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周华军

电气工程及其自动化专业专科课程设计大纲

课程设计的目的是通过一个实际工程的设计，巩固和加深对课程所学理论知识的理解；培养学生分析问题和独立解决实际问题的能力，理论联系实际的能力，技术与经济全面考虑问题的观点；初步学习工程经济的计算方法等。

因此，课程设计是专业课程教学中重要的实践性环节。

电气工程及其自动化专业网络教育专升本层次教学计划中设置了专业课课程设计。

为此，我院开设了“电力系统分析”、“电力系统继电保护原理”、“微机监控”三门专业课的课程设计，以供学生选择。

“电力系统分析”课程设计大纲

——区域电力网的规划设计

编写：

刘天琪，邱晓燕

—、设计要求

根据“电力系统分析”课程所学理论知识和电力系统规划设计的基本任务，在电源及负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成一个区域电力网络的设计。

要求对多个方案进行技术经济比较和分析，选择出最优方案，并对所选方案进行必要的技术计算（如调压计算、稳定性计算），提出解决技术问题的措施。

二、原始资料

1．电源点和负荷点的相对地理位置；

2．发电厂装机容量、额定电压和功率因数；

3．各负荷点的最大最小负荷、最大负荷利用小时数和额定电压等。

三、电力网规划设计的基本内容

根据前述课程设计的要求，在电源和负荷大小及其相对地理位置已确定的情况下，完成以下设计内容：

1．制订网络可能的接线方案，选择电力网的电压等级；

2．选择各方案发电厂及变电站的主接线，根据电网运行的可靠性、灵活性和经济性，比较各方案的负荷矩、线路长度和高压开关数等指标，摒弃显然不合理的方案；

3．对待选的各方案，确定其输电线路的导线截面及发电厂、变电站的主要电气设备（变压器及断路器）；

4．计算各方案的一次投资，对待选方案进行工程经济计算。

进行技术经济比较，选定最优设计方案；

5．对所选方案进行调压或稳定性计算，提出调压或提高稳定性的措施。

6．物资统计，列出设备清单。

四、设计成果

1．设计说明书

2．全网主接线图

3．潮流计算结果及潮流分布图

4．设备清单

“电力系统继电保护原理”课程设计任务及指导书

——元件保护的设计及整定计算

编写：

陈浩

—、原始资料

1、发电厂（或变电所）电气主结线图（附元件参数）。

2、电力系统主接线图（附元件参数）

二、设计要求

l、根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求，配置相应的电流互感器及电压互感器，并选择出相应的电流互感器及电压感器的型号和变比。

2、编制3—4种运行方式。

3、决定变压器中性点接地的位置及台数。

4、根据发电机、变压器的型式和容量及出线的电压等级，配置发电机，变压器（或发一变组）、母线及出线的继电保护方案，并计算出相应的继电保护的整定值。

5、对电网各线路配置继电保护及重合闸方案，并计算出相应的继电保护定值。

三、设计成果

1．编写整计算说明书一份，包括以下内容

（1）所选择的电流、电压互感器的型号及变比

（2）变压器中性点接地位置及台数

（3）各元件、线路参数的计算，各序网的制定；

（4）短路电流计算的过程（要求列出短路电流计算成果表）；

（5）各种继电保护整定计算的过程（要求列表给出整定计算成果表，包括各保护整定值，动作时间，灵敏度等）。

2、在原主结线图的基础上，绘制发电机，变压器（或发一变组），母线及出线继

电保护，自动装置配置方案结线图一张。

四、参考资料

1、发电厂电气设计与CAD应用四川大学电力工程系刘继春

2、电力系统继电保护配置及整定计算

成都科技大学电力工程系潘和勋

四川电力调度局张军文

3、电力工程电气设计手册（电气二次部分）能源部西北电力设计院

4、水电站机电设计手册（电气二次）水电站机电设计手册写组

5、电力系统分析华中理工大学何仰赞

五、设计指导（设计的方法和步骤）

1、根据厂、所继电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求，配置和选择相应的电流、电压互感器。

见参考资料[1],P89发电厂中互感器配置图，互感器的选择（包括互感器的技术数据）见1：

P9598。

2、拟定四种远行方式，确定变压器中性点接地位置及台数。

见参考资料[2]见P164。

进行短路电流的计算：

（1）有关元件（包括线路）参数的计算，见参考资料P55—56的表3--2，表3---3，表3---4。

（2）有关序网的制定及变压器零序等值电路和参数的计算，见参考资料[5]，P110—114，P116—120。

（3）有关网络变换与简化，见参考资料P57—58，表3—5，表3—6。

（4）计算继电保护所需的短路电流（包括残压）允许按倒数法（

）

（注意：

I*d，X*在计算不同的短路故障时，有不同的含意和内容），然后求出所需的支路电流及母线电压。

3、进行继电保护的整定计算

（1）根据线路在系统中的重要性及电压等级，配置相应的继电保护，对终端

线路所选保护的二、三段可以按灵敏度的要求，计算定值，例如距离保护、零序保护，（零序保护也可设四段）。

（2）根据母线、发电机、变压机、变压器（或发一变组）的型式和容量，配置相应的继电保护，并整定其定值。

以上两项整项整定的内容及方法，见参考资料[2]的有关内容。

4、绘制继电保护，自动装置配置方案结线图时，其有关的图形符号，见参

考资料[1]P211~212，附录。

继电保护装置（包括自动重合闸），可以选择电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型或微机型的成套保护装置。

四川大学网络教育学院

专科生（业余）课程设计

题目调度自动化系统体系结构设计

办学学院四川大学电气信息学院

教学部汕头经济管理干部学校

专业电气工程及其自动化

年级07春

学生姓名XXX

学号XXXXXXXXX

2009年3月15日

调度自动化系统体系结构设计

摘要

电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用…………。

现代的调度自动化系统包括三种含义：

…………。

调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。

调度人员可以借此统观全局…………。

本次调度自动化体系结构设计，………，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。

关键词：

调度自动化体系结构设计

前言····················································5

第一章设计依据········································

第二章设计目标·······································

第三章设计原则·······································

第四章设计内容·······································

4.1电网结构······································

4.2调度自动化系统功能······························

4.3基准厂站布置···································

4.4基准厂站的主接线设计····························

4.5信息的组织原则································

4.6基准站信息的组织和信息量························

4.7调度中心主站计算机系统结构························

4.8调度自动化系统的技术指标···························

参考文献：

············································

附图：

附图1：

毕业设计基准A变电站主接线图

附图2：

毕业设计基准B变电站主接线图

前言

随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。

但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能出现各种异常情况，如:

自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。

　　为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方电网有限公司汕头供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。

该系统是………………。

第一章设计依据

　一、系统的技术特点

1.该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统……………。

　2.系统真正实现了“数据级监视报警”。

……………。

　3.系统具有良好的开放性，在网络环境下，与……………。

　4.在系统分析、设计和编码的全过程中，严格按照软件工程标准，采用……。

二、设计要求

1.按《地区电网调度自动化系统功能规范》规定的大型地调规模设计。

2.系统采用开放式结构，能在原有基础上进行再开发和升级，以满足电网8～10年发展的需要。

3.提供实时数据库、历史数据库和人机界面通用访问接口，满足进一步开发应用软件的需要。

4.SCADA数据采集的技术分析。

5.具有与MIS网的标准接口，可以向MIS网发送各种类型的实时和历史数据。

6.预留与负荷控制系统的标准接口，可与负荷控制系统对用户负荷进行协调控制。

7.具有向地调实时转发各种数据的功能。

8.满足变电站自动化、配网自动化系统接入功能。

9.系统总体达到国内先进水平。

三、系统总体设计及构成

　1.系统设计思想……

　2.系统构成……

3.系统硬件……

　4.核心监控管理系统……

5.多媒体报警信息发布系统……

6.WEB综合查询系统……

7.网上视频及控制系统…

8.电话语音查询系统……

9.虚拟RTU反馈系统……

10.数据库维护系统……

11.系统总体结构设计分析……

13.功能要求分析……

14.系统实施后的效果

　本次调度自动化系统体系结构毕业设计不涉及调度管理体制方面的内容，仅从技术的角度进行考虑，以毕业设计任务书作为设计依据，电网网络接线示意图如下：

35/10KV变电站

监控中心

图1电网结构地理拓扑图

第二章设计目标

新一代的电网调度自动化系统应考虑到Internet/Intranet技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以SCADA功能为基础，DA/DMS、AM/FM/GIS、MIS及其他子系统为扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。

①系统的硬件方面：

优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统工作站、服务器的硬件平台。

有条件的也可采用最新的RISC 或UNIX工作站系统。

②系统的软件方面：

调度自动化系统的操作系统采用新一代的Microsoft Windows NT/2000；数据库采用高性能的商用关系型数据库，如MS SQL Server，Oracle，Sybase等，使系统软件配置标准、规范；系统的输出形式采用Microsoft Office 的Excel 等优秀工具软件，使报表系统更加方便易用；软件结构采用网络分布式的客户/服务器模式。

本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深《电力系统调度自动化》知识的理解和结合学生工作实践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标：

⑴、充分理解现代调度自动化系统包括的含义；

⑵、熟悉调度自动化系统的功能；

⑶、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范；

⑷、掌握调度自动化系统的设计原则；

⑸、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则；

⑹、掌握调度信息的组织和信息量的估算；

⑺、掌握调度中心主站计算机系统的结构；

⑻、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标；

⑼、掌握电网结构分析的基本知识。

第三章设计原则

本次电网调度自动化系统体系结构设计必须遵循以下原则（本次毕业设计侧重系统的体系结构）：

（1）稳定性：

应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。

落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至导致系统无法发挥作用；

（2）实用性：

坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与MIS系统之间的信息共享；

（3）易维护：

系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能；

（4）先进性；

（5）可扩性；

（6）伸缩性：

根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选；

（7）灵活性：

组成系统的各功能模块，多数要能做到"即装即用"；

（8）安全性：

系统硬件采用冗余设计，保证系统的不间断可靠运行；由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。

（9）系统有统一的模块化电网描述数据库；

（10）系统必须能够进行高效的实时数据处理；

（11）系统要有友好方便的人机界面；

（12）系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文并茂；

（13）系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。

第四章设计内容

4．1电网结构

………………

4．2调度自动化系统功能

……………….

调度自动化系统的四级功能见下表：

调

度

自

动

化

系

统

功

能

第一级：

直接控制

1、运行参数的安全检测和控制

2、自动发电控制

3、运行安全的分析

4、无功和电压控制

第二级：

最优控制

1、经济调度控制

2、发电计划控制（水火电出力最优计划）

3、系统运行安全最优控制

4、负荷管理

第三级：

适应控制

1、短期负荷预测（发电计划控制）

2、系统能量管理

3、系统紧急控制

4、系统恢复控制

第四级：

综合控制

1、最优潮流控制

2、系统动态过程控制

3、系统可靠性控制

4、长期负荷预测（结构控制）

5、系统发展规划控制

6、总效益核算控制

4．3基准厂站布置

基准厂站的选择按照冗余度高、校核厂站数少的原则进行选择，随着无人值班变电站的普及和调度自动化系统对厂站信息可靠性要求的不断提高，一般要求冗余度r≥2，平均冗余度r-＞2,以满足提高可靠性的需求。

为便于方案比较，对电力网络中的各厂站编号如下：

基准厂站方案对比选择见下表：

方案编号

校核站

A、E、G

A、E、G、D

A、G、E、I

冗

余

度

平均冗余度（r-）

2.08

2.42

2.58

选择结果

备选

根据上表所示基准厂站选择方案比较结果分析，三个方案均达到了冗余度r≥2，平均冗余度r-＞2的可靠性需求,但结合基准站选择的判据是要求基准厂站量少，信息冗余度高，于是先择方案1和方案2被淘汰；方案3的基准站数有4个，即图中的A、C、E、I变电站，方案3作为本次体系结构毕业设计基准厂站布置的实施方案。

4．4基准厂站的主接线设计

根据毕业设计任务书内容所示，A、E两站的主接线基本情况如下表：

序号

项目

变电站A

变电站B

35KV出线路数

10KV出线路数

主变压器台数

备注

枢纽站

一般站

变电站电气主接线的设计和电气设备的选择以及动稳定、热稳定的校验在此不再赘述（学生本次课程设计题目为：

《发电厂电气部分》课程设计—降压变电所），基准厂站A和E的主接线图见附图：

⑴、毕业设计基准变电站A主接线图

⑵、毕业设计基准变电站E主接线图

4．5信息的组织原则

根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定：

4.5.1有人值班厂站的远动信息

………….

4.5.2无人（少人）值班厂站的远动信息

…………..

4．6基准站信息的组织和信息量

4.6.1结合上述设计规程，对本次毕业设计基准厂站遥测量、遥信量的设计如下：

毕业设计基准变电站A状态信息表

点号

遥测1

遥测2

点号

遥测1

遥测2

点号

遥测1

遥测2

UA110Ⅰ

UB110Ⅰ

IA6

IB6

P14

COSφ14

UC110Ⅰ

UAB110Ⅰ

IC6

IA15

IB15

UA110Ⅱ

UB110Ⅱ

COSφ6

IC15

Q15

UC110Ⅱ

UAB110Ⅱ

IA7

IB7

P15

COSφ15

UA10Ⅰ

UB10Ⅰ

IC7

IA16

IB16

UC10Ⅰ

UAB10Ⅰ

COSφ7

IC16

Q16

UA10Ⅱ

UB10Ⅱ

IA8

IB8

P16

COSφ16

UC10Ⅱ

UAB10Ⅱ

IC8

IA17

IB17

3U0110Ⅰ

3U0110Ⅱ

COSφ8

IC17

Q17

3U010Ⅰ

3U010Ⅱ

IA9

IB9

P17

COSφ17

HZ110

HZ10

IC9

IA18

IB18

IA1

IB1

COSφ9

IC18

Q18

IC1

IA10

IB10

P18

COSφ18

COSφ1

IC10

Q10

IA19

IB19

IA2

IB2

P10

COSφ10

IC19

Q19

IC2

IA11

IB11

P19

COSφ19

COSφ2

IC11

Q11

IA20

IB20

IA3

IB3

P11

COSφ11

IC20

Q20

IC3

IA12

IB12

P20

COSφ20

COSφ3

IC12

Q12

IA21

IB21

IA4

IB4

P12

COSφ12

IC21

Q21

IC4

IA13

IB13

P21

COSφ21

COSφ4

IC13

Q13

IA22

IB22

IA5

IB5

P13

COSφ13

IC22

Q22

IC5

IA14

IB14

P22

COSφ22

COSφ5

IC14

Q14

T1T

T2T

点号

遥信内容

遥信字1

绝缘110Ⅰ

绝缘110Ⅱ

绝缘10Ⅰ

绝缘10Ⅱ

母差110

母差10

1T轻瓦斯

1T重瓦斯

遥信字2

1T温度升高

1T温度过高

1T过负荷

2T轻瓦斯

2T重瓦斯

2T温度升高

2T温度过高

2T过负荷

遥信字1

厂变温度升高

厂变温度过高

厂变过负荷

厂变电压过低

厂变电压过高

直流电压过高

直流电压过低

直流屏异常

遥信字2

合闸开关1

合闸开关2

合闸开关3

合闸开关4

控制开关1

控制开关2

控制开关3

控制开关4

遥信字1

1QF位置

1QS位置

1QF差动

1QF过流

1QF过负荷

1QF后备

1QF备用

遥信字2

2QF位置

2QS位置

2QF差动

2QF过流

2QF过负荷

2QF后备

2QF备用

遥信字1

3QF位置

3QS位置

4QS位置

4QSD位置

3QF高频

3QF距离

3QF零序

3QF装置异常

遥信字2

4QF位置

5QS位置

6QS位置

6QSD位置

4QF高频

4QF距离

4QF零序

4QF装置异常

遥信字1

5QF位置

7QS位置

8QS位置

8QSD位置

5QF高频

5QF距离

5QF零序

5QF装置异常

遥信字2

6QF位置

9QS位置

10QS位置

10QSD位置

6QF高频

6QF距离

6QF零序

6QF装置异常

遥信字1

7QF位置

11QS位置

12QS位置

12QSD位置

7QF高频

7QF距离

7QF零序

7QF装置异常

遥信字2

8QF位置

13QS位置

14QS位置

14QSD位置

8QF高频

8QF距离

8QF零序

8QF装置异常

遥信字1

9QF位置

9QF过流

9QF过负荷

9QF后备

15QS位置

16QS位置

1TV异常

2TV异常

遥信字2

10QF位置

29QS位置

10QF差动

10QF过流

10QF过负荷

10QF电流一段

10QF电流二段

10QF装置异常

点号

遥信内容

遥信字1

11QF位置

30QS位置

11QF差动

11QF过流

11QF过负荷

11QF电流一段

11QF电流二段

11QF装置异常

遥信字2

12QF位置

17QS位置

18QS位置

单相接地

12QF电流一段

12QF电流二段

12QF电流三段

12QF装置异常

遥信字1

13QF位置

19QS位置

20QS位置

单相接地

13QF电流一段

13QF电流二段

13QF电流三段

13QF装置异常

遥信字2

14QF位置

21QS位置

22QS位置

单相接地

14QF电流一段

14QF电流二段

14QF电流三段

14QF装置异常

遥信字1

15QF位置

23QS位置

24QS位置

单相接地

15QF电流一段

15QF电流二段

15QF电流三段

15QF装置异常

遥信字2

16QF位置

25QS位置

26QS位置

单相接地

16QF电流一段

16QF电流二段

16QF电流三段

16QF装置异常

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