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，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1 0、I 01（35kV及 以上电压等级处短路点）、I 02 （610kV电压等级处短路点）、1必ish的短路电流值。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（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08级春指导教师 XXX学生姓名 XXX学 号XXXXXXXXX2010年4月11日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刖言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变电站主接线图刖 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：K35/10KV 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。 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UNIXX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）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1、运行参数的安全检测和控制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rN2,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123校核站A、E、GA、 E、 G、 DA、 G、 E、 I冗A233B222C222D343E223F233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rN2,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B135KV出线路数32310KV出线路数10104主变压器台数225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 一降压变电所），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、 毕业设计基准变电站E主接线图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J- P. 点号遥测1遥测2J-旦 点号遥测1遥测2J-旦 点号遥测1遥测21UA110 IUB110 I27IA6IB653P14COS 6 142UC110 IUAB110 I28IC6Q654IA15IB153UA110IIUB110II29P6COS6 655IC15Q154uc110 IIUAB110II30IA7IB756P15COS 6 155UA10 IUB10 I31IC7Q757IA16IB166uc10 IUAB10 I32P7COS6 758IC16Q167UA10IIUB10II33IA8IB859P16COS 6 168uc10 IIUAB10II34IC8Q860IA17IB1793U011013U110II35P8COS6 861IC17Q17103U010 I3U10II36IA9IB962P17COS61711HZ 110HZ1037IC9Q963IA18IB1812IA1IB138P9COS6 964IC18Q1813IC1Q139IA10IB1065P18COS 6 1814P1COS6140IC10Q1066IA19IB19JH 1=1.点号遥 信 内 容79遥信字1绝缘110 1绝缘110 n绝缘10 I绝缘10 n母差110母差101T轻瓦斯1T重瓦斯遥信字21T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80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481遥信字11QF位 置1QS位置1QF差 动1QF过流1QF过负 荷1QF后备1QF备用1QF备用遥信字22QF位 置2QS位置2QF差 动2QF过流2QF过负 荷2QF后备2QF备用2QF备用82遥信字13QF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24QF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83遥信字115IA2IB241P10COS 6 1067IC19Q1916IC2Q242IA11IB1168P19COS 6 1917P2COS6 243IC11Q1169IA20IB2018IA3IB344P11COS61170IC20Q2019IC3Q345IA12IB1271P20COS 6 2020P3COS6 346IC12Q1272IA21IB2121IA4IB447P12COS 6 1273IC21Q2122IC4Q448IA13IB1374P21COS6 2123P4COS6 449IC13Q1375IA22IB2224IA5IB550P13COS 6 1376IC22Q2225IC5Q551IA14IB1477P22COS 6 2226P5COS6 552IC14Q1478T1TT2T遥信字26QF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84遥信字17QF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28QF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85遥信字19QF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210QF 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7QS位置5QF高频 5QF距离 5QF零序5QF位 置8QS位 置5QF装置 异常8QSD 位置JH 1=1.点号遥 信 内 容86遥信字111QF 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212QF 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87遥信字113QF 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214QF 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88遥信字115QF 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216QF 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89遥信字117QF 位置27QS 位 置28QS 位 置单相接 地17QF 电 流一段17QF 电 流二段17QF 电 流三段17QF装置异常遥信字218QF 位置29QS 位置30QS 位置单相接 地18QF 电 流一段18QF 电流二段18QF 电 流三段18QF装置异常90遥信字119QF 位置31QS 位置32QS 位置单相接 地19QF 电 流一段19QF 电 流二段19QF 电 流三段19QF装置异常遥信字220QF 位 置33QS 位置34QS 位置单相接 地20QF 电 流一段20QF 电 流二段20QF 电 流三段20QF装置异常91遥信字121QF 位 置35QS 位置36QS 位置单相接 地21QF 电 流一段21QF 电 流二段21QF 电 流三段21QF装置异常遥信字222QF 位 置22QF 过 流22QF 过 负荷22QF 电 流一段37QS 电 流二段38QS 电 流三段3TV异常4TV异常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EB90X30点控制字1点信息字12点信息字2:32点信息字3233点信息字3334点信息字34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:bb功能码（OOH7FH）Bn字节遥测ib 7b 6b5b 4b 3b2b 1b0Bn+1b15b14b13b12b11b10b 9b8Bn+2遥测2b7b6b5b4b3b2b 1b0Bb15b14b13b12b11b10b9b8Bn+4校验码Bn+5说明： 、每个遥测信息字传送两路遥测量； 、bb0传送一路模拟量，以二进制码表示，b11=0时为正数，b11=1 时为负数，以2的补码表示负数； 、bi4=1表示溢出，25=1表示数无效。 、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:至模拟醇R7U1RTUn 椿浚图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，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:图3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人机联系系统包括以下内容：4.7.14电源和机房要求包括以下内容: 4. 8调度自动化系统的技术指标4.8.1调度端与远动终端、上下级调度端间的通信规约应符合有关标 准，在地调或尽可能的调度机构管辖范围内宜采用同一种远动规约。若在 调度范围内有其它远动规约时，可采用规约转换或其它方式解决。4.8.2数据采集、处理和控制类型4.8.3调度端应具备有毫秒级分辨率的内部日历时钟并能接收标准时 钟的对时命令。4.8.4远动技术指标4.8.5实时性指标4.8.6可靠性指标4.8.7与上级调度计算机数据通信通道4.8.8远动设备4.8.9远动终端主要技术指标4.8.10调制解调器技术指标4.8.11其它1、附录：附录1：毕业设计基准变电站A主接线图附录2：毕业设计基准变电站B主接线图2、参考文献：（1）刘键，倪建立，邓永辉：配电自动化系统，中国水利水电出版社，1999；（2）同向前，于键明，苏文成：供电技术，机械工业出版社，1995；（3）黎连业：网络工程与综合布线技术，清华大学出版社，1997；（4）丁梳山，南俊星主编：微机保护与综合自动化系统，中国水利水电出版社，2002；（5）周杰娜：现代电力系统调度自动化，重庆大学出版社，2002；（6）中华人民共和国电力行业标准，电网调度自动化系统运行管理规程，DL 516-93；（7）中华人民共和国电力行业标准，地区电网调度自动化设计技术规程，DL5002-91；（8）中华人民共和国电力行业标准，电力系统调度自动化设计技术规程，DL 5003-91；（9）中华人民共和国电力行业标准，地区电网调度自动化功能规范，DL/T 550-94；（10）中华人民共和国电力行业标准，35110KV变电所设计规范，GB50059-92；（11）中华人民共和国电力行业标准，3110KV高压配电装置设计规范，GB50060-92。主结线端面图