1、本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化输变电一次系统设计一、课题研究意义及现状现代电力系统是集发电厂、输配电网络、直至用户的地域广阔、结构复杂高度自动化的大系统。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，是电力系统安全、可靠、经济运行的重要一环，它的稳定直接影响整个电力系统的安全与经济运行。我国的电力系统发展比国外发达国家起步要晚，但是经过这些年的不断努力，如今我国的电力系统已经进入了高速发展阶段。随着人们生活水平的不断提高，人们对电能的需求越来越大，建设变电站将有效的缓解电力供应的紧张局面，将极大的提高地区居民的生活质量和推动当地经济发展。在对电能的需求增大的同时，人
2、们对电能的质量要求也越来越高，变电站的稳定运行是供电稳定性的保障。因此，对变电站的设计也提出了更高的要求。变电站的设备如果出现故障将危及电力系统连续稳定运行，会造成大量断电，造成巨大的经济损失。因此要给变电站的设备装设动作可靠、迅速、性能完善的保护，把故障影响限制在最小范围内。完善的系统设计是决定变电站稳定性的关键性因素。变电所一次接线是发电厂、变电所电器设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。一次接线的确定对电力系统整体及变电所本身运作的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。随着浙江电网负荷的飞速增长, 电网中有多台主变
3、的变电所将逐渐增多, 如何正确处理好各方面的关系, 通过技术经济综合比较, 合理确定该类变电所的主接线方案, 是摆在我们面前的重要课题。主接线同时应满足调度运行、检修及扩建时的灵活性。只能满足正常情况安全运行的主接线不能称为合理的主接线。理想的主接线方案应既能满足调度运行中对各个设备的灵活投运与检修, 又能兼顾扩建时过渡到最终接线的方便性。主接线在满足可靠性、灵活性的前提下, 还应尽可能做到经济合理, 力求投资省, 占地面积小, 并降低电能损耗。二、课题研究的主要内容和预期目标结合生产实践，确定 2*200MW /110KV 电能输变电方案，学习有关输变电和供配电的知识，完成课题研究的任务，按
4、国家电力设计标准完成一次电路设计。主要内容：(1)确定主接线：分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的 23 个方案，经过技术经济比较，确定最优方案；(2)选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等；(3)短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总；(4)电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；(5)主变压器继电保护的整定计算及配置。结合上述内容，设计的一次电路还应符合以下技术要求：(1)保证输变电安全、可靠、优质、经济；(2)功率
5、因素达到 0.9 及以上。三、课题研究的方法及措施1 拟建变电站的进出线方向和负荷等资料，从可靠性、安全性、经济性等方面考虑，对比几种接线方案的优缺点，确定适合的电气主接线方式。2 变压器是整个一次线路的核心。变电所主变压器的容量及其数量直接关系到变电所的工作可靠性，安全性和施工成本。根据变电所所带负载的性质和电网结构按确定主变压器的容量和台数。要确定主变压器的数量与容量，根据实际情况通过主变压器选择应遵循的条件确定下具体的可实施方案。确保经济性和可靠性。3 计算短路电流，它是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，它涉及接线方式及设备选择。4 电气设备包括断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、
6、电压互感器、母线、电缆、避雷器等设备。他们是决定线路是否能安全、可靠的运行的保障，要严格根据各个电气设备实际工作条件进行挑选电气设备，按照短路条件来校验其热稳定性和动稳定性以确保它们在工作环境下可靠的运行。5 对所有已设计部分进行综合，完成对该站电气主接线部分的设计。四、课题研究进度计划2010 年 10 月 20 日2010 年 12 月 3 日：明确任务，查阅资料，确定系统设计总体方案，完成文献综述、外文资料翻译和开题报告。2010 年 12 月 4 日2011 年 1 月 21 日：查找资料，学习相关技术，确定电气主接线，完成系统的构造。2011 年 1 月 22 日2011 年 3 月
7、 10 日：学习有关电力输变电和供配电等技术及国标，下 110KV 变电站做生产调查。2011 年 3 月 10 日2011 年 3 月 21 日：选择并校验系统中的各种设备。2011 年 3 月 21 日2011 年 4 月 20 日：总结设计过程，修改并完成毕业论文。五、参考文献1 姚建刚电力系统工程学M北京：清华大学出版社，2007，42 刘振亚国家电网公司输变电工程典型设计-(110kV 变电站二次系统部分)M.北京：中国电力出版社，2008，53 刘天琪电力系统分析理论M北京：科学出版社，2005，24 陈跃电力系统分册M北京：中国水利水电出版社，2003，85 Kundur Pra
8、bha.Power System Stability and Control M. New York:McGraw-Hill BookCo.2001.6 马永翔、王世荣.电力系统继电保护M.北京：北京大学出版社，2006,67 陈少华、陈卫.电力系统继电保护M.北京：机械工业出版社，2009,18 靖大为.城市供电技术M.天津：天津大学出版社，2009,19 余健明.供电技术M.北京：机械工业出版社，1998，510都洪基.电力系统继电保护原理M.南京：东南大学出版社,2007,311金开宇.配电网新技术与新设备M.北京.中国水利水电出版社.2006，4毕业论文文献综述电气工程及自动化变电站的
9、继电保护摘要：变电站的继电保护是系统正常运行的保障，随着科技的发展，微机继电保护逐渐成为未来发展的方向。关键词：继电保护；微机1 引言发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，是电力系统安全、可靠、经济运行的重要一环1。在变电站的运行中可能会发生各种故障和不正常运行状态，而变电站的继电保护使我们及时发现和排除这些问题，让电力系统继续正常运行。变电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高
10、等现象超过继电保护的整定值（给定值）或超限值后，在整定时间内，有选择的发出跳闸命令或报警信号 2。本文阐述了继电保护的原理，变电站各种保护及今后继电器的发展趋势。2 变电站中的继电保护变电站需要继电保护的有变压器、母线、电力电容器等。变压器是变电站中十分重要的电器元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。对变压器各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。变压器的差动保护作为变压器的主保护反应变压器绕组和引出线的相间故障，它能跳开变压器各侧断路器。在变压器出现外部故障，而
11、产生变压器绕组过电流，而在变压器出现内部故障时，作为瓦斯保护和差动保护的后备，变压器应安装过电流保护3。母线保护的主保护为母差保护。传统变电站母差保护的保护逻辑中母差保护受复合电压元件闭锁，目的是防止差动元件出口继电器由于振动或人员误碰出口回路造成误跳断路器 4。而现今微机母差保护各条引线的电流互感器二次回路独立引入保护装置，允许采用不同的变比，电流的平衡由软件实现，能自动适应母线上引出线的连接方式发生的变化。微机母差保护也采用比率制动原理，简化了回路，增加了自检功能和通信功能，完善了保护判据及电流互感器饱和检测判据，具有较高的灵活性及扩展性 5。电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路，电容
12、器组和断路器之间连接线短路，电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压，所连接的母线失压。线路保护根据电压等级不同，电网中性点接地方式不同，输电线路以及电缆或架空线长度不同，分别有：相间短路、单间接地短路、单相接地、过负荷等。3 微机继电保护在过去，由于缺乏强有力的数据通信手段，大多数继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量，继电保护的作用也只限于切除故障元件、缩小事故影响范围。电力系统的飞速发展对继电保护提出新的要求，使继电保护的作用不仅限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合
13、闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。当前电力系统正向大容量、超高压、大机组、大电网的方向发展，随着电网规模的不断增大，电压等级的不断提高，其对整个电网运行的安全性、可靠性、经济性以及全网管理水平的要求将越来越高。科技的发展对变电站的自动化系统产生重大的影响 6。在中国，无人值守变电站已成为电力系统的重要组成部分。为了有效地管理和控制无人值守变电站，中国电力部门作出了巨大努力，而无人值守变电站的管理需要利用微机保护技术 7。如今利用微机取代常规控制保护方式，实现变电站综合自动化，已成为各级电力部门的热门话题和共同追求。微机继电保护实际上就是一个具有继电保护功能的微
14、机系统，它通过控制与外部接口的电子电路将传感器传送进来的信号变换为数据，然后进行复杂的算术和逻辑运算对故障作出指令。它不仅能够实现复杂的保护原理，还可以完成电力自动化要求的各种智能化测量、控制、通信、及管理功能 8。微机继电器装置的信号输入由各交流量分别经信号输入回路、模拟低通滤波器送到CPU 控制的多路开关，经模数转换后，由 DB 数据总线送到数据存储器。CPU 通过调用程序存储器内的程序对采集的数据进行计算，其计算结果与存放在电可擦存储器中的整定值进行比较，作出相应判断，再通过输入输出端口将处理信号送到相应外设发出报警信号，或执行跳闸。键盘、显示器用于人机对话，以便对整个保护系统进行调试、
15、整定、监视 9。研究和实践证明，与传统的继电保护相比较，微机保护有许多优点，其主要特点有改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。可以方便地扩充其他辅助功能。工艺结构条件优越,体现在硬件较通用,装置体积小，功耗低。可靠性容易提高，使用灵活方便，可以进行远方监控 10。微机保护功能先进，但这并不就意味着微机装置工作可靠性大、安全系数高。因为，微机装置抗干扰能力差、防潮性能差、易遭雷击；对工作环境、电源电压等客观条件的要求很高。因此，必须采取：“电缆屏蔽层两端接地”抗干扰规范；二次回路及网络线置避雷器；变电站控制室装空调调节室温；装置的直流电源加装滤波、稳压设备；装置的交流电源加装雷电浪涌
16、吸收器等等措施，确保微机装置可靠、安全工作11。继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路时不可避免的，为了避免设备烧坏，最早将熔断器串联在电路中，当发生短路时，短路电流首先熔断熔断器，短路的设备断开。这种保护方式，随着电力系统的发展，已不能满足选择性和快速性的要求，于是出现了直接反应一次短路电流的电磁型过电流继电器 12。我国电力系统的发展对继保护不断提出新的要求，继电保护随着电子技术、计算机技术与通信技术的发展在40 余年的时间里完成了发展的 4 个历史阶段。第一阶段是建国后至 60 年代中的机电式继电保护时代。第二阶段是晶体管继电保护时代。第三阶段是集成电路继电保护时
17、代。第四阶段是计算机继电保护时代 13。可以说如今是微机保护的时代。4 总结变电站的继电保护是变电站的重要组成部分，随着电力系统的高速发展和信息(计算机)技术、通信技术的进步，变电站继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化。微机继电保护逐渐代替了传统的继电保护装置，这是未来继电保护发展的趋势。参考文献1 姚建刚.系统工程学M .北京：清华大学出版社，2007,42 马永翔、王世荣.电力系统继电保护M.北京：北京大学出版社，2006,63 邹伟煜.电力变压器继电保护问题探析J.价值工程，2010,29（15）
18、：164-1644 周满、曹磊、张延鹏.基于数字化变电站的继电保护改进方案J.东北电力技术，2010，（40）：29-315 叶滨施.母线保护技术的现状与发展J.上海电气技术，2007，1（1）：1-76 Alexander Apostolow.Testing of complex IEC 61850 based substation automation systemsJ. International Journal of Reliability and Safety，2008，2(1)7 Jun Ge, Luyuan Tong, Juncheng Geng, Quanshi Chen, G
19、uang Han, Zhi Tang.Unmanned substations employ multimedia network RTUsJ IEEE Computer Applications in Power,2002,15(2)8 陈少华、陈卫.电力系统继电保护M.北京：机械工业出版社，2009,19 杨新民.电力系统微机保护培训教材M.北京：中国电力出版社，2008，510梁宇.基于电力系统继电保护技术的研究J.科学之友，2010,1（6）：23-2411杨晓俊.对变电站继电保护问题的分析探讨J.中国科技纵横，2010,4（7）：70-7012都洪基.电力系统继电保护原理M.南京：东
20、南大学出版社,2007,313瞿纲举.浅谈信息技术在变电站继电保护中的应用J.中小企业管理与科技，2008，（12）：174-175毕业设计（20_ _届）输变电一次系统设计摘 要随着我国工农业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行,是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。本文主要进行 110KV/10KV 一次接线的设计。本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验。首先，根据主接线的经济性、可靠性、灵活性的要求选择各个电压等级的接线方式。其次，进行短路电流
21、计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。关键词:变电站；电气主接线；短路电流计算AbstractAlong with the continuous developing of agriculture and industry in our country，every walk of lifes demand of reliability and stability towards electric power syst
22、em is increasingly increase. A substation is an important component of electricity system and has the direct impact on the security and rational operation of the whole power systems, it is the intermediate which links power plants and users, and plays an important role in changing and distributing e
23、lectrical energy.This paper main focus on the designing of primary power system in 110kv/10kv unmanned and step-down substation. This is also a design for main electrical connection in this engineering, the calculation for short-circuit electric current the selection of electrical device and calibra
24、tion.The fist, according to the main terminal of the economy, reliability and flexibility required to select various voltage levels of the wiring. The second, the short-circuit current calculation, according to the short-circuit steady-state were calculated for each point of the impact of current of
25、 current and short circuit current, calculated form the three-phase short circuit obtained when the voltage level in the work of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. The last, according to the voltage level of the rated voltage and maximum continuous operating current of equipment selection, and then check. Keywords：Substation; Main Electrical Wiring; Short-circuit current calculation
