姓 名 学 号 题 目 专业 指导教师 电气工程及其自动化 班级 题目类型 工程设计 110kV变电站综合自动化系统设计 一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，如实说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 1.原始资料 (1)电压等级： 110/10kV，回路数110kV进出线2回， 10kV出线8回，35kV出线6回。 (2)10kV负荷情况：2回10KM线，每回送1500KW,cosΦ=0.85;Tmax=3000h/年；2回10KM线，每回送1500KW,cosΦ=0.85;Tmax=30000h/年；4回20KM线，每回送1500KW,cosΦ=0.85;Tmax=6000h/年。 (3)35kV负荷情况：2回40KM线，每回越送2800KW;Tmax=5600h/年；4回50KM线，每回越送2800KW;Tmax=5600h/年，并且Ⅰ、Ⅱ类负荷占70%。 (4)自然条件：当地年最高气温37摄氏度，年最低气温-10摄氏度，当地海拔1000米，当地雷暴日30日/年，地震裂度：3.5级；污秽等级：0级。 (5)系统情况：Xsmax=0.25，Xsmin=0.3（Sd=100MVA）。 (6)地区变电所采用LW6-126型断路器，后备保护动作时间为3.5s. 2.选题目的及意义 变电站自动化自20世纪90年代以来一直是我国电力行业中的热点之一，所以成为热点，是建设的需要。日前全国投入电网运行的35 - 110kV变电站18000座(不包括用户变)，220kV变电站有 1000多座，500kV变电站大约有70座。而且每年变电站的数量以3%-5%的速度增长，也就是说每年都有数千座新建变电站投入电网运行。同时，根据电网的要求，特别是自上个世纪末在我国全范围内开始的大规模城乡电网改造，不但要新建许多变电站，现有将近一半以上的建设于上世纪六、七十年代、甚至还有五十年代的老旧变电站因设备陈旧老化而面临改造。二是市场的因素，采用综合自动化系统，可在远方设立集控站，通过远方遥控、遥信、遥测、遥调、遥视等五遥功能集中监控若干个变电站，变电站现场实现无人值班，节约了大量的人力；它通过SCADA系统和MIS系统结合实现了办公自动化，提高了管理效率，为管理人员的决策提供了切实有力的依据。 3.主要参考文献 (1)电力工程电气设计手册（电气一次部分、电气二次部分），水利电力出版社，1990 1 / 51 / 5
(2)王锡凡，电力工程基础，西安交通大学出版社，1998 (3)范锡普，发电厂电气部分，水利电力出版社，1995 (4)电力工程设计手册（1、2、3），上海人民出版社，1972 (5)C.F. Henville,Digital Relay Reports Verify Power System Models,IEEE Computer Applications in Power.Vol.22,No.1,2000. (6)BT-2000变电站综合自动化系统技术说明书，西安博泰，2001 (7)Epsynall电力组态软件使用手册，太力公司，2002 (8)J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Press.2004 (9)丁书文等，变电站综合自动化原理及应用，中国电力出版社，2003 (10)黄益庄，变电站综合自动化，中国电力出版社，2000 二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案、设计（研究）工作步骤 1.毕业设计的主要内容 （1）课题研究的意义及目的，国内外研究的现状； （2）变电站综合自动化系统的组成和主要功能； （3）变电站综合自动化系统的一次系统设计； （4）变电站综合自动化系统的二次系统设计； （5）线路微机保护系统设计（速断、过流、零序保护设计） （6）配电变压器微机保护系统设计 （7）主要电气设备选择； （8）监控软件的设计及图形界面的设计 2.设计实现的主要功能 实时显示变电站综合自动化系统的运行参数（包括电压、电流、功率、频率、cosφ等参数）和运行趋势图，故障报警显示，建立实时和历史数据库，实现SCADA功能。实现无人值守变电站综合自动化功能。 3.主要技术指标 功率因数不低于0.9，可靠性和经济性满足变电站综合自动化要求。 4. 设计的思想及过程 （一）电气一次部分的设计 1.变电所主接线方案的设计 2 / 52 / 5
2．负荷的计算和主变的选择： （1）负荷的计算和无功补偿 本变电所的电压等级为110/35/10kV，主要的负载在35kV和10kV的线路上。负荷的计算就是把35kV和10kV电压等级上的总的负载算出来。一方面，为了提高电网的有功功率，也就是降低无功功率，要对电网进行无功补偿，这样就使选择的主变压器的容量减小，降低了成本。另一方面，为使变电所的功率因数不低于0.9，要对系统进行无功补偿，也就是把10kV和35kV线路上负载的功率因数从0.8提高到0.9，而在具体的补偿中，使用并联电容器的补偿方式。 （2）主变压器的容量选择 在本设计中，为了满足运行的灵敏性和供电的可靠性，应选两台三绕组变压器，主变压气容量应根据5—10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。所以每台变压器的额定容量按Sn=0.7PM （PM上一步无功补偿后的视在功率，即供电容量）选择， 同时每台主变压器的容量不应小于一、二级负荷之和，依据上述要求选择所用变压器的型号。 3．短路电流的计算： 短路电流的计算主要是为了选择电气设备、校验电气设备的热稳定性和动稳定性，进行继电保护的设计和调整。对于整个电网来说，要考虑在不同地点同时发生短路时的情况，将设计的主接线按其阻抗的形式转化为电力系统界限的示意图，再根据所选主变的参数、线路的阻抗进行短路电流的计算。 4．一次设备的选择和校验： 按正常运行的条件进行选择，对110kV、35kV和10kV的母线按经济的电流密度算出其截面，3 / 53 / 5
按照截面面积和环境的要求选择适合的母线；对断路器的选择依据其额定电压、额定电流和开断电流来选择，隔离开关按其通过的额定电流必须大于此回路的电流来选择，电压互感器和电流互感器均依据一次侧和二次侧的电压和电流进行选择；对所选的母线和电气设备要进行热稳定性和动稳定性的校验，看所选的母线和设备是否满足设计的要求，校验时遵循短路时的情况来校验。 （二）二次部分及监控部分的设计 电力系统继电保护的设计和配置是否合理直接影响到电力系统的安全运行，如果设计和配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行具有非常重要的意义。 为了安全、经济的提供电能，必须及时而准确的掌握系统的实际运行的情况，随时进行分析，做出正确的判断和决策，必要时采取相应的措施，及时处理事故和异常情况，必须对电力系统实施监视和控制。也就是说要对系统中的一些器件进行监视和控制，在这一部分中，最基本的是监视控制和数据采集系统，首先要对电器设备编号，完成模拟量和数字量的采集，然后使用组态软件对其采集到的信息进行编程，最后通过人机界面实现对电气设备的控制。 三、毕业设计（论文）工作进度安排 周 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 设 计 内 容 熟悉工艺要求和设计内容，查阅资料 熟悉工艺要求和设计内容，查阅资料 总体方案设计和硬件配置 一次系统图设计 二次系统电气原理图 二次系统电气原理图 控制程序软件设计和调试 控制程序软件设计和调试 监控组态软件和通讯软件设计 监控组态软件和通讯软件设计 绘图，整理说明书 绘图，整理说明书 完 成 情 况 教 师 检 查 4 / 54 / 5
指 导 教 师 意 见 指导教师签字___________
年 月 日 院 系 毕 业 设 计 领 导 小 组 审 核 意 见 系主任___________ 教学院长___________ 年 月 日 年 月 日
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