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

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：

⑴理论联系实际，巩固《电气设备》课程的理论知识；

⑵培养工程计算、独立分析和解决问题的能力；

⑶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：

⑴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。

⑵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。

⑶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I 0、I 0.1（35kV及

及i sh的短路电流值。

以上电压等级处短路点）、I 0.2（6～10kV电压等级处短路点）、I

∞

⑷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：

⑴总论：说明设计依据和原始资料分析

⑵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

⑶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

⑴电气主接线图

⑵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

教学部姜堰科技教育学院

专业电气工程及其自动化

年级09级秋

指导教师 XXX 学生姓名卢玉成

学号DH1092R7002

2011年10月04日

调度自动化系统体系结构设计

学生：卢玉成指导教师：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

目录

前言 (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

前言

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。

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。

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8～10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：

35/10KV 变电站

1

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。

①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UNIX工作站系统。

②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：

⑴、充分理解现代调度自动化系统包括的含义；

⑵、熟悉调度自动化系统的功能；

⑶、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范；

⑷、掌握调度自动化系统的设计原则；

⑸、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则；

⑹、掌握调度信息的组织和信息量的估算；

⑺、掌握调度中心主站计算机系统的结构；

⑻、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标；

⑼、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：

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r≥2，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：

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r≥2，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：

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—降压变电所），基准厂站A和E的主接线图见附图：

⑴、毕业设计基准变电站A主接线图

⑵、毕业设计基准变电站E主接线图

4．5信息的组织原则

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

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

⑴、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：

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：

B n字节

遥测1 B n+1 B n+2

遥测2 B n+3 B n+4 B n+5

说明：

①、每个遥测信息字传送两路遥测量；

②、b11～b0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；

③、b14=1表示溢出，b15=1表示数无效。

④、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：

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。