毕业设计（论文）

开 题 报 告

题 目。。。水电站电气一、二次设计

专 业 电气工程及其自动化（电力） 班 级 。。。

学 生

指导教师

年

一、 毕业设计(论文)课题来源、类型

本课题是。。。水电站电气一、二次设计，来源于生产实际，属于工程设计类论文。

二、 选题的目的及意义 我国水电资源丰富，但是与发达国家的水电开发程度相比，我国水电开发程度还比较低。水电是可再生、清洁、廉价电源，满足经济和社会的可持续发展，因此我国必须加快水电的开发。 电力行业是一切经济活动的支柱。随着国家经济的快速发展，能源需求大幅增长，国家加大了电网建设的投资力度。

对于电气工程及其自动化专业的学生,通过本次毕业设计，对于掌握机电设备及结构有了一定认知。根据给定条件，初步设计出水电厂的电气一次主接线图，高低压配电柜，自动化控制柜及电气设备原理图，并进行了设备选型。达到可以用PLC对LCU柜进行简单的编程。加深了对发电机，变压器，断路器等的认识，尤其将来从事和水电站电力系统有关的工作的同学来说,选择水电站电气一、二次设计作为毕业设计,有助于巩固和增强对本专业主干课程的理解和应用，树立工程观念，培养电力网设计规划的能力。对将来走向工作岗位有很大的实用性。

三、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势

1.水电开发现状

60年来中国水电建设成绩斐然, 但总开发率仍然很低, 且东西差距极大。全国平均开发率以规划数计, 装机总量约开发14 %, 以电量计则不足10 % 列在世界第80 位以后, 不仅远不及发达国家, 还排在很多发展中国家如印度、越南、巴西、埃及?之后,这与中国是发展中大国的地位极不相称, 也有悖于可持续发展的原则, 不利于环境的改善.水电总开发率低的原因, 在于西部主要资源省的开发率低下. 以大中型装机容量计, 西藏的大中型水电尚未开发, 新疆开发率约为3 %, 重庆为4 %, 作为水电资源第一大省的云南, 开发率也不过4 % , 四川略高, 约为8 % . 东中部的水电资源有限, 开发率较高. 除黑龙江省因国际界河暂时难以开发外, 19 个省、市、区的大中型水电平均开发率( 含在建项目) 约63 %. 其中辽宁、吉林、湖北、河南四省的水电开发率已高达80 % 左右. 东部未开发的大型项目除国际界河外只剩下黑龙江省的毕拉河口( 25. 5 万kW) 、尼尔基( 25 万kW) 、浙江的滩坑( 60 万kW) 、大均( 46 万kW) 和福建的街面( 30 万kW) 等5 个水电站, 共186. 5 万kW. 因此21 世纪, 水电的发展要结合国家西部大开发的战略部署, 大力开发西部水电, 并在东部受电区配置适量的抽水蓄能电站, 以实现资源的优化配置和电源结构的合理调整。

从长远看, 西部各省、区、市能输出水电的主要是云、藏、川、青四省区, 近期鄂、黔、桂三省也可以根据自身的经济发展和开发情况适当输出。

1.1 发电机

1867年，德国发明家西门子对发电机进行了重大改进，制成了电磁铁式发电机，电磁铁式发电机室用电磁铁代替永久磁铁，使磁力增强，能产生皮克希的发电机所远不能相比的强大电流。

我国自行研制电力变压器始于19xx年。在上世纪50年代以前主要采用欧美技术,50年代后前苏联的技术在我国电力变压器的发展中起主导地位,变压器制造全面仿苏,这一过程客观上推动了电力变压器技术的成长。 随着社会的发展，出现了多种类型的发电机，如直流发电机，交流发电机，柴油发电机，汽油发电机，同步发电机，异步发电机，汽轮发电机，水轮发电机，风能发电机，新型水冷式交流发电机等。尽管发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应原理。发电机室把其他形式的能量转化为电能的机械设备，在科学技术不断发展的今天，发电机在工农业生产，国防及日常生活中有广泛的用途。

我国目前仍然依然以燃煤为主进行火力发电，不但要消耗大量的能源，还造成很大的环境污染。要落实能源的可持续发展和环境保护战略，就要研发先进的发电设备，研制出新型的发电机。据载，中国国家纳米科学中心海外主任王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换为电能，研制出了世界上最小的发电机——纳米发电机，它可以有效地将机械运动能（如人体的运动，肌肉的伸缩，血压的变化等），震动能（如声波或超声波等）以及水压能（如人体内体液或血液的流动，血管的收缩于舒张甚至是自然界其他任何液体或血液的流动）转化成电能提供给纳米器件。我们期待纳米发电机未来能在生物医学，国防和人民生活中有广泛的应用。

1.2 变压器 电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。

(1)电力变压器品种 ①配电变压器

我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的；进入20世纪90年代，干式变压器在我国才有了很快的发展。

a.油浸式配电变压器

S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器。为了使变压器的运行更加完全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，从而提高了变压器的可靠性。目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。

b.干式变压器

干式变压器由于结构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点，我国从20世纪50年代末即已开始生产，但近10来年才开始大批量生产。干式变压器种类很多，主要有浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器两类。 ②箱式变压器 箱式变压器具有占地少，能伸入负荷中心，减少线路损耗，提高供电质量，选位灵活，外形美观等特点，目前在城市10Kv、35kV电网中大量应用。我国目前所使用的箱式变压器，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分，前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。目前有些厂家，已将卷铁心变压器移置到箱式变压器中，使箱式变压器体积和质量都有所减小，实现了高效、节能和低噪声级。

③高压、超高压电力变压器目前，我国已具备了110kV、220kV、330kV和500kV高压、超高压变压器生产能力。超高压变压器的绝缘介质仍以绝缘油为主，根据电网发展的需要，变压器的生产技术正在不断提高。SF6气体绝缘高压、超高压变压器正在研究开发。

(2)制造水平总体讲，我国电力变压器技术处于国际20世纪90年代初的水平，少量的处于世界20世纪90年代末的水平，与国外先进国家相比，还存在一定的差距。

铁心材料20世纪70年代，武汉钢铁公司在引进消化吸收日本冷轧硅钢片制造技术生产冷轧硅钢片的基础上，于20世纪90年代又引进了日本高导磁晶粒向冷轧硅钢片（HI-B）制造技术，制造出了节能效果更好的电力变压器铁心材料。但是由于产品数量不能满足需求及生产工艺两方面的问题，仍然要从日本、俄罗斯以及西欧等国进口部分冷轧硅钢片。在研制配电变压器铁心用非晶合金材料方面，我国于20世纪90年代初曾由原机械部、原冶金部、原电力部、国家计委、国家经贸委、原国家科委组成了专门工作组，对非晶合金铁心材料和非晶合金铁心变压器的设计和制造工艺开展了深入研究，研制的非晶合金铁心材料基本达到原计划指标的要求，并于19xx年试制出电压10kV、容量160～500kVA的配电变压器，经电力用户试用表明，基本达到实用化的要求。

但对非晶合金材料制造工艺仍需进一步改进，才能达到批量生产的要求。19xx年，上海置信公司引进了美国GE公司的制造技术，用美国非晶合金材料生产了非晶合金铁心变压器，目前已能生产电压10kV、容量50～2500kVA、空载损耗34～700W之间、负载损耗在870～21500W之间的非晶合金铁心变压器，而且已将此种材料应用于环氧树脂干式变压器上，进一步促进了我国非晶合金铁心变压器制造水平的提高。我国已有一些变压器厂家应用引进非晶合金材料铁心制造出的产品投入电网运行。

工装设备20世纪80年代以前，我国变压专用设备技术水平，整体上是比较低的，除绕线设备有专业生产厂生产外，其余绝大部分都是企业自制的比较简单的设备，只有少数几家有简易的铁心加工纵剪线。进入20世纪80年代变压器行业开始引进国外先进的专用关键设备，如铁心纵剪线、低频电热燥系统等。到20世纪90年代，由于干式变压器的大力推广，引进了一批环氧浇注设备和箔式绕线机，几个大型生产厂还引进了绝缘件加工中心，使我国变压器生产工装装备水平大大提高。国内一些专用设备厂家经过消化吸收，也开发了纵、横间生产线等专用设备，这些国产专用设备，其功能及主要技术参数基本达到或接近国际水平，对保证我国变压器产品量，提高变压器的技术性能，提高生产效率起到了至关重要的作用。

变压器工艺设计近20年，对110kV及以下电压等级的油浸变压器进行了不少优化设计，已逐步取代了64、73、79、86等标准，目前推行的是20世纪90年代后期的99标准，形成了节能变压器的新系列，使各种损耗进一步降低， 替代了高能耗产品的生产。19xx年国家又进一步明确，在电网中运行的64系列、73系列老旧变压器必须淘汰更新，按19xx年标准生产的S7型变压器也必须停止生产。1998～20xx年的城乡电网建设改造中大力推行的S9型配电变压器，符合19xx年国家标准。20xx年开始，在两网建设改造中还使用了卷铁心变压器。 在干式变压器中，在自主开发的基础上，引进了德国、瑞士、意大利、葡萄牙等国多家公司的有关10kV、35kV干式变压器系列的设计、制造等多种技术，并早已批量生产10kV、35kV干式变压器，目前可生产最高电压等级为110kV、单相容量为1.05万kVA的干式变压器，产品质量已达到引进的国外同类产品的技术水平。

在高压、超高压设计方面，除开展了科技攻关、自主开发外，在进入20世纪80年代以来还先后引进了日立、东芝、ABB、三菱、西门子等公司的制造技术。目前在超高压500kV变压器制造中，从最初的大部分依赖进口，发展到如今可与进口产品具有相当竞争能力的产品。随着三峡工程的建设需要，引进的西门子公司变压器制造技术，在三峡水电站左岸应用的84kVA三相变压器制造中，我国已同外商合作，每台承担30%左右的制造份额；对于西门子公司设计、制造技术的关键部分已能完全掌握，三峡右岸所用变压器的制造，应用西门子技术，要求做到由国内承制，为参加投标创造了条件。

1.3计算机监控系统

随着微处理机技术和局域网络技术的发展，计算机已深入工业生产过程的各个领域；同时由于越来越多、越来越大的水电工程开发，迫切需要更为先进和可靠的控制系统去操作日趋复杂的控制设备，前者为后者提供了丰富的软硬件基础，后者为前者的充分结合提供了具体的对象。由此便产生了当代的水电厂计算机监控系统[7]。 从我国水电厂自动化发展概况来看，分析我国水电厂自动化技术发展的过程，以及水电站自动化面临的机遇与挑战是与计算机的监控技术密不可分的。 当今水电站计算机监控系统的模式：以计算机在控制中的作用划分，可分为计算机辅助监控系统(CASC)，以计算机为基础的监控系统(CBSC)，计算机和常规设备并存的监控系统(CCSC)；以控制的方式划分，有集中式监控系统，功能分散式监控系统，分层分布式监控系统，全分布全开放式监控系统。而可编程序控制器则是必不可少的：可编程序控制器以其高可靠性和灵活性深受用户欢迎。 机组LCU是监控系统中的基础和核心部分。

1. 监测、监控

早期的自动化产品体积庞大, 性能不够可靠, 质量不够稳定, 只能用来实现监测、测量。随着电子应用技术的发展, 自动化产品的性能不断提高、质量不断稳定, 可以逐步实现各种控制功能, 进而实现全面的监控功能。

以单功能微机装置集成系统为例, 每个微机装置具有不同的、特定的功能, 如有的微机装置专门采集开关量, 有的微机装置专门采集模拟量, 有的微机装置专门进行控制操作。这类系统在分布方式上进行了一些有益的试验, 但从模式上看还不能算是很成熟的系统[6]。

为了检修维护的方便, 以发电机组为单元, 将数据采集与控制集成到一台计算机或可编程逻辑控制器( PLC, 早期的PLC 有GE 系列6 型) 中, 构成了现地控制单元( LCU) 。LCU 无法直接接入以太网,而且计算机非常昂贵, 不能使每台LCU 都配备CPU 接入以太网, 只能将计算机作为前置机。这时的系统采用专门的计算机, 在应用网络上已跨出了一大步, 但相应的国际标准还不完善, 尚不能形成理想的开放系统环境。

2. 常规控制、计算机监控

在20 世纪70 年代及以前, 水电站各种设备的控制操作以常规控制逻辑加人工技能来实现, 这种控制操作方式被称为常规控制方式。到了80 年代,开始使用计算机系统为控制手段, 由于受各方条件的限制, 水电站设备的控制仍然以常规控制方式为主, 计算机监控系统为辅。到了90 年代, 随着计算机监控技术的不断成熟, 计算机监控系统大有取代常规控制方式的趋势, 但各方面对计算机监控系统的认识不同, 多数主张以计算机监控系统为主, 以常规控制设备为辅。事实上, 在以计算机监控系统为主的时代, 常规控制方式只是在水电站投产试验时发挥了一定的作用, 而在以后的运行过程中, 常规控制设备基本上处于闲置状态, 没有发挥多少作用, 而且由于长期不操作, 值班人员对常规设备也越来越生疏, 不敢再使用。因此, 水电站各种设备的控制操作已完全依靠计算机监控系统, 只是为确保水电站自动化的可靠性, 对于十分重要的控制操作配备以常规手动部件作为备用, 如紧急停机等。

3. 辅机控制

励磁和调速系统是水轮发电机组的核心控制部分, 对机组和电网的安全稳定经济运行起着至关重要的作用。励磁系统通过对磁场能量的有效控制,调节机端电压, 优化无功控制, 保障发电机组安全运行; 调速系统通过对水轮机输入能量的有效控制, 调节机组频率, 优化有功控制, 保障水轮发电机组安全稳定运行。

1985 年, 南瑞的前身水利电力部南京自动化研究所研制成功国内第1 套微机型水轮机调速器和第1 套微机型发电机励磁设备, 并投入应用。随后, 以微机为主控制器的调速器和励磁设备在国内水电站建设中逐步得到推广应用, 大大提高了水轮发电机组对电网的响应速度, 对电能质量的提高起到了较好的作用。

目前, 中国具有自主知识产权的调速器和励磁设备已具备国际先进水平, 并成功应用于巨型水轮发电机组, 为经济建设发挥了积极的作用。

4. 开放式系统

水电站自动化是从单个测控装置发展起来的,由于技术条件的限制, 各种测控装置无法互联, 或者只能用各个生产厂家专门的方式进行互联, 构成专用的监控系统, 由于测控装置之间的信息无法共享,其发挥的作用也十分有限。随着计算机技术、网络技术的发展, 计算机应用软件越来越复杂、庞大, 软件开发的投入也越来越大, 为使这些资源不仅能在一家公司制造的计算机上运行, 也能在另一家公司制造的计算机上运行, 形成了一系列的开放系统标准, 如TCP/ IP, POSIX,SQ L, ODBC, JDBC, OPC 等。基于开放系统的分布式计算机监控系统具有通用性和移植性, 监控系统的软件可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上。开放系统为水电站计算机监控系统的发展提供了强有力的支撑, 也为水电站自动化的进一步发展作出了贡献。

城市远方计算机监控系统的出现, 以计算机技术、通信技术、信息技术为基础, 其体系结构与流域梯级集控计算机监控系统十分相似, 所不同的是, 该系统面向的水电站可能在同一个流域上, 也可能不在同一个流域上, 可能只有1 个水电站, 也可能有多个水电站; 功能上也有较多不同, 没有流域梯级的经济调度运行功能。有的城市远方计算机监控系统实现当地水电站的无人值班, 有的实现电力营销。虽然实现城市远方计算机监控系统的目的不同, 但实际上该系统就是当地计算机监控系统的延伸。因此, 城市远方计算机监控系统的应用主要考虑解决远距离信息传输的问题, 而远距离传输技术在通信领域早已得到解决, 只要处理好当地计算机监控系统与远方计算机监控系统的控制权问题, 就能实现城市远控功能。

南瑞的SSJ3000 型NARIACCess、NC2000 系统及水科院的H9000 型系统等就是这个时期典型的基于开放系统的计算机监控系统, 引领了国内计算机监控系统的发展潮流。

1.4继电保护

随着经济和社会的快速发展，电力系统的规模和容量也随之不断扩大。电力系统主要由发电机、变压器、母线、输配线路及用电设备等组成。电力系统中经常发生一些危险故障，而这些故障可能会发展成事故，使整个电力系统或其中部分系统的正常工作遭到破坏，造成对用户少送电、停止送电或电能质量降低等现象，因而对电力系统进行继电保护就显得尤为重要[2]。

自从由杨奇逊教授主研的第一套微机线路保护装置在河北马头电厂投入运行以来, 微机继电保护的发展已经历了年的历史, 在我国, 微机继电保护的发展大体上经历了三个阶段, 第一阶段为以单的硬件结构为主, 数据采集系统由逐次逼近式的芯片构成, 硬件及软件的设计符合我国高压线路保护装置的“ 四统一”设计标准, 其代表产品为一、一型微机高压输电线路保护装置,

第二阶段为以多个单片机构成的多硬件结构为主, 数据采集系统为电压一频率转换原理的计数式数据采集系统, 硬件及软件的设计方面吸取了一型微机保护装置的成功运行经验, 针对型保护存在的问题进行了改进, 同时, 利用多的特点, 强化了自检和互检功能, 使硬件故障可定位到插件, 对保护的跳闸出口回路, 具有完善的抗干扰措施及防止拒动和误动的措施, 其代表产品为一、一型微机高压线路保护装置和南瑞继电保护工程公司研制的一系列保护装置, 第三阶段为以高性能的位单片机构成的硬件结构为主, 具有总线不引出芯片, 电路简单的特点, 抗干扰能力进一步加强, 完善了通信功能, 为变电站综合自动化系统的实现提供了强有力的环境, 其代表产品为四方公司研制的及系列保护装置。十年来, 微机继电保护的研究方向侧重于高压输电线路保护方面, 目前在全国各大电力系统中投入运行的微机线路保护装置已超过一千套, 主要产品为华北电力大学研究的一系列产品和电力部电力自动化研究院研究的一系列产品[12]。

随着电力系统的飞速发展，对继电保护提出了新的发展要求。电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展，这几种技术的融合又为继电保护技术的快速发展注入了新的活力。因此，在这种环境下，继电保护技术的发展条件得天独厚，历经40 余年的时间里完成了跨越式的发展。随着微机保护装置的深入研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多重要的理论成果。可以说我国从20世纪90 年代开始，继电保护技术进入了微机保护的时代[13]。

水电站的水轮发电机保护有差动、横差、负序电流保护、定子绕组和励磁回路一点接地保护、过电压、过负荷保护等。以上都要通过电流互感器、电压互感器等感应元器件, 反应被保护电力系统及设备的电流和电压的信息。微型机保护系统由三大部分构成(1)模拟量输人系统 ,(2)CPU主系统, （3）开关量输人/ 输出系统。若想通过微型机实现对机组的继电保护, 首先需要从被保护电力系统的电流互感器, 电压互感器等变换器上取得信息, 模拟信号是由系统电流和电压组成, 一次模拟量非常大, 变换器可将信号降到一定的数值, 通常最大为12V , 电压形成回路是将被保护元件工作状态的交流电压, 电流及其相位转换成适当的直流信号, 提供给直流继电器, 它是由中间电压变换器 、中间电流变换器 、中间电抗变压器构成。采样保护电路(S/H )测量模拟输人量在该时刻的瞬时值, 并在模拟---数字转换器进行转换的期间内保持其输出不变,而后模/数转换器(A/D) 将离散点上的模拟信号变换成计算机所需的数字信号, 通过微机接口传递给计算机CPU。数据均被保留在随机存储器RAM中, 以上这些操作都包含在膜拟量输人系统中, 即数据采集系统[8]。

输人系统的开关有两种, 一种是在装置调试时用的或运行中定期检查装置用的键盘接点及切换装置工作方式用的转换开关等, 另一种接点是经过端子排引人微机保护装置的, 如转换开关以及其它保护装置和操作继电器的接点等。开关量输出系统也是通过系统软件控制其回路来实现的。计算机的软件是根据A/D转换器提供的输人电气量的采样数据, 算出如电压、电流等的有效值和相位以及视在阻抗, 由这些被保护电气量的数值, 可以设计各种不同原理的保护, 最基本的算法如采样定理、正弦曲线拟合法, 付氏算法等。经滤波的数据应计算二次量, 如差动保护需要计算动作电流和制动电流, 将这些二次量和各项预定的继电器特性进行比较, 由继电器整定程序把这些特性输人计算机[11]。

微型机继电保护在其软件程序的控制下, 有很强的抗干扰和防止误动作的能力,并可进行综合分析实现自动纠错, 所以有很高的可靠性。计算机的软件程序是可编程序, 根据需要可较容易地进行程序的修改, 还可组成不同的继电器, 因此它的灵活性也很大。在维护调试方面比较起整流型和晶体管继电保护装置, 微型计算机的继电保护有无可比拟的优越性, 大大减少了维护调试的强度和时间, 只要检验微机硬件是否完好就可以了。软件程序只要设计无误, 就可达到应有的要求。微型计算机的价格一直在下降, 并能实现多种功能, 使它在经济方面优于继电器, 另外微机还有利于系统的相互联系, 易于获得附加功能的优点[10]

关于无人值班( 少人值守)

无人值班是水电站运行管理和自动化技术水平的标志。无人值班相对于有人值班而言, 就是要求计算机监控系统来完成值班人员日常的工作, 包括定时巡视运行设备、记录各设备有关参数和相关事件、按操作票形式进行设备的正常操作、发生事故或故障时进行反事故处理、采取有效措施防止事故扩大等, 实现比有人值班更迅速、更可靠、更安全的运行方式。虽然自动化系统具有一定的反事故处理能力, 在局部范围内起到防止事故扩大的作用, 但是事故或故障的出现原因是非常复杂的, 少数可以通过一定的处理恢复, 大多数则无法迅速恢复, 需要检修维护人员及时前往现场分析处理。

3.水电开发展望

随着自动化技术的不断进步以及水电站运行管理水平的不断提高, 水电站自动化技术也将不断发展, 主要表现在以下方面。

1) 深入推进水电站无人值班技术的各项工作

无人值班技术的应用是水电站运行管理和自动化水平的标志。无人值班技术不只是使用高性能的自动化元件或控制部件, 更是要进一步提升其技术可靠性水平, 采用先进的智能传感器、智能控制回路以及LCU 数据传输技术, 简化各种复杂环节, 如光电压互感器/ 电流互感器的应用、高速的现场总线等, 计算机监控系统的开放性将进一步提高。

2) 技术生产数据平台------数字化水电站平台技术的构建

随着网络和信息技术在水电站的应用越来越广泛, 水电站的智能系统和设备越来越多, 包括监控系统、状态监测和分析系统、培训仿真系统、工业电视系统、消防系统、生产管理系统等, 而综合应用这些相关信息的决策部门却离生产现场越来越远。对这些相关信息进行综合分析与有效挖掘, 必将全面提升水电站运行与管理水平, 提高企业资源利用率, 保障安全生产, 降低运行维护成本, 推动发电企业生产力发展和经济效益的提高。

南瑞在传统SCADA 技术的基础上, 针对数据采集量大、数据采集频率高以及数据采集与时间密切关联等特点, 开展了大型通用实时数据库基础软件的研究, 为工业化与信息化的融合提供了强有力的保障工具, 为进一步加快传统水电站自动化技术的升级发挥了作用[15]。

3) 适用于水电站的具有自主知识产权的iPLC将被广泛应用

随着水电站自动化技术的发展, 传统的、通用的国外品牌PLC 在水电站计算机监控系统应用中, 越来越无法适应水电站自动化技术的真实需求, 必须进一步提升其技术水平、扩展相关功能, 因此, 既具有通用PCL 功能又具有水电站自动化专业特点的iPLC 将被广泛应用。

改革开放30 年来, 电子信息技术及机械设计加工水平都发生了本质的变化, 南瑞MB 系列iPLC就是在这样的环境中诞生并发展起来的。

4) 服务专业化或代理化

各电力生产企业在不断发展, 对计算机监控系统的要求也越来越高, 水电站自动化技术也越来越复杂, 相应的维护人员却在减少, 生产企业一般只进行日常的改进和部分设备的更换, 大修、小修及平时突发事件发生后需要专业的服务, 因此, 厂家服务和专业化服务的需求已经出现。

2011～2049 年, 即建国100 周年, 实现邓小平同志第三步战略部署时, 我国达到或超过中等发达中国家的水平, 在节能的原则下, 人均装机经1 kW 计, 全国总装机约15 亿kW. 这时基本完成常规水电的开发, 开发率达到90 % 左右, 装机约4. 3 亿kW, 以4 380( 或3 800) 万kW的墨脱电站为代表的十几座500 万kW 以上的巨型电站基本开发完毕. 西电东送的规模超过

1. 5亿kW, 东中部受电区的抽水蓄能电站也将相应得到发展, 如有关省、市、区按相应装机的8 % 配置抽水蓄能机组, 则装机规模将达到0. 7 亿kW,水电总装机可能达到5 亿kW, 占总装机的比例约为33 % . 大库容抽水蓄能电站的建设, 也为东部沿海风电的大量开发创造了有利条件. 中国的水电技术随着建设达到世界领先水平, 进一步由生产数量上的水电第一大国变为真正的、全面( 包括数量、质量、科技、管理、效益等) 的水电第一大国[5]。

四、 本课题主要研究内容

1.案进行论证选择，画出主接线图，对其设备进行选型；

2.根据电站特点，设计出电站的厂用电系统，绘出厂用电接线图，并计算出各条线路的容量，根据容量进行设备选型；

3.根据电站特点，设计升压站，对其设备进行选型，画出升压站设备布置图；

4.考虑实际机组的情况，设计出电站的计算机监控网络结构图，设计机组LCU、公用LCU、发电机保护、变压器保护和线路保护柜，进行机组顺序控制设计，并编制PLC程序；

五、 完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径）

通过原始资料进行系统、全面的分析，结合所学专业理论知识，综合考虑经济、技术等方面的因素，拟定电气主接线方案。通过该水电站设计要求方面相关资料的分析，根据合理的运行方式和故障类型，完成电气主接线的设计。

在设计过程中，充分考虑各种可能出现的情况，并结合国内外对水电站的研究状况及本课题的发展趋势，力求使该水电站电气一次、二次主接线、达到国家标准。在满足经济性、安全性的前提下，确保可靠的运行。

在老师的悉心教导，同学们的相互帮助，拟采用查阅图书馆藏书以及借助专业学术性网络等工具。

六、 本课题进度安排、各阶段预期达到的目标

第1-2周：查阅相关设计手册，收集论文所需资料，完成开题报告以及外文翻译；

第3-4周：确定水电站电气主接线设计方案，并对设计方案进行论证选择，画出主接线图，对其主要设备进行选型。

第5-6周：根据电站特点，设计出电站的厂用电系统，绘出厂用电接线图，并计算出各条线路的容量，根据容量进行设备选型；

第7周：根据电站特点，设计升压站，对其设备进行选型，画出升压站设备布置图；

第8周：绘制电站及升压站电气一次部分相关CAD图纸。

第9-11周：考虑电站实际情况，设计出电站的计算机监控系统总体结构图，设计机组LCU、公用LCU、进行机组顺序控制设计，并编制PLC程序；

第12-13周：设计水电站发电机保护、变压器保护和线路保护柜；

第14周：绘制电站电气二次相关CAD图纸。 

七、 参考文献

[1] 刘海龙 浅谈电气自动化的现状与发展方向 (哈药集团中药二厂，黑龙江哈尔滨150001)

[2] 李玉玺 电力系统继电保护技术的现状与发展 (连云港工贸高等职业技术学校 江苏连云港 222006)；

[3] 施冲, 马杰, 周庆忠 水电站自动化建设30 年回顾与展望(国网电力科学研究院/ 南京南瑞集团公司, 江苏省南京市210003)；

[4] 施冲, 全国水电厂自动化技术信息网成立30 周年专题综述； [5] 何璟 21 世纪中国水电发展的设想 (国家电力公司, 北京 100031)； [6] 周业荣 严映峰 宋柯 刘立春 王蓓蓓 瀑布沟水电站电气二次系统总体设计介绍 (国电大渡河瀑布沟水力发电总厂)；

[7] 丁志鹏 李佳 王琳 王震 发电厂变电站电气主接线的可靠性分(Author) DING Zhi-peng,LI Jia,WANG Lin,WNAG Zhen(Shanxi Xinzhou Electric Power Supply Company,Xinzhou 034000,China)；

[8] 廖庆荣 水电站电气设备可靠性分析 (广西宜州水力发电厂)； [9] 李启文 西宁水电站电气一次系统技改方案分析（重庆市水利投资集团有限公司， 重庆401147）；

[10] 付明远 中小型电站电气主接线可靠性分析付明远（天津工业大学电气工程与自动化学院）；

[11] 张举，黄少锋 我国微机继电保护的发展历史现状与展望； [12] 朴哲，张承荣，赵刚，陈巍 微机在水电站继电保护方面的应用； [13] 倪晓华 浅谈电力系统继电保护的发展； [14] 谢黎, 黄国方, 沈健 数字化变电站 [J].电力系统自化,2009,(1): 61-65.

[15]李甜甜，20KV配电网中性点接地方式与继电保护改造的研究，北京交通大学，2010年6月

八、 指导老师意见

对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

九、 所在专业审查意见

负责人：

年月日