電氣工程畢業(yè)設(shè)計開題報告

一、畢業(yè)設(shè)計(論文)課題來源類型本課題主要來源于多年的生產(chǎn)實際，結(jié)合本科畢業(yè)生所需要掌握的基本的設(shè)計能力提出來的。屬于工程設(shè)計類。二、選題的目的及意義畢業(yè)設(shè)計是我們在校期間最后一個重要的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們?nèi)孢\用所學(xué)的基礎(chǔ)理識和基本的專業(yè)技能，對實際的問題進(jìn)行綜合的分析、研究、設(shè)計的過程。本課題主要研究的是關(guān)于水電站電氣一二次的設(shè)計，著重在于鍛煉我們對發(fā)電廠電氣設(shè)計、繼電保護(hù)、微機(jī)保護(hù)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等課程的熟悉和運用的能力。通過本次設(shè)計要掌握和鞏固我們所學(xué)的專業(yè)課的理論知識，并且學(xué)會根據(jù)實際的要求運用理論熟悉電力系統(tǒng)電氣一次和計算機(jī)監(jiān)控自動化的設(shè)計步驟和設(shè)計技能，根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，對電氣一次設(shè)備的選型和校驗，確保選型的正確，并且培養(yǎng)自己在實踐工程中的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及獨立工作的能力。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)電站自動化的重要部分，可以說，沒有計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，就沒有現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動化。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各大電力系統(tǒng)的容量和電網(wǎng)的區(qū)域不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)接線越來越復(fù)雜，使得電力系統(tǒng)自動化的地位越發(fā)的顯著。對電站的自動化系統(tǒng)的要求也越來越高。電站的自動化設(shè)計與配置的方式發(fā)生合同rgkueh.akgbajdyfwge發(fā)的開始光華控股看我跳一同事共和國是法國和我跳玩兒你是短發(fā)好好直接影響到電力系統(tǒng)自動化的安全運行。如果設(shè)計的不合理，就會影響電站的效率和速率，不利于自動化運行，增大了系統(tǒng)運行的負(fù)擔(dān)，對于實現(xiàn)少人值守、無人值守有很大的影響，也對將要實現(xiàn)的智能電網(wǎng)造成很大的阻礙。因此，合理的選擇設(shè)備的型號，進(jìn)行正確的校驗計算對電站一次設(shè)計，電站的正常安全運行有很重要的意義。編制正確的計算機(jī)軟件程序，設(shè)計完整的自動化設(shè)備，為保證電力系統(tǒng)的安全、自動、迅速、經(jīng)濟(jì)運行有著非常重大的意義。三、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢1、電氣一次設(shè)計的現(xiàn)狀及發(fā)展電氣一次設(shè)計是電力工業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)，主要涉及的是有關(guān)電力直接生產(chǎn)、變換、輸送、分配和用電的設(shè)備的選型，裝配的過程，是電力系統(tǒng)正常運行的前提。電氣一次設(shè)計的主接線代表了發(fā)電廠高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它直接影響了電力生產(chǎn)運行的可靠性、靈活性，同時對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式等諸多方面都有決定性關(guān)系。發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和隔離開關(guān)等都是電氣一次所需要考慮的設(shè)備，而這些設(shè)備的發(fā)展也對電氣一次主接線有著很重要的促進(jìn)作用。(1)水電站應(yīng)用的是水輪發(fā)電機(jī)組，而水輪發(fā)電機(jī)又分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉(zhuǎn)換，按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換，可分為混流式、軸流式、斜流式和貫流式。50年代以來，抽水蓄能機(jī)組在世界各國受到普遍重視并獲得迅速發(fā)展。早期發(fā)展的或水頭很高的抽水蓄能機(jī)組大多采用三機(jī)式，即由發(fā)電電動機(jī)、水輪機(jī)和水泵串聯(lián)組成。它具有較we服務(wù)國防部，高效率，可以利用水輪機(jī)來啟動機(jī)組而且可以迅速的改變工作方式，但由于造價高，電站投資大，因此應(yīng)用不是很廣泛。斜流式水輪機(jī)有良好的運行性能，但受水力特性和材料強(qiáng)度的限制，到80用到136.2米。對于更高的水頭，需要采用混流式水泵水輪機(jī)。20世紀(jì)以來，水電機(jī)組一直向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展。隨著電力系統(tǒng)中火電容量的增加，核電、風(fēng)力發(fā)我他波電、太陽能和潮汐發(fā)電的發(fā)展，為解決合理調(diào)峰問題，世界各國都在積極興建抽水蓄能電站，水輪機(jī)因而得到迅速發(fā)展。為了充分利用各種水力資源，落差很低的平原河流甚至波浪等也引起普遍的重視，從而使得貫流式水輪機(jī)和其他小型機(jī)組迅速發(fā)展。(2)變壓器按電源相數(shù)分為單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器；按用途分為電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器和脈沖變壓器。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器作為輸電、配電和變電中一個主要的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)、電網(wǎng)輸配電中處于極其重要的位置，因此隨著電力的快速迅猛發(fā)展，變壓器的發(fā)展處于越來越關(guān)鍵的位置。由于中國西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)的實施，對變壓器的質(zhì)量及數(shù)量的需求也將持續(xù)增長。(3)以計算機(jī)為基礎(chǔ)的輸電、配電管理系統(tǒng)及配電自動化普及和發(fā)展，要求采用高度分布式的智能化設(shè)備；電網(wǎng)設(shè)備由定期檢修轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢修以提高設(shè)備的可用率，降低成本；近十年來，柔性輸電系統(tǒng)受到熱切的關(guān)注，而電力電子器件的擴(kuò)大應(yīng)用有助于它本身的發(fā)展和成熟。電力系統(tǒng)的這些發(fā)展使得開關(guān)電源的發(fā)展更加迅猛。斷路器將會從少維護(hù)走向無維護(hù)，并且具有高度智能化的特征(具有自診斷功能和多方面的狀態(tài)監(jiān)測功能)。同時為了使得產(chǎn)品小型化、簡單化、降低成本，新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)將會取代電瓷技術(shù)。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電氣一次設(shè)計的技術(shù)也越來越成熟。由于目前我國的電力還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，必須加快發(fā)展，而這也促進(jìn)了電氣一次設(shè)計的進(jìn)一步改進(jìn)，使得主接線和相關(guān)設(shè)備的選擇越來越符合電力系統(tǒng)自動化的經(jīng)濟(jì)、靈活、安全的要求。2、電氣二次技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展(1)計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展隨著電力工業(yè)的發(fā)展，水電站應(yīng)用計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)非常普遍了，在2005年發(fā)達(dá)國家的水電站自動化率已經(jīng)達(dá)到95%以上。我國水電站計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的研究與開發(fā)起步于20世紀(jì)80年代初，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，研制開發(fā)的水電站計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備也開始普及至各個大中型水電站，以至到小型的水電站，使得我國的水電站自動化程度快速上升。1994年,電力系統(tǒng)開展水電廠“少人值班”試點及“創(chuàng)一流水電廠”工作,一個以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為核心的水電廠自動化改造熱潮蓬勃興起,為監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的局面。2000年初,隨著國內(nèi)水電廠運行管理的目標(biāo)，水電站計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)進(jìn)一步由“少人值班”向無人值班發(fā)展,進(jìn)一步完善了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能,提高了電廠運行的可靠性,滿足無人值班電站的要求。經(jīng)過20多年的努力,我國水電廠自動化技術(shù)已接近世界先進(jìn)水平,在國際招標(biāo)中已有一定的競爭力。如今，水電站所使用的計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)日益成熟，它的優(yōu)點也越來越明顯：強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集與處理功能、完善的安全性與可靠性措施、用戶友好的人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)、信息WEB發(fā)布技術(shù)、自動發(fā)電控制、開放的報表定制技術(shù)、歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、培訓(xùn)仿真系統(tǒng)、狀態(tài)趨勢分析系統(tǒng)。同時它采用分層、分布式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔,可靠性高,擴(kuò)展性向；現(xiàn)地控制單元采用可編程序控制器(PLC),功能強(qiáng)大,抗干擾性能強(qiáng),模塊化設(shè)計、組態(tài)靈活、維修方便,各裝置相對獨立,某一裝置故障不會影響其它裝置的運行。由于采用了分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計,自動化程度極高,可以實現(xiàn)水電站控制的無人值守或少人值守。這些優(yōu)勢和特點使得計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)能夠大大提高水電站的安全性、可靠的電能質(zhì)量；降低運行人員強(qiáng)度，減少故障，使得電站經(jīng)濟(jì)效益顯著增加；提高了水電站的運行管理水平，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；這種技術(shù)對水電工程已產(chǎn)生一系列的積極影響，甚至形成一種新的建設(shè)管理方式。因此，水電站使用計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在一定的范圍內(nèi)和程度上的普及已成為不可阻擋的趨勢。但同時我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到差距的存在,這表現(xiàn)在設(shè)計思想、軟件組織、工藝水平等多方面。因此,我們要善于找出差距,消除差距,把握相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢,并及時應(yīng)用于實踐,使我國的水電廠自動化技術(shù)真正處于世界領(lǐng)先行列。小型水電站計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動化的的必備技術(shù)，雖然它的發(fā)展越來越迅速，使得技術(shù)也越來越成熟，但是計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)還是有很大的發(fā)展前景的。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們觀念的不斷變化,水電站對自動化技術(shù)會不斷提出新的要求,技術(shù)的發(fā)展方向也開始更高層次拓展。隨著智能電網(wǎng)的提出，以無人值班為目標(biāo)的水電廠運行管理水平及相應(yīng)的自動化技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，而這也將使得系統(tǒng)對計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的要求有了更高要求，這將進(jìn)一步帶動該技術(shù)的發(fā)展。狀態(tài)檢修是設(shè)備管理水平的標(biāo)志,是確保安全穩(wěn)定運行、增加效益的重要途徑,也是水電廠自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。目前的技術(shù)與應(yīng)用仍處在初級階段,許多基礎(chǔ)性的準(zhǔn)備工作仍然需要去做，所以我們應(yīng)該不斷開拓思路,不斷探索創(chuàng)新，時刻保持清醒的頭腦，應(yīng)對不斷變化的市場需求和管理目標(biāo),使得信息化技術(shù)、通訊技術(shù)、智能技術(shù)能夠更快更廣的應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動化生產(chǎn)之中。(2)繼電保護(hù)原理及裝置的現(xiàn)狀及發(fā)展繼電保護(hù)技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來的。電力系統(tǒng)運行中經(jīng)常伴隨著短路的發(fā)生，引起電流的增大，為了保護(hù)發(fā)電機(jī)免受短路電流的破壞，出現(xiàn)了反應(yīng)電流超過一預(yù)定值的過電流保護(hù)。熔斷器就是最早的、最簡單的過電流保護(hù)。由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，用電設(shè)備的功率、發(fā)電機(jī)的容量不斷增大，發(fā)電廠、變電站和供電網(wǎng)的接線不斷復(fù)雜化，電力系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流都不斷增大，熔斷器已不能滿足選擇性和快速性的要求，于是出現(xiàn)了作用于專門的斷流裝置的過電流繼電器。上個世紀(jì)90年代出現(xiàn)了電磁型過電流繼電器。本世紀(jì)初隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器開始廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。從1901年的感應(yīng)型過電流繼電器，1908年的電流差動保護(hù)原理，1910年的方向性電流保護(hù)到本世紀(jì)20年代初距離保護(hù)裝置。隨著電力系統(tǒng)載波通訊的發(fā)展，在20年代末，出現(xiàn)了高頻相差和高頻方向保護(hù)裝置。隨著光纖通訊將在電力系統(tǒng)中大量采用，利用光纖通道的繼電保護(hù)也必將得到廣泛的應(yīng)用。在60年代末，有人提出可以用微型計算機(jī)來實現(xiàn)繼電保護(hù)。在經(jīng)過70到80年代的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)在硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面已趨成熟，可以實現(xiàn)任何性能完善且復(fù)雜的保護(hù)原理。微機(jī)保護(hù)可連續(xù)不斷地對本身的工作情況進(jìn)行自檢，其工作可靠性很高。此外，微機(jī)保護(hù)可用同一硬件實現(xiàn)不同的保護(hù)原理，這使保護(hù)裝置的制造大為簡化，也容易實行保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。微機(jī)保護(hù)除了保護(hù)功能外，還可兼有故障錄波、故障測距、事件順序記錄、和調(diào)度計算機(jī)交換信息等輔助功能，這對簡化保護(hù)的調(diào)試、事故分析和事故后的處理等都有重大意義。國內(nèi)微機(jī)保護(hù)的研究開始于70年代末期，起步較晚，但發(fā)展很快。1984年我國第一套微機(jī)距離保護(hù)樣機(jī)在試運行后通過鑒定并批量生產(chǎn)，1990年第二代微機(jī)線路保護(hù)裝置正式投入運行。經(jīng)過長時間的運行經(jīng)驗，微機(jī)保護(hù)的正確動作率要明顯高于其他保護(hù)，一般比平均正常動作率高0.2%～0.3%。國產(chǎn)的微機(jī)保護(hù)經(jīng)過多年的實際運行，依靠先進(jìn)的原理和技術(shù)及良好的工藝已全面超越進(jìn)口保護(hù)，反映了繼電保護(hù)技術(shù)在我國發(fā)展之迅速，同時也體現(xiàn)了國產(chǎn)繼電保護(hù)設(shè)備的明顯優(yōu)勢。微機(jī)保護(hù)經(jīng)過近20年的應(yīng)用、研究和發(fā)展，已經(jīng)在電力系統(tǒng)中取得了巨大的成功，并積累了豐富的運行經(jīng)驗，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，大大提高了電力系統(tǒng)運行管理水平。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展，其未來趨勢將向著計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向發(fā)展。參考文獻(xiàn)(1)王德寬。H9000與水電廠計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與回顧[J]，水電廠自動化，2002(3)(2)顧景芳等。水電自動化與大壩監(jiān)測：第26卷，第1期—我國水電站自動化輝煌業(yè)績回顧及新世紀(jì)展望[T]，2002(3)(3)韓笑，宋麗群。電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南，北京：中國水利水電出版社，2008(4)熊信銀主編?！栋l(fā)電廠電氣部分（第四版）》，北京：中國電力出版社2009(5)陳衍編?！峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)分析》水利電力出版社(6)許建安。水電站自動化技術(shù)[M]，北京：中國水利水電出版社，2006(7)簡浩華，徐建安合編?！缎⌒退娬倦姎獠糠衷O(shè)計指南》，中國水利水電出版社(8)水利電力西北電力設(shè)計院編?！峨娏こ屉姎庠O(shè)計手冊：電氣一次部分》，水利電力出版社，1989(9)焦留成主編?！豆┡潆娫O(shè)計手冊》，中國計劃出版社，1999(10)李斌，隆賢林。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動裝置.，北京：中國水利水電出版社，2008(11)成敏。廣東水利水電：2005年，第3期—水電站計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的普及與應(yīng)用，2005(8)(12)陳邦榮。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢[J]，四川電力技術(shù)，2003，5：49-51(13)傅知蘭編。電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實用計算，北京：中國電力出版社，2004(14)P.M.Anderson,A.A.Fouad.PowerSystemControlandStability.IEEEPRESS.2003(15)WilliamH.NicholsChrisA.Castro,《PowerSystemPhaseRotationAndPolarizedProtectiveRelays》IEEE.(16)AnautomaticmonitoringsystemfortheshiplockslopeofWuqiangxiHydropowerStation:EngineeringGeologyVolume76,Issues1-2,December2004,Pages79-91四、本課題主要研究內(nèi)容1、根據(jù)安果水電站特點，制定出安果水電站電氣主接線設(shè)計方案。2、根據(jù)制定出的設(shè)計方案進(jìn)行論證選擇，畫出最終的電氣主接線圖，并對其設(shè)備進(jìn)行選型。3、根據(jù)電站特點，設(shè)計出電站的廠用電系統(tǒng)，繪出廠用電接線圖，并計算出各條線路的容量，根據(jù)容量進(jìn)行設(shè)備選型。4、根據(jù)電站特點，設(shè)計升壓站，對其設(shè)備進(jìn)行選型，畫出升壓站設(shè)備布置圖。5、考慮實際機(jī)組的情況，設(shè)計電站的計算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。6、設(shè)計機(jī)組LCU、公用