РПД Измерения в энергетике 3+ - Казанский Государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КГЭУ
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «КГЭУ»)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
__________В.К. Ильин
«___» _________ 20___ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Б1.В.6 Измерения в области энергетики
Направление подготовки – 13.04.02 «Электроэнергетика и
электротехника»
Профильная направленность – «Автоматизированные
электромеханические комплексы и системы»
Квалификация – магистр
Форма обучения – очная
г. Казань – 2014 г.
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Целью дисциплины "Измерения в области энергетики" является формирование у
магистрантов знаний и навыков по измерениям электрических и неэлектрических величин
в энергетике. Учебная дисциплина "Измерения в области энергетики" является одной из
дисциплин при подготовке магистра по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и
электротехника»
профильной
направленности
«Автоматизированные
электромеханические комплексы и системы», в которой излагаются принципы построения
систем
измерений
электрических
величин,
характеристик
и
параметров
электрооборудования, в том числе, высокого напряжения. Физические основы методов
испытаний изоляции, токоведущих частей, контактов. Рассматриваются измерения
показателей качества электрической энергии. Основное внимание уделено описанию
специальных методов измерений и приборов, рассматриваются возможные погрешности
измерений и способы их уменьшения.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
 изучение основ измерений физических величин;
 овладение навыками работы с современными средствами измерения, выбором
средств измерения с заданными метрологическими характеристиками и их применением;
 освоение основных принципов преобразования физических величин, методов
снижения неопределенности результатов измерения.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Учебная дисциплина «Измерения в области энергетики» относится к дисциплинам
вариативной части профессионального цикла подготовки магистрантуры по направлению
140400.68 «Электроэнергетика и электротехника» программы «Автоматизированные
электромеханические комплексы и системы».
Учебная дисциплина «Измерения в области энергетики» базируется на
теоретической и экспериментальной физике, химии, математике, теоретической основами
электротехнике, основах теории электрических аппаратов, основах метрологии,
стандартизации и сертификации, студентам известно назначение и устройство основных
компонентов персонального компьютера, у них есть устойчивые навыки работы с
наиболее популярными программными продуктами. Их основной задачей при изучении
данной дисциплины является получение общих и первичных навыков, необходимых при
планировании, проведении и обработке измерительных экспериментов, периодических,
сертификационных, претензионных измерениях электрических и неэлектрических
величин.
Минимальные требования к «входным» знаниям, необходимым для успешного
освоения данной дисциплины: удовлетворительное усвоение программ по указанных
выше дисциплинам.
Дисциплина «Измерения в области энергетики" обеспечивает базовую подготовку
обучающихся для разработки магистерской диссертации а также в курсовые, научноисследовательские работы, магистерские диссертации современных измерительных
систем.
3.
РЕЗУЛЬТАТЫ
ОБРАЗОВАНИЯ,
ФОРМИРУЕМЫЕ
В
РЕЗУЛЬТАТЕ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины "Измерения в области энергетики"
формируются следующие компетенции или их составляющие:
- общепрофессиональные компетенции:
способность применять современные методы исследований, оценивать и
представлять результаты выполненной работы (ОПК-2);
- профессиональные компетенции:
способность планировать и ставить задачи исследования, выбирать методы
экспериментальной работы, интерпретировать представлять результаты научных
исследований (ПК-1);
способность самостоятельно выполнять исследования (ПК-2).
В результате освоения дисциплины "Измерения в области энергетики" обучающиеся
должны:
Знать:
- методы измерения и анализа характеристик изменяющихся во времени
электрических величин; (ОПК-2);
- причины возникновения, классификацию и способы выражения погрешностей
измерений (ОПК-2);
- требования, предъявляемые для составления научно-технических отчётов;
требования, предъявляемые к электроустановкам и работникам, обслуживающие их,
требования безопасности при работе в электроустановках (ПК-1);
- основные физические законы, лежащие в основе работы современных
измерительных устройств (ПК-2);
Уметь:
- самостоятельно решать задачи в рамках профессиональной компетенции (ПК-2);
- применять навыки работы с измерительными устройствами
в своей
профессиональной деятельности (ПК-2);
- сознательно и аргументировано производить выбор устройств для измерения
физических величин (ПК-1);
- использовать измерительные устройства для измерения электрических
характеристик электротехнологического оборудования (ПК-1);
- использовать современные средства измерений для определения характеристик
исследуемых процессов (ОПК-2)
Владеть:
- технологиями учета и контроля электрических величин (ОПК-2);
- навыками определения основных характеристик средств измерений, методами
использования измерительных приборов (ПК-1);
- навыками эксплуатации и технического обслуживания современного
автоматизированного оборудования (ПК-2);
- методиками измерений электрических и неэлектрических величин (ПК-2).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.
4.1. Структура дисциплины
из них,
Всего проводимых в
Вид учебной работы
часов интерактивной
форме
ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ
144
52
ДИСЦИПЛИНЫ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ:
54
52
Лекции (Лк)
Практические (семинарские) занятия (ПЗ)
36
34
Лабораторные работы (ЛР)
18
18
и(или) другие виды аудиторных занятий
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА:
54
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной
54
работы
ВИД ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
36
(З – зачет, Э – экзамен)
Э
семестры
4
144
54
36
18
54
54
36
Э
1
1
2
3
Раздел дисциплины
2
Нормативные
документы в области
измерений.
Теория ошибок.
Учет электрической
энергии и мощности
3
Семестр
№
п/п
Всего часов на раздел
4.2. Разделы дисциплины и виды занятий
4
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную
работу студентов и
трудоемкость
(в часах)
Лк
ПЗ
ЛР
5
6
7
Самост
работа
8
7
4
2
5
14
4
4
10
22
4
4
8
10
Формы
текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточно
й аттестации
(по семестрам)
9
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Защита
лабораторных
работ.
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
4
5
Измерение
сопротивлений
изоляции
9
4
2
7
4
4
7
9
4
2
7
19
4
2
11
4
4
7
42
4
12
30
Измерение
сопротивления
заземления
11
6
7
8
9
Определение мест
повреждения
кабельных линий
электропередачи.
Средства измерений
показателей качества
электрической
энергии.
Измерение магнитных
величин
Измерения
неэлектрических
величин, включая
электрические
измерения
Промежуточная
аттестация
Итого
10
36
180
7
36
36
18
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Защита
лабораторных
работ.
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Письменный
126
4.3. Содержание разделов дисциплины
1. Нормативные документы в области измерений
Виды нормативной документации в области электрических измерений. Основные
положения закона о единстве измерений. Метрологическая поверка и калибровка средств
измерений.
2. Теория ошибок
Источники ошибок. Виды согласования. Взаимодействие между измерительной
системой и наблюдателем. Помехи. Источники помех. Методы уменьшения влияния
помех на результат измерения. Методы экранирования.
3. Учет электрической энергии и мощности
Измерение электрической энергии и мощности на частоте сети. Измерение
электрической энергии и мощности на повышенных частотах и в СВЧ диапазоне.
Автоматизированный учет электрической энергии и мощности на промышленных
предприятиях.
4. Измерение сопротивлений изоляции
Измерение сопротивления изоляции установки не находящейся под напряжением.
Измерение сопротивления изоляции находящейся под напряжением. Определение места
повреждения изоляции кабельной и воздушной линий.
5. Измерение сопротивления заземления, диэлектрических характеристик
изоляционных конструкций
Задачи измерения сопротивления заземления, диэлектрических характеристи
изоляционных контрукций. Сопротивление заземляющего электрода. Влияние размеров
электрода и глубины его залегания. Влияние удельного сопротивления грунта на
сопротивление заземления. Факторы, влияющие на удельное сопротивление. Измерение
сопротивления заземления, удельного сопротивления грунта.
6. Определение мест повреждения кабельных линий электропередачи.
Задачи определения повреждения линий электропередачи. Методы и физические
принципы определения мест обрыва провода и короткого замыкания между жилами
кабельной линии электропередачи.
7. Средства измерений показателей качества электрической энергии.
Основные нормативные документы по качеству электрической энергии.
Принципы и проблемы проектирования средств измерения показателей качества
электрической энергии. Номенклатура современных средств измерителей ПКЭ.
Назначение. Порядок проведения измерений, обработки и представления результатов
измерения.
8. Измерение магнитных величин
Механические, гальваномагнитные, квантовые резонансные, на оптической
ориентации атомов, на эффекте Холла, сверхпроводниковые магнитоизмерительные
преобразователи. Измерение характеристик магнитной индукции, магнитного потока,
характристик магнитных материалов.
9. Измерения неэлектрических величин, включая электрические измерения
Задачи измерений неэлектрических величин. Методы измерений неэлектрических
величин без использования электрических преобразователей и электрических измерений
неэлектрических величин. Типы и принцип действия первичных измерительных
датчиков.
№
п/п
1
1
2
3
4
5
Тема практических (семинарских) занятий
2
Нормативные документы в области измерений.
Теория ошибок.
Учет электрической энергии и мощности
Измерение сопротивлений изоляции
Измерение сопротивления заземления,
Семестр
4.4. Практические (семинарские) занятия
Номер
раздела
курса
Продолжительность
(часов)
3
4
5
2
2
2
2
2
1
2
3
4
5
2
4
4
2
4
6
7
8
9
диэлектрических характеристик
изоляционных конструкций
Определение мест повреждения кабельных линий
электропередачи
Средства измерений показателей качества
электрической энергии.
Измерение магнитных величин
Измерения неэлектрических величин, включая
электрические измерения
Итого:
2
6
2
2
7
2
2
2
8
9
4
12
36
4.5. Лабораторные занятия
Продолжительность
№
п/п
Наименование лабораторных работ
Семестр
Номер
раздела
лекционного
курса
1
2
3
4
(часов)
5
4
5
4
4
3
4
4
7
4
4
7
6
1
2
3
4
Измерение иммитанса
Использование измерительных трансформаторов для
измерения электрических величин
Измерение и контроль качества электроэнергии
прибором «Ресурс ПКЭ»
Использование в электроэнергетике
измерителей показателей качества электрической
энергии
Итого:
4.6. Разделы дисциплины и связь с формируемыми компетенциями
Количество
Раздел дисциплины,
Часов
компетенций
№ участвующий в
на разп/п формировании
дел
ОПК-2 ПК-1 ПК-2
компетенций
Нормативные
1
документы в области
7
З
У
измерений.
2
Теория ошибок.
14
З
У
Учет электрической
22
В
3
У
В
энергии и мощности
Измерение
4
сопротивлений
9
В
У
изоляции
Измерение
сопротивления
заземления,
11
В
5
диэлектрических
З
характеристик
изоляционных
конструкций
6
Определение мест
В
З
18
3
Количество
компетенций
2
2
3
2
2
2
7
8
9
повреждения
кабельных линий
электропередачи.
Средства измерений
показателей качества
электрической
энергии.
Измерение магнитных
величин
Измерения
неэлектрических
величин, включая
электрические
измерения
9
19
З
В
11
З
42
У
Условные обозначения: З – знать,
У – уметь,
В – владеть.
2
1
З
2
5. Образовательные технологии
№
п/п
1
1
Раздел
дисциплины
2
Нормативные документы в
области измерений.
Компетенции
3
ОПК-2з,
ПК-1У
Теория ошибок.
ОПК-2З,
ПК-2у
Использование
мультимедийного
проектора
Учет электрической
энергии и мощности
ОПК-2У,
ПК-1в,
ПК-2в
Использование
мультимедийного
проектора.
Рассмотрение
конкретных
измерительных задач
Измерение сопротивлений
изоляции
ОПК-2в,
ПК-2у
Использование
мультимедийного
проектора.
Измерение сопротивления
заземления,
диэлектрических
характеристик
изоляционных
конструкций
Определение мест
повреждения кабельных
линий электропередачи.
ПК-1з,
ПК-2В
Средства измерений
показателей качества
электрической энергии.
ОПК-2в,
ПК-2З
Использование
мультимедийного
проектора.
Рассмотрение
конкретных
измерительных задач
Использование
мультимедийного
проектора.
Рассмотрение
конкретных
измерительных
задач.
Использование
мультимедийного
проектора.
Разбор конкретных
измерительных
задач.
Измерение магнитных
величин
ПК-1З
2
3
4
5
ОПК-2в,
ПК-1З
6
7
8
Образовательные
технологии
4
Использование
мультимедийного
проектора
Оценочные
средства
5
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Отчеты по
лабораторным
работам
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Отчеты по
лабораторным
работам
Тест.
Ответы на
контрольные
вопросы
Использование
мультимедийного
Тест.
проектора.
Ответы на
9
Рассмотрение
контрольные
конкретных
вопросы
измерительных задач
Лабораторные занятия проводятся в учебных лабораториях, оборудованных
необходимыми техническими средствами обучения, вычислительной техникой, справочной
литературой
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, контрольным вопросам и
докладам.
На занятия по интерактивной форме отводится 52 часа.
Измерения
неэлектрических величин,
включая электрические
измерения
ПК-1у,
ПК-2з
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ
СТУДЕНТОВ
6.1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Для текущей оценки качества освоения дисциплины разработаны и используются
следующие средства:
- фонд тестовых заданий;
- контрольные вопросы;
- отчеты по лабораторным работам.
6.2. Оценочные средства для промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины
Для промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины разработаны и
используются следующие средства:
- экзаменационные вопросы.
Оценочные средства представлены в документе «Фонд оценочных средств для
проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам
освоения дисциплины».
№
п/п
1
1
2
3
4
5
Тема самостоятельной работы
2
Нормативные документы в области измерений.
Теория ошибок.
Учет электрической энергии и мощности
Измерение сопротивлений изоляции
Измерение сопротивления заземления, диэлектрических
характеристик
10
Семестр
6.3. Организация самостоятельной работы студентов
3
2
2
2
2
2
4
1
2
3
4
Продолжительность
(часов)
5
5
10
10
7
5
7
Номер
раздела
курса
6
7
8
9
изоляционных конструкций
Определение мест повреждения кабельных линий
электропередачи.
Средства измерений показателей качества электрической
энергии.
Измерение магнитных величин
Измерения неэлектрических величин, включая
электрические измерения
Подготовка к экзамену
Итого
2
2
2
2
6
7
7
7
8
7
9
30
36
126
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1. Сажин С.Г. Приборы контроля состава и качества технологических сред [Электронный
ресурс] /С.Г.Сажин. М.: Лань, 2012. -432 с. – режим доступа: htpp//lanbook.com
2. Классен К.Б. Основы измерений. Датчики и электронные приборы: Учебное пособие.
[Текст] Долгопрудный: Издательский дом "Интеллект", 2008. -400 с.
3. Панфилов В.А. Электрические измерения [Текст]. М.: Академия. 2008. -288 с.
4. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений. [Текст]. М.: Издательский
центр "Академия". 2008. -336 с.
5. Метрология, стандартизация и сертификация [Текст] / Под ред. В.В.Алексеева. М.:
Издательский центр "Академия". 2008. -384 с.
6. Сажин С.Г. Приборы контроля состава и качества технологических сред. [Электронный
ресурс]. М.: Изд-во. "Лань", 2011. -440 с. – режим доступа: htpp//lanbook.com
б) дополнительная литература:
7. Наумов А.А., Сурай Л.А. Методы и средства измерений магнитных величин. Казань:
Казан. гос. энерг. ун-т. 2011. -72 с.
8. Наумов А.А., Евлампиев А.В. Измерение иммитанса: метод. указания. Казань: Казан.
гос. ун-т, 2013.
9. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. М.:
Энергоатомиздат, 1992. -239 с.
10. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. М.: Дрофа.
2005.
11. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические
средства измерений. М.: Высшая школа", 2008. -352 с.
12. Управление качеством электроэнергии / Под ред. Ю.В.Шарова. М.: Изд. дом МЭИ.
2006. -320 с.
в) нормативно-техническая литература:
11
1. ГОСТ 13109-97. Показатели
электроснабжения общего назначения.
качества
электрической
энергии
в
системах
г) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. gosthelp.ru
2. energetiki.ru
периодические издания (журналы)
1. Ежемесячный научно-технический журнал «Электротехника». Изд-во ЗАО "Знак", Москва.
2. Известия ВУЗов "Проблемы энергетики". Казань: Изд-во КГЭУ.
3. Производственно-технический журнал "Электро". Изд-во 000 "Кэпитал Сайн Трэйд", Москва.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для выполнения самостоятельной работы используется дисплейный класс кафедры,
библиотечный фонд Университета, демонстрационные приборы.
Лабораторные работы выполняются в учебной лаборатории кафедры ТОЭ (ауд. А-308).
12
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом
рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 13.04.02
«Электроэнергетика
и
электротехника»,
профильная
направленность
«Автоматизированные электромеханические комплексы и системы».
Автор
Авторы
______________
__________________
(подпись)
______________________
____________________________________.
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры «ТОЭ» от _____________ г., протокол
№ _____.
Зав. кафедрой «ТОЭ»
__________________
(подпись, дата)
д.ф.н., проф. Наумов А.А.
На заседании методического совета института ____________ от _________ 201_ г., протокол
№_____ программа рекомендована к утверждению.
Директор
ИЭЭ
_______________
Согласовано:
Зав. кафедрой
ТОЭ
_______________
Заведующий
библиотекой
__________________
____Козлов В.К._________________
(подпись, дата)
(Фамилия И.О.)
____Наумов А.А.___________________
(подпись, дата)
(подпись, дата)
(Фамилия И.О.)
________________________________________
Эксперты
__________________
________________________________________
(подпись, дата)
_______________
________________________________________
(подпись, дата)
13
ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ
№
изменения
Всего листов в
документе
Номера листов (страниц)
замененных
новых
изъятых
14
ФИО и
подпись лица,
внесшего
изменение
Дата