Гибридные системы электроснабжения агропромышленных объектов в АУЭС

Описание образовательной программы 6B08702 Гибридные системы электроснабжения агропромышленных объектов в АУЭС

Целью образовательной программы является подготовка высококвалифицированных специалистов для инновационных и наукоемких сфер сельского хозяйства, которые обладают как теоретическими, так и практическими знаниями, умениями и навыками, необходимыми для успешной профессиональной деятельности. Они должны отвечать потребностям как отечественного, так и мирового рынков интеллектуального труда и быть готовыми внести значительный вклад в развитие сельскохозяйственного производства.

Язык обучения: русский, казахский.
Срок обучения: 4 года.

Вузовский компонент — обязательная общеобразовательная дисциплина.

• Модуль вузовского компонента ООД (Основы этики и антикоррупционной культуры, экология и безопасность жизнедеятельности, экономика, предпринимательство, лидерство и инновации). Учебный курс, позволяющий помочь студенту получить знания о государственных мерах противодействия коррупции, дает возможность понимания сущности современных мировоззренческих проблем, их источников и теоретических вариантов решения, а также принципов и идеалов, определяющих цели, средства и характер деятельности людей. Изучает воздействие технологических процессов на состояние окружающей среды, виды и источники загрязнений, способы и методы очистки, категорирование экологической опасности производства и санитарно-защитных зон, а также параметры и характеристики чрезвычайных ситуаций различного характера, прогнозирование их последствий, методику определения количества и структуры потерь. Освоение концепции современной экономики, перехода экономики Казахстана на принципиально новую траекторию развития. Организация предпринимательской деятельности по производству и реализации востребованной конкурентоспособной продукции. Изучение основных теорий мотивации, лидерства для решения управленческих задач. Владение современными технологиями управления персоналом. Изучение основных моделей инновационного развития, методов реализации инноваций; взаимосвязей инновационной активности и конкурентоспособного развития предприятий.

Вузовские компоненты — перечень базовых учебных дисциплин для освоения образовательной программы.

1. Математика 1. Ознакомление с фундаментальными разделами высшей математики: элементы линейной алгебры и аналитической геометрии: определители, матрицы, системы линейных уравнений, векторы, уравнения прямой и плоскости, кривые второго порядка; дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной: предел функции, непрерывность, производная функции, первообразная, определенный интеграл и комплексные числа.
2. Математика 2. Ознакомление с фундаментальными разделами высшей математики: дифференциальное и интегральное исчисления функции нескольких переменных: частные производные, полный дифференциал и его связь с частными производными, экстремумы функций нескольких переменных, кратные интегралы; дифференциальные уравнения: дифференциальные уравнения первого и высших порядков; теория рядов: числовые ряды, функциональные ряды, ряд Фурье.
3. Основы научного исследования и академическое письмо. Дисциплина представляет собой комплекс теоретического материала и практических примеров, необходимых для освоения принципов и способов представления данных в академическом письме. Уделено особое внимание на алгоритм действий для написания научных статей и научно-исследовательских работ. Отрабатываются такие навыки, как постановка целей и задач, описание методик исследования, описание статистической информации, графиков и диаграмм, формулирование выводов исследования, реферирование научной литературы, оформление ссылок на источники и другие.
4. Теоретические основы теплотехники. Тепловые и промышленные электрические станции как основные составляющие теплоэнергетических систем. Энергоиспользование в промышленном и теплотехнологическом производстве. Теплоэнергетические системы основных отраслей экономики страны. Классификация теплоэнергетических установок. Теплотехнические принципы работ и энергетические характеристики теплоэнергетических установок. Энергетические ресурсы теплотехнологических производств. Режимы и графики теплопотребления промышленного предприятия. Классификация систем централизованного теплоснабжения. Источники тепла в системах централизованного теплоснабжения промышленных предприятий. Использование нетрадиционных источников тепла и внутренних (вторичных) энергоресурсов.
5. Теоретические основы электротехники (I). Дисциплина ставит своей целью изучить свойства и методы расчёта линейных электрических цепей при постоянных токах и напряжениях; методику расчёта электрических цепей однофазного синусоидального тока в комплексной форме; схемы соединения и расчёт симметричных и несимметричных режимов трёхфазных цепей со статической нагрузкой. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, ElectronicsWorkbench.
6. Теоретические основы электротехники (II). Дисциплина ставит своей целью изучить методику анализа и расчёта переходных процессов в линейных электрических цепях с использованием классического и операторного методов; основные соотношения теории симметричных пассивных четырёхполюсников; характеристики, описывающие идеальные частотные электрические фильтры; теорию цепей с распределёнными параметрами. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, ElectronicsWorkbench.
7. Физика 1. Обеспечение фундаментальной физической подготовки, позволяющей будущим специалистам ориентироваться в научно-технической информации, использовать физические принципы и законы, а также результаты физических открытий в тех областях техники, в которых они будут трудиться.
8. Физика 2. Освоение законов механики, молекулярной физики, термодинамика; электричество и магнетизм; уравнения Максвелла; физика колебаний и волн; квантовая физика и физика атома; физика твердого тела; атомное ядро и элементарные частицы, необходимых как для освоения других дисциплин физико-математического и технического профиля, так и в профессиональной деятельности.
9. Электрические машины. изучение вопросов, связанных с областью применения различных типов электрических машин и трансформаторов, принципом действия и устройством. Физические явления, происходящие в электрических машинах и трансформаторах при различных режимах работы и их математическое описание. Основные характеристики электрических машин и трансформаторов.

Компоненты по выбору – перечень базовых учебных дисциплин, которые можно выбрать самостоятельно.

1. Альтернативная энергетика и энергосберегающие технологии. Изучение современных и перспективных направлений альтернативной энергетики, солнечной энергетики, ветрового энергетического потенциала страны, атомной энергетики, применения водных ресурсов в энергетике, возможностей биоэнергетики, энергии движения. Дисциплина ставит своей целью изучить вопросы энергосбережения в промышленности, сельском хозяйстве и на объектах жилищно-коммунального хозяйства, использование вторичных энергетических ресурсов, воздействие альтернативной энергетики на экологические условий страны; технико-экономические показатели использования ВИЭ.
2. Анализ электрических цепей и электромагнитного поля. Изучаются: методика расчёта несимметричных режимов трёхфазных цепей с динамической нагрузкой методом симметричных составляющих; особенности анализа электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях; анализ нелинейных цепей постоянного и переменного токов; расчёт магнитных цепей; теория электромагнитного поля. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторныхзанятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, ElectronicsWorkbench.
3. Введение в специальность. Изложены основные закономерности явлений и процессов, на которых базируется современная электроэнергетика; на основе этих представлений объясняются устройство, принципы функционирования, режимы работы и т.п. электрогенерирующего оборудования; освещаются все вопросы, связанные с производством, передачей и распределением электрической энергии. Приводятся сведения об электрических схемах электростанций и подстанций, системах электроснабжения, электрических машинах электростанций, трансформаторного оборудования, коммутационных и защитных аппаратах высокого напряжения, релейной защите, общие представления о гидроэнергетике и возобновляемых источниках энергии.
4. Введение в энергетику. Рассматриваются характеристики электроэнергетических систем, приводятся сведения об основных технических средствах передачи, преобразовании и потреблении электроэнергии. Разбираются устройства, основанные на применении возобновляемых источников энергии. Приводятся сведения о назначении функцияхи сосотаве автоматизированного привода, его роли в современных машинных технологиях. Даются основные принципы проектирования системы электроснабжения, общие сведения об энергоснабжении промышленных предприятий и населенных мест.
5. Инновационные технологии в сх. Ознакомление студентов с концептуальными основами организации и управления инновационной деятельностью современных организаций с технологических, организационных, управленческих и инвестиционных позиций для достижения высокой эффективности агропромышленных комплексов и сельского хозяйства.
6. Интерфейсы компьютерных систем в электроэнергетике. Сведения о концептуальном проектировании баз данных; о языковой среде реляционных систем управления базами данных; технологии баз данных, основные понятия и определения; стандартная архитектура систем баз данных; Изучаются основные типы сетевых архитектур, основные топологии и аппаратные компоненты компьютерных сетей, методы доступа к среде передачи данных, базовые технологии локальных сетей. Изучаются концепции построения вычислительных сетей, формируются знания по компоновке сетей, физической среде передачи данных, дать представление о сетевой архитектуре и работе сети в системах управления принципы построения компьютерных сетей.
7. Использование возобновляемых источников энергии. Дисциплина ставит своей целью изучить возобновляемые источники энергии, их использованию в общем энергобалансе страны, принципы преобразования энергии в технологиях ВИЭ. Изучается разнообразие видов возобновляемых источников энергии, их потенциал в настоящем времени и на перспективу, условия работы основных элементов таких энергоустановок в процессе эксплуатации, структура организаций управления работой систем энергоустановок на основе ВИЭ, влияние технологий ВИЭ на окружающую среду и экологию.
8. Коммутационные аппараты и измерение электрических величин. Дисциплина ставит целью ознакомить студентов с коммутационными электрическими аппаратами, применяемыми в производстве, транспорте, распределении и потреблении электрической энергии, принципом действия, гашения дуги, конструкцией этих аппаратов, а также их основными характеристиками и условиями выбора, методами испытаний. Дисциплина также знакомит с методами измерения основных электрических величин, конструкцией и применением основных измерительных устройств, в том числе электронных и цифровых, многофункциональных приборов, современными измерительными трансформаторами.
9. Компьютерные сетевые технологии в электроэнергетике. Сведения о концептуальном проектировании баз данных; о языковой среде реляционных систем управления базами данных; технологии баз данных, основные понятия и определения; стандартная архитектура систем баз данных; изучаются концепции построения вычислительных сетей, формируются знания по компоновке сетей, физической среде передачи данных, дать представление о сетевой архитектуре и работе сети в системах управления принципы построения компьютерных сетей; изучаются основные типы сетевых архитектур, основные топологии и аппаратные компоненты компьютерных сетей, методы доступа к среде передачи данных, базовые технологии локальных сетей.
10. Основы автоматики в сельском хозяйстве. Излагаются вопросы расчета свободных и вынужденных движений координат линейных динамических систем автоматического управления. Приводятся алгебраические и частотные методы, а также метод корневого годографа исследования устойчивости систем; методы анализа качества и синтеза корректирующих устройств систем; номограммы анализа и синтеза линейных систем. Исследование систем проводиться в программируемом комплексе МATLAB Simulink.
11. Основы алгоритмизации и программирования. Обучение студентов навыкам подготовки и решения инженерно-технических и информационных задач, освоение и получение навыков работы с помощью современных вычислительных средств. По окончанию курса студент будет владеть современной технологией разработки алгоритмов и программ, языком программирования С, технологией отладки и решения задач.
12. Основы микропроцессорной техники. Дисциплина рассматривает теоретические основы преобразования информации, логические основы построения микропроцессорных систем (МПС), архитектуру МПС, схемную реализацию отдельных узлов МПС. Изучается использование Assembler для реализации алгоритмов управления в микропроцессорных системах.
13. Основы цифровой техники. Дисциплина рассматривает основные полупроводниковые элементы на основе p-n переходов, логические основы построения на их основе полупроводниковых приборов, а также функциональных узлов комбинаторной логики. Изучается использование Assembler для реализации алгоритмов управления в микропроцессорных системах.
14. Охрана труда. Изучается международная и нормативно-законодательная база РК, стандарт ОHSAS 18001; система стандартов безопасности труда; Трудовой кодекс РК; опасные и вредные условия труда; меры обеспечения оптимальных и допустимых условий труда; техника безопасности и электробезопасность («Защитное заземление и зануление», «Электробезопасность в электроустановках до 1000 В», «Основы электробезопасности»); пожарная безопасность.
15. Промышленная безопасность. Изучается нормативно-правовая база, стандарты РК, единая система управления охраной труда, инструкции по охране труда, расследование несчастных случаев, обеспечение средствами индивидуальной защиты, способы и средства обеспечения пожаробезопасности, теоретические и экспериментальные исследования опасности электрических сетей и электроустановок, напряжение прикосновения и шага, меры первой помощи с использованием манекена «Витим-2-02».
16. Теоретические основы электроустановок нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Изучаются технологии и рынок ветряной генерации. Типы и принцип работы ветродвигателей. Комплектация ветроэлектроустановок. Виды генераторов. Электромеханические преобразователи в ветроэлектроустановках с синхронными генераторами с электромагнитным возбуждением и с постоянными магнитами, асинхронными машинами. Хранение энергии. Аккумулирования энергии. Режимы работы. Способы аккумулирования в зависимости от вида энергии. Инвенторы. Характеристики. Технологии и рынок солнечной генерации. Генерация на основе солнечных фотоэлектрических систем. Системы оптимизации режимов работы фотовольтаических преобразователей.
17. Теория нелинейных цепей и электромагнитного поля. Изучаются: расчёт несимметричных режимов трёхфазных цепей с динамической нагрузкой методом симметричных составляющих; расчёт электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях; анализ установившихся и переходных процессов в нелинейных цепях постоянного и переменного токов; расчёт неразветвлённых и разветвлённых магнитных цепей; теория электромагнитного поля. Закрепление полученных знаний происходит на лабораторных занятиях на универсальных лабораторных стендах УИЛС. Используются программные продукты Mathcad, ElectronicsWorkbench.
18. Техника безопасности в энергетических установках. Дисциплина ставит своей целью изучить защиту от электромагнитных полей, действие на человека электрического тока, сопротивление тела человека электротоку, схемы прикосновения человека к электросети, напряжение прикосновения и шаговое напряжение, классификацию электроустановок, технические защитные меры от поражения электротоком, защитные средства, применяемые в электроустановках, требования, предъявляемые к электроперсоналу, оперативное обслуживание и осмотр электроустановок, порядок и условия производства работ в электроустановках, организационные мероприятия, технические мероприятия, первую помощь пострадавшим от электротока.
19. Электрические аппараты и измерительная техника. Дисциплина ставит целью ознакомить студентов с классификацией электрических аппаратов, применяемых при производстве, передаче, распределении и потреблении электрической энергии, их конструкцией, характеристиками и основными параметрами, принципом действия, условиями выбора, а также принципами элементарных испытаний. Дисциплина также знакомит с основными измерительными устройствами: щитовыми, измерительными приборами с функцией передачи информации, многофункциональными измерительными приборами, современными измерительными трансформаторами.
20. Электробезопасность. Дисциплина ставит своей целью изучить опасность электрического тока, анализ случаев включения человека в цепь тока, ожоги и меры их предупреждения, основные принципы и методы электробезопасности, защитное заземление. защитное зануление, защитное отключение, меры защиты от перехода тока из сети более высокого напряжения в сеть менее высокого напряжения. защитные средства классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током, требования электробезопасности предъявляемые к электрооборудованию, организационные мероприятия по предупреждению электротравматизма, первая помощь пострадавшим от поражения электрическим током.
21. Электротехнические материалы и изделия. Изучение физических явлений в электротехнических материалах при нахождении их в электромагнитном поле. Анализ и оценка состояния и свойств электротехнических материалов электрических машин и коммутационных аппаратов при воздействии на них различных эксплуатационных факторов. Область применения электротехнических материалов в электроэнергетике.
22. Электротехническое материаловедение. Получение фундаментальных знаний о физических процессах в электротехнических материалах в условиях производства и эксплуатации. Изучение основных характеристик, свойств и областей применения современных электротехнических материалов. Лабораторные исследования диэлектрических свойств распространенных электротехнических материалов.

Вузовские компоненты

1. Автоматизированный электропривод. Изучение структуры, характеристик и режимов работы различных систем различных систем автоматизированного электропривода. Рассматриваются методы расчета параметров, статических и динамических характеристик, выбора элементов автоматизированного электропривода различного назначения. Теоретические знания подкрепляются мощным лабораторным практикумом. Современные стенды с применением отработанных методик позволяют приобрести навыки работы с двигателями и преобразователями ведущих мировых производителей.
2. Гибридные автономные энергетические установки. При изучении дисциплины рассматриваются вопросы электроснабжения домохозяйств и автономных объектов. Маркетингового мониторинг, принципы построения гибридных энегоустановок. Способы генерации альтернативной энергии. Гибридная система из нескольких источников альтернативной энергии. Отказ от централизованного энергоснабжения. Повышение надежности и живучести.
3. Гибридные системы накопления энергии для электроэнергетических систем. При изучении дисциплины рассматриваются гибридные системы накопления энергии, литий ионные аккумуляторы, суперконденсаторы, устойчивая работа и автономная работа ВИЭ, форсированный режим, эффективное средство регулирования, создание интеллектуальных электроэнергетических систем, выравнивание графиков нагрузки в сети; демпфирование кратковременных колебаний активной и реактивной мощности и частоты.
4. Источники бесперебойного питания. Назначение и конструкции источников бесперебойного питания (ИБП). Основные технические характеристики ИБП. Электрические генераторы и аккумулирующие батареи, используемые в ИБП. Проектирование электрических схем, автоматики и сигнализации ИБП. Особенности выбора ИБП в гибридных системах электроснабжения, Вопросы эксплуатации и обслуживания. Техника безопасности при его эксплуатации.
5. Машины и оборудование для производства и переработки продукции сельского хозяйства. Машины и оборудование в растениеводстве: энергетические средства — тракторы, автомобили, самоходные машины, комбайны назначение, устройство, эксплуатация. Машины для обработки почвы: плуги, культиваторы, бороны, катки и т.п. Назначение, устройство, эксплуатация. Машины и оборудование в животноводстве: машины для кошения, уборки, транспортирования, переработки, приготовления и раздачи кормов, уборки, транспортирования и вывоза навоза, доильные установки, очистители молока, сепараторы, охладители молока, пастеризаторы. Назначение, устройство, эксплуатация
6. Машины и оборудование используемые в сельском хозяйстве. Курс рассматривает теоретические и практические знания по технологии и механизации производственных процессов в животноводстве, назначении машин и оборудования животноводческих ферм, и фермерских хозяйств, правилах их эксплуатации и рационального использования для получения максимума продукции с наименьшими затратами и с учетом экологических требований.
7. Основы релейной защита электроэнергетических систем. Изучаются теоретические основы техники современной релейной защиты, требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты, принципы построения схем релейной защиты, особенности их работы и выбор параметров. Приводятся сведения о современных и перспективных направлениях развития релейной защиты, области применения различных видов релейной защиты, об основных проблемах перехода от электромеханических реле к цифровым терминалам релейной защиты; Приобретаются навыки работы с цифровыми терминалами релейной защиты ведущих мировых компаний в сетях 10-35кВ с использованием программных испытательных комплексов РЕТОМ51, РЕТОМ21.
8. Передача и распределение электрической энергии в сельском хозяйстве. Приобретение знаний о системах передачи и распределения электроэнергии. Изучаются методы определения параметров схем замещения элементов электрической сети, методики расчета потерь мощности и энергии в элементах электрических сетей, вопросы качества электрической энергии и его обеспечение. Расчет установившихся режимов, оптимизация режима по реактивной мощности и напряжению выполняется прикладной программой Rastr Win.
9. Потребители электрической энергии и системы их питания. Ознакомление студентов с конечной целью системы электроснабжения, которая состоит из выработки, передачи и распределения энергии. Изучаются характеристики потребителей электроэнергии, особенности работы, место в системе электроснабжения, необходимая надежность питания, от которой зависят принятые источники питания, схемы электроснабжения, применяемые аппараты коммутации и защиты. Приводятся сведения о влиянии качества электрической энергии на потребителей, современных и перспективных направлениях развития электроэнергетики, об области применения оборудования распределительных устройств подстанций в системах электроснабжения.
10. Преобразовательные устройства в солнечно-ветроэнергетических установках. При изучении дисциплины рассматриваются вопросы контроля процесса заряда аккумуляторной батареи (АБ) от энергии солнца и ветра с последующим преобразованием постоянного тока от АБ в переменный ток напряжением 220В, максимально приближенным к синусоиде. Регулирование напряжения заряда аккумуляторов. Автоматическое по времени подключение нагрузки. Функции таймера и контроля циклом заряд-разряд АБ.
11. Проектирование, монтаж и наладка электрооборудования ВИЭ в АПО. При изучении дисциплины рассматриваются вопросы определения потребности в энергетических ресурсах. Технико-экономическое обоснование проекта. Расчет параметров и проектирование. Закупки и логистика. Выбор площадок и организация строительно-монтажных работ. Монтаж ветрогенераторов и солнечных панелей. Монтаж инверторов и систем защиты. Монтаж кабелей и систем хранения энергии.
12. Резервные электрические станции. Основные типы резервных электростанций (РЭС) в сельском хозяйстве. Изучение устройства и конструкции РЭС. Усвоение методов расчета ущербов сельскохозяйственному производству от перерывов в электроснабжении. Способы построения принудительных графиков электрических нагрузок основных технологических процессов. Методы выбора типа и мощности РЭС. Компоновка и электрические схемы стационарных РЭС. Эксплуатация, ремонт и обслуживания. Техника безопасности при эксплуатации и хранении.
13. Сельские электрические сети. Изучение конструктивных особенностей элементов сельских электрических сетей. Освоение методов расчета режимов и потерь в электрических сетях. Основные требования к качеству электроэнергии и способов их поддержания в сельских электрических сетях. Принципы и средства регулирования напряжения. Применение программ Rastr Win при расчетах режимов в электрических сетях. Оптимизация режимов работы по реактивной мощности и напряжению.
14. Электропривод сельскохозяйственных машин. Изучение структуры, характеристик и режимов работы различных систем автоматизированного электропривода. Рассматриваются методы расчета параметров, статических и динамических характеристик, выбора элементов автоматизированного электропривода различного назначения. Теоретические знания подкрепляются мощным лабораторным практикумом. Современные стенды с применением отработанных методик позволяют приобрести навыки работы с автоматизированными электроприводами ведущих мировых производителей.
15. Электроснабжение. Дисциплина ставит своей целью изучить основы выработки, передачи и распределения энергии, характеристики потребителей электроэнергии, требования к надежности систем, применяемые аппараты коммутации и защиты, выбор оборудования. Изучаются принципы расчета электрических нагрузок на разных уровнях напряжения;способы компенсации реактивной мощности, выбор силовых и измерительных трансформаторов, основы составления однолинейных схем.
16. Элементная база релейной защиты. Изучается элементная база релейной защиты, принцип действия и схемы релейной защиты воздушных линий электропередач, кабельных линий, силовых трансформаторов, принцип действия цифровых терминалов. Приобретаются навыки работы с цифровыми терминалами релейной защиты ведущих мировых компаний в сетях 10-35кВ с использованием программных испытательных комплексов РЕТОМ51, РЕТОМ21.
17. Энергосберегающие технологии в АПО. При изучении дисциплины рассматриваются непроизводительные потери электроэнергии и мероприятия по их сокращению. Реактивная мощность, потери электроэнергии. Системы, обеспечивающие регулирование использования электроэнергии – ее сбережение. Энергоэффективные технологии с солнечными системами энергоснабжения. Освещение на светодиодах и иллюминация.