A villamosenergia-rendszer működése és üzemirányítása

A tantárgy angol neve: Operation of Electric Power System 

Adatlap utolsó módosítása: 2024. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar 		Mérnökinformatikus MSc Energetika Informatika mellékspecializáció
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIVEMA25   2/1/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Csatár János,
4. A tantárgy előadója Dr. Csatár János
7. A tantárgy célkitűzése A tárgy a hallgatókat a villamosenergia-rendszer fizikai jellemzőinek, szereplőinek rövid, alapozó áttekintése után bevezeti azokba a főbb, informatikával határterület koncepciókba, amik lehetővé teszik a mai hatékony üzemvitelt biztosító funkciók magasabb szintű megértését.


A fentiekkel a tárgyat sikeresen teljesítők egy olyan átfogó tudást szerezhetnek mely megfelelő alapot jelent a villamos energetikai iparban bármely szoftverfejlesztő feladatnál a helytállásra, illetve általa könnyebben kapcsolódhat a villamosmérnöki igények implementációjához.

8. A tantárgy részletes tematikája

Előadások:

 

1-2 hét A Villamosenergia-rendszer fizikai felépítése, szereplők

  • fizikai kiterjedés , elosztó- és átviteli hálózat, mikrogridek, smart grid
  • hatásos teljesítmény, teljesítményegyensúly, frekvencia, inercia
  • reakcióidő
  • TSO, DSO, Aggregátor, rendszerhasználók
  • Piaci folyamatok különlegességei

3 hét A villamos hálózat közvetlenül mérhető paraméterei, jelfeldolgozás

  • Mért jellemzők, megfigyelhetőség, állapotbecslés szükségessége
  • Pillanatértékek és egyéb mennyiségek
  • Időfelbontás (valós idő- periodikus - aperiodikus)
  • Felügyeleti és védelmi cél eltérősége.
  • jelfeldolgozás, analóg-digitális konverziók

4-5 hét Beavatkozó és érzékelő eszközök a VER-ben.

  • Kapcsoló eszközök, védelmek, automatikák, vezérelt fogyasztók és termelők
  • Inverterek szabályozása
  • Érzékelők különböző célokra (villamos és nem villamos mennyiségek, helyi - WAMS skála)
  • késleltetések fontossága
  • helyi és központi logika, smart eszközök, IoT perspektívák
  • OT eszközök, sajátosságok
  • eszköz menedzsment

6-7 hét Szimulációs technikák és felhasználásaik

  • hálózat modellezés, adatok rendszerezése, adatbőség és hiány
  • alapvető jellemzők számítási lehetőségei (load-flow, állapotbecslés, optimal power flow)
  • szimulációk típusai, felhasználásai (kvázi-valós/ valósidejű szimulációk, tréning és elemzési célú szimulátorok)

8-9 hét Algoritmusok az üzemirányítás támogatásában

  • hagyományos példák (OPF - redispatch, állapotbecslés, droop karakterisztikák,..)
  • új megközelítések, optimalizálási problémák
  • algoritmusok kritikussága, biztonság

10-12 hét A VER üzemirányításának alapjai, irányítástechnikai vonatkozások.

  • üzemirányítás feladata, szintjei
  • Smart grid architektúra modell
  • üzemirányítást támogató rendszerek
    • SCADA rendszerek, alapfunkciók
    • vizualizáció, GIS - térinformatika,
    • döntéstámogatás, workforce mgmt
  • tervezés, előrejelzés, üzemelőkészítés
  • Adatok gyűjtése, naplózás, alarmok
  • Big data, data lake elvi lehetősége
  • Beavatkozó és mérő eszközök felhasználása, fejlődése, trendek
  • ICT és OT egymásra utaltsága és kapcsolata a fizikai folyamatokkal

13-14 hét A villamosenergia piac és a külső, belső függőségek összefonódása az üzemirányítással

  • piac hatása az üzemirányításra
  • piac a felhasználó szemszögéből,
  • decentralizált szerepek erősödése (aggregátor, transactive energy)
  • SAP és egyéb irodai rendszerek kapcsolata
  • energiaellátás
  • adatkoncentrátorok, adatközpontok
  • adatbányászat
  • (kiber)biztonság

 Gyakorlatok

1-2 hét Fizikai alapok (frekvencia, feszültség alakulása)

3-4 hét Jelfeldolgozó és szabályozó algoritmus implementálása - időkritikusság

5-6 hét Modellalkotási példák.

7-8 hét Különböző szimulációs igények lefedése, modell és megoldó módszerek hangolása

9-10 hét Üzemirányítási algoritmusok, működés követhetősége, megbízhatósága, kritikussága

11-12 hét Smart grid architektúra modell, esetek elhelyezése

13-14 hét Adatok forrása, útja, felhasználása, piaci szereplők

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadások (elektronikus diákkal támogatott alkalmak) és kéthetente gyakorlatok (gyakorlati problémák közös megoldása, elemzése)
Önálló feldolgozásra kijelölt anyagok az előadások és gyakorlatok anyagához kapcsolódóan.

10. Követelmények

Szorgalmi időszakban

A gyakorlatok elején 6 db kiszárthelyi írása a megelőző előadások és alkalmanként az önálló feldolgozásra kijelölt anyagokból, melyekből a 4 legjobb értékelésének legalább elégséges teljesítése.

Vizsgaidőszakban

Nagyobb kurzuslétszámok esetén írásbeli vizsga, szóbeli kiegészítési lehetőséggel.

Kisebb kurzuslétszámok esetén kizárólag szóbeli vizsga.

Az év végi eredmény kialakítása: 80% a vizsga értékelése, 20% a négy legjobb kiszárthelyi értékelésének átlaga
11. Pótlási lehetőségek A kiszárthelyik pótlása a legjobb 2/3-ának figyelembevételével biztosított, külön pótlási alkalom nem biztosított.
12. Konzultációs lehetőségek Az előadóval előre egyeztetett időpontban.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Kiadott digitális segédanyagok

Power System SCADA and Smart Grids, Mini S. Thomas, John Douglas McDonald, CRC Press 2015

Standardization of Smart Grids, Mathuas Uslar et al., Springer, 2013
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra42
Félévközi készülés órákra14
Felkészülés zárthelyire24
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása30
Vizsgafelkészülés40
Összesen150
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Csatár János, adjunktus, Villamos Energetika Tanszék