülék kezelése helyi kezelőszervekkel, a kisméretű kijelzők használata menürendszer alkalmazásával. A paraméterek beállításának, az események és üzenetek kezelésének technikája. A digitális védelmek és egy kezelő számítógép kapcsolata. Az információ átadás technológiája. A digitális védelmek a korszerű alállomási információs rendszerben. A szerver-kliens kapcsolat az Ethernet rendszerben. Az IEC 61850 szabvány szerinti kommunikáció működésének bemutatása egy korszerű készülék kapcsán.

6 Analóg műszerek mérési elvének digitális megvalósítása

Egyenirányított középérték mérés, effektív érték mérés, csúcsérték keresés, Fourier analízis numerikus megvalósítása. Az egyes módszerek előnyeinek és hátrányainak elemzése. Az algoritmusok és az erősáramú technológia igényeinek összehangolása. A pontosság és az algoritmus gyorsaságának valamint időigényének elemzése. Az egyes algoritmusok alkalmassága különböző, az erősáramú technológiával kapcsolatos feladatok ellátására.

7 Egyszerű digitális szűrési módszerek alkalmazása

Az analóg előszűrés és a digitális szűrési módszerek összehangolása. Az aliasing jelenség és az anti-aliasing szűrők. A numerikus algoritmusok, mint digitális szűrők. Simítás digitális szűrőkkel. A védelmek sebesség-igényeinek összevetése a digitális szűrők működési idejével. FIR és IIR szűrők alkalmazása az erősáramú technológia védelmi és szabályozási feladatainak megvalósításához.

8 Túláramvédelmek, hőmás védelem

A szabványos túláramvédelmi funkciók: független késleltetésű és szabványos áramtól függő késleltetésű túláramvédelmi funkciók megvalósítása. A funkciók algoritmusainak elemzése. Az IEC és az ANSI szabványok szerinti változatok numerikus megvalósítása. A pontosság és a processzor terhelés elemzése. A termikus differenciál egyenlet alkalmazása és analitikus elemzése. A numerikus megvalósítás bemutatása: a „hőmás védelmi funkció”.

9 Differenciálegyenletek numerikus megoldása

A távolsági védelmekben alkalmazott differenciálegyenletek bemutatása. A háromfázisú rendszer csatolt differenciál-egyenletrendszere és az egyszerűsítésre alkalmas matematikai módszerek. A numerikus megoldás változatainak elemzése. A távolsági védelmek karakterisztikái. A hagyományos, elektromechanikus védelmi karakterisztikák és a numerikus védelmek lehetőségei. A pontossági és a sebességre vonatkozó követelmények. A termikus differenciál-egyenlet és numerikus megoldása. Egyes szűrési módszerek és a differenciál-egyenletek.

10 Ortogonális összetevőkön alapuló algoritmusok Labor1 A fejlesztés bemutatása

Az ortogonális összetevők tulajdonságai és az alkalmazási lehetőségek az erősáramú energia-rendszer védelmi feladatainak ellátásához. A Fourier analízis numerikus megvalósításának változatai. Az alkalmazás távolsági és túláramvédelmekben. A harmonikus fékezés szükségessége és megvalósítása transzformátor differenciál-védelmekben. Karakterisztikus és nem karakterisztikus felharmonikusok kezelése. A hangfrekvenciás vezérlés erősáramú elemeinek védelmi igénye és a megvalóstás esettanulmánya.

11 Differenciál védelmek Labor 2 Védelmek kezelése

A generátorok, motorok, transzformátorok és távvezetékek különbözeti védelmei. A Kirchhoff csomóponti törvény elvének megvalósítása. A Fourier módszer alkalmazása differenciálvédelmekben. A transzformátorok kapcsolási csoportok szerinti vektorforgatása, a vektorforgatás és a menetszám-áttétel numerikus kompenzálása. A hagyományos áramváltó kapcsolások és a korszerű numerikus megvalósítás elemzése.

12 Távolsági védelmek Labor 3 Túláramvédelem

Védelmi alkalmazások 1: A távvezetékek alapvédelmét jelentő távolsági védelmek és a követelmények a numerikus védelmek szempontjából. A távolsági védelem numerikus megvalósítási lehetőségeinek összehasonlítása. A védelmi fokozatok, beállítási paraméterek. A numerikus számítások szervezése. A távolsági védelmek kiegészítő funkciói: visszakapcsoló automatika, tartalék túláramvédelmek, lengészár, védelmi kommunikáció.

13 Motor-, transzformátor- és generátorvédelmek Labor 4 Távolsági védelem

Védelmi alkalmazások 2: Komplex motorvédelmek és a megvalósított funkciók: zárlati túláramvédelem, aszimmetria védelem, indítási logika, terhelés-csökkenési védelem, termikus túlterhelés elleni védelem. Komplex transzformátor védelem funkciói: táláramvédelem, differenciál védelem, felharmonikus reteszelés, védelem a bekapcsolási áramlökések ellen. Komplex generátor védelem jellemző funkciói: 100 %-os testzárlat védelem, aszimmetria védelem, forgórész védelem, szinkronozás.

14 Vezérlési és szabályozási feladatok Labor 5 Motorvédelem

A szabályozás pontosság- és sebesség igényei az erősáramú technológia szempontjából. Átkapcsoló automatikák feladata, megvalósítása. Vezérlő készülék a transzformátorok bekapcsolási áramlökéseinek csökkentésére. Korszerű szabályozó és vezérlő készülékek bemutatása. A védelmek illesztése az alállomási üzemirányítási rendszerbe. Az üzemirányítási rendszer feladata, felépítése. A védelmek és az üzemirányítási rendszer összeolvadása. Az üzemirányítási feladatok megvalósítása komplex védelmi készülékekkel. A helyi grafikus megjelenítő és a rábízott feladatok. A kommunikációs feladatok az információs rendszerben. Hagyományos és korszerű megoldások. Az IEC 61850 kommunikációs szabvány és megvalósítása a korszerű védelmekben. Fejlődési tendenciák az alállomási szekunder technológiában.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadások, a fejlesztés módszereinek bemutatása. A gyakorlatban már alkalmazott magyar és külföldi mikroprocesszoros védelmek laboratóriumi vizsgálata, munka a kommunikációs, beállító és kiértékelő programokkal.

10. Követelmények

a./ A szorgalmi időszakban:

- a félév lezárásának módja vizsga;

- a félév folyamán 1 nagyzárthelyi írása (12.hét);

- a labormérések elején beugró számonkérés 15 percben, a mérésen való részvétel feltétele a beugró legalább elégséges szintű teljesítése;

- a laboratóriumi bemutatókról, vizsgálatokról jegyzőkönyvet kell készíteni;

- a laboratóriumi gyakorlatok elmulasztása esetén a pótlás és utólagos jegyzőkönyv beadási lehetőség egy alkalommal, az utolsó oktatási héten van;

-a félév lezárásához szükséges követelmény a jegyzőkönyvek beadása.

b./ A vizsgaidőszakban:

-a vizsga írásbeli, szóbeli korrekciós lehetőséggel.

11. Pótlási lehetőségek - a laboratóriumi gyakorlatok elmulasztása esetén a pótlás és utólagos jegyzőkönyv beadási lehetőség egy alkalommal, az utolsó oktatási héten van.

12. Konzultációs lehetőségek Egyeztetés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Tekintettel a téma újszerűségére, összefoglaló jegyzet nem áll rendelkezésre, de a tanulást megjelent publikációk, mérési útmutatók, esetenként kiadott ábragyűjtemény segíti.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra
Felkészülés zárthelyire	8
Jegyzőkönyvek elkészítése	10
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	6
Vizsgafelkészülés	40
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Petri Kornél	adjunktus	Villamos Energetika Tsz.

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

VER Mikroprocesszoros védelmek és alállomási irányítástechnika