Методологія застосування цифрових пристроїв захисту в електротехнічних системах

Анотація навчальної дисципліни

Мета дисципліни: систематизація основних питань будови, опанування основних функцій та характеристик, а також розгляд питань проектування та експлуатації сучасних систем цифрового захисту.

Основні результати навчання:
  ПРН1. Вміти розробляти та презентувати обґрунтований план досліджень у відповідності      до наукового напрямку.
ПРН3. Вміти планувати та проводити експерименти, що мають відношення до проблем з галузі знань, використовуючи належне програмне забезпечення та знати як аналізувати і відображати результати досліджень.
ПРН4. Вміти визначати, аналізувати та поєднувати інформацію з різних джерел, виявити аналітико-синтетичний зміст та підготовити нову форму вторинної інформації.
ПРН5. Знати основні концепції та розуміти теоретичні та практичні проблеми в сучасному науковому напрямку досліджень.
ПРН6. Вміти працювати з фахівцями з різних галузей в рамках наукових проектів. Знати про стимули та бар’єри в ефективній командній роботі.
ПРН7. Вміти працювати в інтернаціональній групі, ставитися з повагою до національних та культурних традицій, способів роботи інших членів групи.
ПРН8. Мати професійну етичну поведінку при виконанні професійних досліджень.
ПРН9. Вміти ініціювати та виконувати оригінальні дослідження в напрямку діяльності та досягати наукових результатів, які створюють нові знання.
ПРН10. Визначати самостійно завдання професійного та особистісного розвитку, займатися самоосвітою, усвідомлено планувати і здійснювати підвищення рівня кваліфікації.
ПРН14. Розуміти теоретичні та практичні проблеми, історію розвитку та сучасний стан наукових знань.
ПРН15. Розуміння особливостей застосування сучасних пристроїв захисту та автоматизації в електротехнічних системах та володіння способами інтеграції вказаних пристроїв.
ПРН17. Здатність формалізувати завдання, провести аналіз предметної області та розділити глобальну задачу на складові.
ПРН18. Здатність спланувати, організувати та прийняти участь в процесі розробки, реконструюванні, дослідженні та удосконаленні електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем.
ПРН22.  Здатність  розробити  алгоритми,  інформаційне  і  програмне  забезпечення  для надійного керування електротехнічними та електромеханічними пристроями.
  ПРН23. Вміння дотримуватися сучасних діючих стандартів у галузі електроенергетики.
ПРН24.  Здатність  виконувати  моделювання  об’єктів  дослідження  в  реальних  умовах експлуатації за допомогою власного та прикладного програмного забезпечення.
 ПРН26. Розглядати питання щодо підвищення показників якості електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних систем.
 ПРН27.   Вміти   визначати   та   аналізувати   електромагнітну   сумісність   приладів   та устаткування, а також мінімізувати шкідливі взаємні впливи.

Кількість аудиторних занять

Тематика та види навчальних занять

1 тиждень
Лекція 1. Централізована, «острівна» та розподілена концепція побудови системи захисту й автоматики. Особливості мікропроцесорних пристроїв захисту та автоматики, їх переваги та недоліки. Загальна структура пристрою захисту. Етапи вибору та впровадження цифрових пристроїв релейного захисту та автоматики.

2 тиждень
Лабораторне заняття 1. Мікропроцесорні пристрої захисту Sepam 80. Ч 1. Параметри та модифікації.

3 тиждень
Лекція 2. Функції, конструкція, розміри та умови експлуатації мікропроцесорних пристроїв. Уставки пристроїв. Організація струмових захистів та захистів напруги. Логіка вимикання, вмикання та автоматичного повторного вмикання. Загальні налаштування. Налаштування логіки та комунікаційних портів. Аналіз подій.

4 тиждень
Лабораторне заняття 2. Мікропроцесорні пристрої захисту Sepam 80. Ч 2. Схеми підключення.

5 тиждень
Лекція 3. Лінійні перетворювачі. Попередня обробка аналогових сигналів. Структура блоку обчислення, блоки дискретних входів та виходів, індикації та живлення. Алгоритми цифрового перетворення сигналів релейного захисту. Рівняння та характеристики цифрових фільтрів.

6 тиждень
Лабораторне заняття 3. Додаток STF2841. Конфігурування Sepam.

7 тиждень
Лекція 4. Допоміжні функції цифрових пристроїв захисту. Фіксація місця пошкодження. Контроль функціонування захисту. Гнучка вихідна логіка. Розробка схеми логіки та схеми вторинної комутації цифрових пристроїв захисту. Приклади типових схем.

8 тиждень
Лабораторне заняття 4. Функції Sepam для діагностики розподільних пристроїв. 
Модульна контрольна робота 1.

9 тиждень
Лекція 5. Підходи для використання цифрових пристроїв у якості кінцевого пристрою збору інформації. Структура системи обміну інформацією. Види та канали передавання інформації. Інтерфейси обміну цифрових пристроїв захисту. Паралельний та послідовні інтерфейси обміну даними. Інтерфейси RS-232, RS-485, RS-422. Послідовний інтерфейс струмова петля, оптоволокно.

10 тиждень
Лабораторне заняття 5. Функції захисту Sepam.

11 тиждень
Лекція 6. Організація структурованої кабельної мережі. Підключення пристроїв з інтерфейсом RS-485, RS-232 та  оптоволоконним послідовним інтерфейсом. Протокол Modbus. Керування, конфігурування, діагностування.

12 тиждень
Лабораторне заняття 6. Додаток Logipam. Програмування логіки роботи Sepam.

13 тиждень
Лекція 7. Протокол Modbus. Адресація та кодування. Протокол Ethernet. Стек протоколів. Архітектура мережі.

14 тиждень
Лабораторне заняття 7. Функції Sepam для організації зв’язку.

15 тиждень
Лекція 8. Конфігурування та діагностування мережі.
Модульна контрольна робота 2.

Самостійна робота

Самостійна робота складає 60 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт: підготовка до лабораторних – 36 годин; підготовка до модульних контрольних робіт – 24 годин.

Оцінювання результатів навчання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру захищають лабораторні роботи та виконують 2 модульні контрольні роботи.
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у вигляді тестів. Модульна робота складається з 30 запитань.  Правильна відповідь на кожне питання оцінюється у 1 бал. 
Максимально можлива оцінка за модуль – 30 балів.

Семестровий модуль № 1
виконання та захист лабораторних робіт (ЛР1 – ЛР4) - 20 балів;
модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень).
Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
виконання та захист лабораторних робіт (ЛР5 -ЛР7) - 20 балів;
модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).

Підсумкова оцінка з дисципліни визначається складанням усного іспиту. 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.

Перескладання іспитів організується за встановленим деканатом розкладом.

Посилання на рекомендовані джерела

Яндульський О.С., Дмитренко О.О. Релейний захист. Цифрові пристрої релейного захисту, автоматики та управління електроенергетичних систем: Навчальне електронне видання [Електронний ресурс]. / О.С. Яндульський – Київ: НТУУ «КПІ», 2016. – 103 с. Режим доступу: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/16600/1/PZ.pdf
Das J. С. Power systems protective relaying [Електронний ресурс]. / Taylor & Francis Group, LLC, 2018. – 727 с. Режим доступу: https://www.pdfdrive.com/power-system-protective-relaying-e184012410.html
Шнеерсон Э. М. Цифровая релейная защита: Производственно-практическое издание [Электронной ресурс]. / Э. М. Шнеерсон – М.: Энергоатомиздат, 2007 – 549 с. Режим доступа: https://rza.org.ua/down/open/Cifrovaja-relejnaja-zacshita--E-M--Shneerso...
Беляев А. В. Вторичная коммутация в распределительных устройствах, оснащенных цифровыми РЗА.  М.: НТФ "Энерrопроrpесс", 2009.  80 с., ил. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу "Энергетик"; вып. 10 (130)]. Режим доступа: https://rza.org.ua/down/open/Vtorichnaja-kommutacija-v-raspredelitelnyh-...
Sepam series 80 Merlin Gerin. Demonstrtion case. User manual. Schnider Electric. February 2005.

Інформаційні ресурси

Easergy Sepam series 80/ Installation and operation. User’s manual. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://download.schneider-electric.com/files?p_Doc_Ref=SEPED303003EN
Logipam SFT2885 Programming Software for Sepam Series 80. User’s Manual. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.se.com/ww/resources/sites/SCHNEIDER_ELECTRIC/content/live/FA...
SEPAM Setting Software SFT2841 V16.7 [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.se.com/us/en/download/document/Setup_Software_SFT2841/
Logipam SFT2885 V3.3 [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.se.com/se/en/faqs/FA317122/
CET850 IEC 61850 configuration tool V3.3.0. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.se.com/ru/ru/download/document/CET850+IEC850+configuration+t...
Sepam Series 80 Protective Relays Modbus Communication Manual (2007), Instruction Bulletin (ANSI), 63230-216-231B1 [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.se.com/ww/resources/sites/SCHNEIDER_ELECTRIC/content/live/FA...
Sepam Ethernet Guide [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=User+guide&p_F...