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1、四川大学网络教育专升本四川大学网络教育（专升本） 电气工程及其自动化专业课程设计大纲 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 “电力系统调度自动化”、“发电厂电气部分”和“电力市场”三门 专业课的课程设计，以供学生选择。 “调度自动化及信息管理系统”程设计教学大纲 县级调度自动化系统的结构功能设计本大

2、纲主笔人：滕欢 周步祥 一、课程设计的目的 通过本课程设计，使学生能够对调度自动化系统的体系结构有一个感 性认识，通过查阅资料，了解调度自动化系统设计的国家标准，掌握调度自动化系统的基本功能、硬软件结构、技术指标。 二、课程设计要求 （1） 范围：包括厂站RTU、主站计算机系统及其通信通道； （2） 内容：设计基本功能、硬软件结构、技术指标； 三、设计报告 （1） 设计名称、目的、作用 （2） 设计基本要求 （3） 设计过程及结果（设计图纸） （4） 结论 （5） 参考资料 “电气设备”课程设计任务及指导书 本大纲主笔人：李长松 一、 课程设计的目的 本课程设计是在电气设备课程教学过程中进行的

3、，是电气设备课程的课堂讲授、课程设计及生产实习三大教学环节之一。通过该课程设计，目的是使学生达到： 理论联系实际，巩固电气设备课程的理论知识； 培养工程计算、独立分析和解决问题的能力； 树立工程观点，初步学习和掌握发电厂和变电所电气部分设计的基本方法，获得计算、分析和解决问题的能力的训练。 二、 课程设计的依据 整个课程设计应根据设计任务书和国家现行的有关政策和已颁布的设计技术规程、规范进行。 三、 课程设计的内容 本课程设计不是发电厂电气部分的全面设计，大体只相当于实际工程电气一次部分初步设计的内容，其中一部分可达技术设计的要求深度。具体设计内容如下： 对原始资料的分析 包括本工程情况、电力

4、系统情况、负荷情况以及环境条件等。 电气主接线的设计 包括各级电压接线方式、主变压器的选择；不同可行方案的技术经济比较及最终方案的确定。 短路电流的计算 在确定的主接线方案中，按电器设备选择的需要选定短路点，计算各个支路I 、I（35kV及 0.1 0以上电压等级处短路点）、I（610kV电压等级处短路点）、I及i的短路电流值。 sh 0.2 主要电器设备的选择 包括全厂的主变压器、断路器、隔离开关、电抗器、母线、电缆、电压互感器、电流互感器、绝缘子、熔断器。选择电器时，应参考最近的产品目录，选出我国目前生产的设备。 四、 课程设计的成果 1. 设计说明书 应分以下各章： 总论：说明设计依据和

5、原始资料分析 电气主接线的设计：可行方案及其技术经济比较及最终方案 短路电流计算：计算依据、计算方法和计算结果表 2. 设计图纸 电气主接线图 其它（由指导教师指定） 四川大学网络教育学院 本科生课程设计 （业余） 调度自动化系统体系结构设计题 目 四川大学电气信息学院办学学院 教学部 汕头经济管理干部学校 专 业 电气工程及其自动化 08年 级 级春 指导教师 XXX XXX 学生姓名 号XXXXXXXXX 学 2010 日11月4 年调度自动化系统体系结构设计 学生：XXX 指导教师：XXX 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

6、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 电网结构 4.1 调度自动化系统功能 4.2 基准厂站布置 4.3 4.4 基准厂站的主接线设计 信息的组织原则 4.5 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

7、 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

8、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 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。1.2.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810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

9、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 反馈系统RTU虚拟9. 数据库维护系统10. 系统总体结构设计分析11. 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

10、示意图如下： 35/10KV 变电站 1 监控中心 K 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。 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。 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

11、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： 、充分理解现代调度自动化系统包括的含义； 、熟悉调度自动化系统的功能； 、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范； 、掌握调度自动化系统的设计原则； 、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选

12、择的方法和原则； 、掌握调度信息的组织和信息量的估算；、掌握调度中心主站计算机系统的结构； 、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标； 、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）

13、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

14、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 41电网结构 42调度自动化系统功能 . 调度自动化系统的四级功能见下表： 1、运行参数的安全检测和控制 调2、自动发电控制 第一级： 直接控制3、运行安全的分析 度4、无功和电压控制 1、经济调度控制 自2、发电计划控制（水火电出力最优计划） 第二级： 最优控制 、系统运行安全最优控制3 动 4、负荷管理 1、短期负荷预测（发电计划控制） 化 2、系统能量管理第三级： 适应控制 、系统紧急控制3 系 、系统恢复控制4 、最优潮流控制1 统 2、系统动态过程控制 、系统可靠性控制3 第四级： 功 综合控制 、长期负荷预测（结构控制

15、）4 、系统发展规划控制5能 、总效益核算控制643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-2,，平均冗余度r以满足提高可靠性的需求。高，一般要求冗余度r2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 1 2 3 A、G、D 、G、G 、E、 校核 站I EA、EA、3 A 2 3 2 2 B 2 2 C 2 2 3 4 D 3 冗3 2 E 2 3 3 2 F G23232H2433I21J12K222L22平均冗余2.582.422.08备备备

16、选择结 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-2的可靠性需求r,但结合基准站选择的判据是要余度r2，平均冗余度求基准厂站量少，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。 44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 2 3 1 35KV出线路数 10 3 10 10KV出线路数 2 2 4 主变压器台数一般站 5 备注枢纽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

17、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： 、 毕业设计基准变电站A主接线图 主接线图E毕业设计基准变电站 、 45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 . 46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 1 UA UB 27 IA6 IB

18、6 53 P14 COS14 110110IB15 54 IA15 28 UC UAB 2 IC6 Q6 110110Q15 55 6 29 P6 IC15 COS 3 UAUB 110110COSP15 IA7 56 30 4 15 IB7 UCUAB110110IB16 5 57 31 IA16 UBQ7 IC7 UA1010Q16 UCIC16 7 32 58 P7 UAB 6 COS1010UA59 COS16 P16 IB8 UB7 33 IA8 1010UC60 34 IA17 8 IC8 UABIB17 Q8 10103U0P8 9 COS8 61 3U035 IC17 Q17

19、1101103U036 IA9 3U062 IB9 P17 17 COS10 1010HZ HZ63 IC9 37 IA18 11 Q9 IB18 10110IB1 P9 38 COSIA1 IC18 12 9 64 Q18 Q1 39 IA10 IB10 65 P18 COS13 18 IC1 1 COSP1 IB19 IA19 66 Q10 IC10 40 14 15IA2IB241P10CO1067IC19Q19COP19IB1116IC219Q24268IA11IB20IA20IC11CO2691743P2Q11Q20P1170IB3IA31144IC20CO18COIA12IC371

20、4519IB12P20Q320IB21IA21204672IC12COP33Q12Q21IC21P124721IB41273COIA4COIA1348Q4P21IB13IC4227421IB22IC1375P4Q13IA2249CO423Q22IC22P1376CO24IA5IB55013COP22IA1425IC5Q577IB145122P5CO526IC14Q14527821T 点 1母110母101重瓦绝11轻瓦1绝11绝11绝79 222重温2温1过轻2温11温2过负升升过过 1 直流屏异厂变温厂变过直流电厂变温厂变电直流电厂变电常 度升高 负荷 压过高 度过高压过高 压过低压过低 8

21、0 遥 信 字 2 合闸开合闸开控制开合闸开控制开关合闸开控制开控制开1 4 关3 关关4 关1 3 关关2 关2 遥 信 字 1 位差1QF过负1QF1QF1QS位置 1QF过流 1QF后备 1QF备用 1QF备用 置动 荷 81 遥 信 字 2 位2QF2QF过负差2QF2QS位置 2QF过流 2QF后备 2QF备用 2QF备用 荷置动 遥 信 字 1 4QSD位4QS位位3QF3QF装置 3QF零序高频3QF 3QF距离 3QS位置 异常置置 置 82 遥 信 字 2 装置6QS6QSD4QF位位位4QF5QS位置 4QF高频 4QF距离 4QF零序 置 置 异常 置 1 字 信 遥83

22、 5Q8Q8QS5Q装零距5Q5Q高5Q7Q位异 2装6Q6Q10QS10Q9Q位6Q高6Q距6Q零异 111Q12QS12Q装7Q7Q7Q高7Q距7Q零异84 214QS8Q装8Q13Q14Q8Q高8Q距8Q零异 115Q16Q9Q9Q1T异2T异9Q过9Q后负85 210Q10Q10Q10Q29Q10Q10Q10Q置异负流二流一 点 111Q11Q30Q11Q11Q11Q11Q11Q置异流二负流一86 遥 信 字 2 装置单相接12QF18QS17QS位位12QF电12QF电位12QF电12QF 地 流三段异常 置置 流一段置流二段 遥 信 字 1 装置13QF位19QS位20QS电13Q

23、F13QF单相接电13QF13QF电位置地 流一段 置置流三段 流二段 异常87 遥 信 字 2 位21QS22QS14QF电电14QF装置14QF位位单相接14QF电14QF 流二段 置 置置 流一段异常 流三段地 遥 信 字 1 位15QF电15QF单相接位位23QS24QS装置电15QF电15QF15QF置置置流三段 流二段 地 流一段 异常88 遥 信 字 2 位16QF16QF电16QF单相接16QF电位位25QS26QS电装置16QF 流一段置 流二段异常 流三段 置 置 地遥 信 字 1 位17QF装置17QF位27QS位28QS电单相接电17QF17QF电17QF89 异常置

24、置 置 地 流一段 流二段流三段 2 字 信 遥18Q29Q30Q单相18Q18Q18Q18Q装异流二流一流三 1装32Q19Q单相31Q19Q19Q19Q19Q流二异流三流一90 220Q20Q20Q装20Q33Q20Q34Q单相流一异流三流二 121Q装36Q21Q单相21Q21Q21Q35Q异流三流一流二91 222Q38Q22Q22Q37Q22Q3T异4T异流二负流三流一段 毕业设计基准变电站E状态信息表 . 4.6.2帧格式的设计及信息流量的估算 、 对于CDT规约，RTU按照更新周期循环不停地一帧一帧地向主站传送信息，每一个周期，传送一帧信息，这一帧信息包括了该厂站所有的遥测量和遥

25、信量。 帧结构由同步字开头，控制字和信息字组成，信息字的数量依实际需要设定，帧长度可以改变。帧结构通常如下： 同步字 EB903 控制字点 0信息字点1 1 信息字2 点2 ： ： 信息字32 32点 3信息3信息33 其中，第一点到第32点为遥测信息，共64路；第33点到第34点为运行信息，共32路。 遥测信息字的格式如下所示： b b 07 B字节 功能码（00H 7FH） n bb bB b b b bb n+1104567231 遥测 B b bb bbb b bn+291110151214138 bb b b b bb bBn+3743601522 遥测 bbb bbb Bb bn+

26、414912111310815 B 校验码 n+5 说明： 、每个遥测信息字传送两路遥测量； 、bb传送一路模拟量，以二进制码表示，b=0时为正数，b=11101111时为负数，以2的补码表示负数； 、b=1表示溢出，b=1表示数无效。 1514、每个信息字由6个字节，共48位二进制位。 遥信信息字的格式如下所示： 4.7调度中心主站计算机系统结构 目前调度中心的计算机系统多采用多机分布式系统，结构如下图： 图2 系统配置图 分布式系统结构主要完成以下功能： 4.7.1系统特点 4.7.2效益分析 . 4.7.3 计算机系统配置原则 . 4.7.4 计算机选型原则 4.7.5随着电力系统的发展

27、，进行科学管理所需信息增多，对于电力系统。主要有办公数据和事故记录数据及生产运行数据这三类信息构成；信息管理系统可采用拓扑结构。在电力局内部有一个文件服务器。系统为整个公司服务，内部存储各个科室的信息以及各种数据。调度数据则通过网桥机传送到服务器中，网桥机同时还负责事故的分合报警。 4.7.6 计算机中央处理器平均负荷率在电网正常运行时任意30min内宜小于40%，在电网事故情况下10s内宜小于60%。 4.7.7计算机应配置与上级调度计算机进行数据通信的接口。 4.7.8 应配置用于系统维护、程序开发的程序员终端和打印机各一台。 4.7.9 根据远动终端和信息传输方式对通道的技术要求，配置必要的通道接口，并提出对通道数量、质量的要求。 4.7.10 计算机系统硬件包括以下内容： . 4.7.11电网调度自动化系统及信息管理系统的开发平台构成有： 调度中心机 网桥机 公司服务器 HUB 路由器 MODEM 局 办 生 用 财 多 供 供 供 公 电 电 电 所 所 所 长 室 产 电 务 经 1 2 n 整个地区电网调度自动化系统及信息管理系统体系结构图 3 图 4.7.12计算机系统软件包括以下内容：. 4.7.13人机联系系统包