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Academic Year: 2022/23

636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency

66375 - Protection systems in smartgrids


Teaching Plan Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
66375 - Protection systems in smartgrids
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
636 - Master's in Renewable Energies and Energy Efficiency
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The main objective of this subject is to show the protection systems used today and how they can be affected by the increase in renewable and distributed generation. Likewise, the communication systems used by said protection systems will be shown.

 

These approaches and objectives are aligned with some of the Sustainable Development Goals, SDG, of the 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain specific goals, in such a way that the acquisition of learning outcomes of the subject provides training and competence to the student to contribute to some extent to their achievement:

Goal 7: Affordable and clean energy

  • Target 7.1 By 2030, ensure universal access to affordable, reliable and modern energy services
  • Target 7.2 By 2030, considerably increase the proportion of renewable energy in all energy sources
  • Target 7.3 By 2030, double the global rate of improvement in energy efficiency

Goal 9: Industry, Innovation and infrastructure.

  • Target 9.4. By 2030, modernize infrastructure and convert industries to be sustainable, using resources more efficiently, promoting the adoption of clean and environmentally sound technologies and industrial processes, and ensuring that all countries take action according to their respective capabilities.

Goal 13. Climate action

  • Target 13.3 Improve education, awareness and human and institutional capacity regarding climate change mitigation, adaptation, reduction of its effects and early warning.

 

1.2. Context and importance of this course in the degree

This subject is included in the electrical systems optional module taught during the first year's second semester. The subjects of this optional module allow the student to intensify their skills and specialize in technologies related to renewable energies and energy efficiency concerning electrical systems.

After completing the subjects of the first semester, students must complete 30 ECTS of the specialization module to complete the training in renewable energies and energy efficiency. To obtain the "Electrical Systems" specialization, the student must complete at least 24 ECTS in subjects of this module and complete the TFM in the said specialization.

1.3. Recommendations to take this course

A series of previous knowledge is required from the students for correct learning of the subject. Above all, the student needs a background in electrical engineering and networks.

Previous knowledge is required for correct learning of the subject. Above all, the student needs a good base of solar photovoltaic energy and wind energy.

Following the lectures, problems, laboratory, and external practices are essential, as well as personal study and the preparation of the assignments for the subject.

Continuous work is fundamental to good use of the knowledge transmitted in the classes and passing it successfully. To facilitate this ongoing work, the student has the teacher's advice, both during lessons and tutoring hours, specially designed for this purpose.

2. Learning goals

2.1. Competences

The following skills are developed in this subject:

BASIC SKILLS

CB6.- Possess and understand the knowledge that provides a base or opportunity to be original in the development and/or application of ideas, often in a research context.

CB7.- That students know how to apply the knowledge acquired and their ability to solve problems in new or little-known environments within broader (or multidisciplinary) contexts related to their study area.

CB8.- That students can integrate knowledge and face the complexity of formulating judgments based on information that, being incomplete or limited, includes reflections on the social and ethical responsibilities linked to applying their knowledge and judgments.

CB9.- That students know how to communicate their conclusions and the knowledge and ultimate reasons that support them to specialized and non-specialized audiences clearly and unambiguously.

CB10.- That students have the learning skills that allow them to continue studying in a way that will be largely self-directed or autonomous.

GENERAL COMPETENCIES

CG1.- Carry out research, development and innovation in products, processes and methods concerning energy efficiency.

CG2.- Carry out research, development and innovation in products, processes and methods concerning renewable energies.

CG4.- Follow the technological evolution of renewable energies and have prospective knowledge of this evolution.

CG5.- Apply knowledge of advanced sciences and technologies to the professional or investigative practice of efficiency.

CG6.- Identify current legislation and regulations applicable to the renewable energy and energy efficiency sector.

CG7.-Assess the application of emerging technologies in energy and the environment.

CG9.- Solve complex problems in the field of energy efficiency and sustainability.

SPECIFIC COMPETENCES

CE1.- Use and develop methodologies, methods, techniques, programs for a specific use, norms and computing standards.

CE8.- Describe the smartgrids associated with energy management and distribution.

CE17.- Calculate electric power generation, transport and distribution systems, and the integration of renewable energies in each

2.2. Learning goals

The student, to pass this course, must demonstrate the following results...

  • Know the different protection systems that are applied in distribution and transport systems
  • Know the influence that renewable and/or distributed generation can have on protection systems
  • Know the communication systems used in the protection system

2.3. Importance of learning goals

The stability of electrical power systems depends to a large extent on the performance of the protection systems. These protection systems were designed for a generation based massively on large synchronous generators. The energy transition challenge and the rise of renewable generation make it necessary to review these protection systems and adapt them. Therefore, the system protection system must evolve to accommodate the new situation, using the advantages provided by communication systems.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

In the ordinary call, the evaluation will consist of:

  • Academic works (including those derived from practice sessions): 60%
  • Oral presentations and debates: 20%
  • Objective tests (test type): 20%

The student who does not opt for the evaluation procedure described above in the first call will have the right to take a global evaluation test (the subject will be evaluated entirely in a single test).

The call for extraordinary evaluation will be carried out through a global test carried out in the period established for this purpose.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The subject is structured around three axes: lectures, problems and case resolution and practical sessions.

In the lectures, the basic concepts are explained and are related to the technical characteristics of the processes, combining them with the problem-solving sessions and cases (exercises that the students solve in class and are corrected), serving as support to fix understanding of concepts.

In the practical sessions, computer programs are used to study practical cases that are more complex than those presented on the board, where specific calculation power is necessary for their resolution. 

4.2. Learning tasks

In order for students to achieve the learning outcomes described above and acquire the skills designed for this subject, the following training activities are proposed:

  • A01 Lectures (6 hours): content presentation by the teaching staff or external experts to all the students of the subject.
  • A02 Solving problems and cases (15 hours): carrying out practical exercises with all the students of the subject.
  • A03 Laboratory sessions (15 hours): carrying out practical exercises in small groups of subject students.
  • A05 Assignments (20 hours).
  • A06 Personalized teacher-student tutoring (10)
  • A07 Study (40 hours).
  • A08 Assessment (5 hours).

The hours indicated are indicative and will be adjusted depending on the academic calendar of the course.

At the beginning of the course, the calendar of practical sessions will be informed. It will be set according to the progress of the program and the availability of laboratories and computer rooms.

4.3. Syllabus

The contents of this course are detailed below:

  1. Introduction
  2. Protection systems in the current SEP
  3. Impact of distributed generation on protection systems
  4. Prospects in protection systems

4.4. Course planning and calendar

The subject is taught four hours per week in the spring semester, in which theory and practical sessions will alternate.

At the beginning of the semester, the professors will inform about the planning of the teaching activities, the key dates of delivery of exercises and the final evaluation test of the subject.


Curso Académico: 2022/23

636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética

66375 - Protection systems in smartgrids


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
66375 - Protection systems in smartgrids
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
636 - Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

El principal objetivo de esta asignatura es conocer los sistemas de protección empleados en la actualidad y cómo pueden verse afectados con el incremento de la generación renovables y la generación distribuida. Así mismo, se mostrarán los sistemas de comunicación empleados por dichos sistemas de protección.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante

Meta 7.1. De aquí a 2030, garantizar el acceso universal a servicios energéticos asequibles fiables y modernos

Meta 7.2. De aquí a 2030, aumentar considerablemente la proporción de energía renovables en el conjunto de fuentes energéticas

Meta 7.3. De aquí a 2030, duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética

Objetivo 9: Industria Innovación e infraestructura

Meta 9.5. Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo, entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030, el número de personas que trabajan en investigación y desarrollo por millón de habitantes y los gastos de los sectores público y privado en investigación y desarrollo

Objetivo 13: Acción por el clima

Meta 13.3. Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana e institucional respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de sus efectos y la alerta temprana

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura se engloba dentro de la materia optativa de sistemas eléctricos que se imparte durante el segundo semestre del primer curso. Las asignaturas que configuran dicha materia optativa permitirán al estudiante intensificar sus competencias y especializarse en algunas de las tecnologías relacionadas con las energías renovables y la eficiencia energética desde el punto de vista de los sistemas eléctricos.

Después de cursar las asignaturas del primer semestre, los estudiantes deberán cursar 30 ECTS del módulo de especialización con el fin de completar la formación en energías renovables y eficiencia energética. Para obtener la especialidad “Sistemas eléctricos”, se requerirá haber cursado al menos 24 créditos en asignaturas de esta materia y haber realizado el TFM en dicha especialidad.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se requiere del alumnado una serie de conocimientos previos para un correcto aprendizaje de la asignatura. Sobre todo, el alumno necesita una buena base de electrotecnia, redes y sistemas eléctricos de potencia.

El seguimiento continuo de la asignatura tanto en sus clases de teoría y problemas como en las de prácticas de laboratorio es esencial, así como el estudio personal y la elaboración de los trabajos de la asignatura. Para facilitar este trabajo continuado, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como en las horas de tutoría especialmente destinadas a ello.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

En esta asignatura se desarrollan las siguientes competencias e:

COMPETENCIAS BÁSICAS

CB6.- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. 

CB7.- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. 

CB8.- Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios. 

CB9.- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. 

CB10.- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. 

 

COMPETENCIAS GENERALES

CG1.- Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos en relación con la eficiencia energética. 

CG2.- Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos en relación con las energías renovables. 

CG3.- Ser capaz de comunicar los resultados de su propia investigación en forma de artículo científico ante una audiencia especializada. 

CG5.- Aplicar conocimientos de ciencias y tecnologías avanzadas a la práctica profesional o investigadora de la eficiencia. 

CG6.- Identificar la legislación vigente y reglamentación aplicable al sector de las energías renovables y de la eficiencia energética. 

CG7.-Valorar la aplicación de tecnologías emergentes en el ámbito de la energía y el medio ambiente. 

CG9.- Resolver problemas complejos en el ámbito de la eficiencia energética y la sostenibilidad. 

 

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE1.- Utilizar y desarrollar metodologías, métodos, técnicas, programas de uso específico, normas y estándares de computación. 

CE8.- Describir las redes inteligentes asociadas a la gestión y distribución energética.

CE17.- Calcular sistemas de generación, transporte y distribución de energía eléctrica, así como la integración de las energías renovables en cada uno de ellos. 

 

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

  • Conocer los diferentes sistemas de protección que se aplican en los sistemas de distribución y transporte
  • Conocer la influencia que la generación renovable y/o distribuida puede ejercer en los sistemas de protección
  • Conocer los sistemas de comunicación que se emplean en el sistema de protección

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La estabilidad de los sistemas eléctricos de potencia depende en gran medida de la buena actuación de los sistemas de protección. Estos sistemas de protección fueron diseñados y definidos para una generación basada masivamente en grandes generadores síncronos. El reto de la transición energética y el auge de la generación renovable hacen necesaria la revisión de dichos sistemas de protección y su adaptación. Por tanto, el sistema de protección del sistema debe evolucionar para dar cabida a la nueva situación, haciendo uso de las ventajas que aportan los sistemas de comunicación.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

En la convocatoria ordinaria, la evaluación consistirá en:

  • Trabajos académicos (incluyendo los derivados de las prácticas): 60%
  • Presentaciones y debates de forma oral: 20 %
  • Pruebas objetivas (tipo test): 20 %

El estudiante que en la primera convocatoria no opte por el procedimiento de evaluación descrito anteriormente tendrá derecho a realizar una prueba de evaluación global (la asignatura se evaluará completamente en una sola prueba).

La convocatoria de evaluación extraordinaria se llevará a cabo mediante una prueba global realizada en el periodo establecido a tal efecto.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El desarrollo de la asignatura se estructura en torno a tres ejes: las sesiones de teoría y resolución de problemas y casos y las sesiones prácticas.

En las sesiones de teoría (clases magistrales) se explican los conceptos básicos y se relacionan con las características técnicas de los procesos, combinándolas con las sesiones de resolución de problemas y casos (ejercicios que resuelven los alumnos en clase y se corrigen), sirviendo de apoyo para fijar la comprensión de los conceptos.

En las sesiones prácticas se utilizan programas informáticos para estudiar casos prácticos más complejos que los presentados en la pizarra, donde es necesaria para su resolución cierta potencia de cálculo. También existe la posibilidad de que se realicen visitas a instalaciones reales donde podremos ver aplicaciones de conceptos explicados en clase y simulados con el ordenador en las sesiones prácticas.

4.2. Actividades de aprendizaje

Con objeto de que los alumnos alcancen los resultados de aprendizaje descritos anteriormente y adquieran las competencias diseñadas para esta asignatura, se proponen las siguientes actividades formativas:

  • A01 Clase magistral (6 horas): exposición de contenidos por parte del profesorado o de expertos externos a todos los alumnos de la asignatura.
  • A02 Resolución de problemas y casos (15 horas): realización de ejercicios prácticos con todos los alumnos de la asignatura.
  • A03 Prácticas de laboratorio (15 horas): realización de ejercicios prácticos en grupos reducidos de alumnos de la asignatura.
  • A06 Tutela personalizada profesor-alumno (6 horas)
  • A07 Estudio (30 horas).
  • A08 Pruebas de evaluación (5 horas ).

Las horas indicadas son de carácter orientativo y serán ajustadas dependiendo del calendario académico del curso.

A principio de curso se informará del calendario de sesiones prácticas, que se fijará según el avance del programa y la disponibilidad de laboratorios y salas informáticas.

4.3. Programa

Los contenidos de esta asignatura se detallan a continuación:

    1. Introducción
    2. Los sistemas de protección en el SEP actual
    3. Impacto de la generación distribuida en los sistemas de protección
    4. Perspectivas de futuro en los sistemas de protección

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

La asignatura se imparte en el cuatrimestre de primavera con cuatro horas por semana, en las que se alternarán las sesiones de teoría y prácticas.

Al comienzo del cuatrimestre, los profesores informarán de la planificación de las actividades docentes, las fechas clave de entrega de ejercicios y de la prueba final de evaluación de la asignatura.