电力系统自动化课程设计任务书

《电力系统自动化课程设计》

任务书

设计选题（二选一）

题目一：10kV配网开闭所备自投装置及其远程监控系统

原理简介：

“备自投装置”全称为“备用电源自动投切装置”的简称，它是10kV配网中常见的自动化装置。

为了提高供电可靠性，10kV配网开闭所也开始设置具有互供能力的双电源配电线路，使其形成网架，并在线路上设置备自投装置及其分段开关。一旦发生事故，备自投装置就能迅速有效地对故障点进行隔离。

备自投装置在故障发生时具有自动“断开”功能，保障用户用电连续性。故障排除后，备自投装置分段开关仍保持“断开”状态，无法自动复位，需巡检人员手动复位。若在巡检人员来开闭所之前再次出现故障，则无备用电源投入使用，用户断电。

基于以上不利因素，备自投装置需配备状态监控模块。当备自投装置动作时，其状态监控模块获知该信息并发送至远端监控中心，远端监控中心获知后立即派巡检人员前往相应开闭所进行巡检复位操作。

为了更好地分析判别故障，远端控制中心在获取备自投装置动作信息的同时，还应获得开闭所电力系统状态信息，此信息也通过状态监控模块获得。

设计要求：

(1) 调查研究10kV配网开闭所备自投装置特点、功能；绘制10kV配网开闭所备自投装置接线图。

(2) 设计备自投装置状态监控模块，确定以下功能：1、操作方式2、数据采集（自行设计若干遥信量、遥测量）；3、数据通信；4、执行命令；5、其他。

(3) 画出位于开闭所内的远方终端（RTU）结构框图，说明图内各模块功能。

(4) 结合“执行命令”，选择数据通信规约，详细说明通信报文格式。

题目二：他励式直流机励磁控制系统仿真

原理简介：

在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，优良的控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且可以有效地提高系统的技术指标。

直流励磁机励磁系统是一种常用的励磁方式，它是靠与发电机组同轴的直流发电机供给励磁电流。按励磁机励磁绕组供电方式的不同，又可分为自励式和他励式两种。他励与自励相比时间常数较小。

励磁控制系统基本部分是一个闭环比例调节器，它的动态方程是一个三阶以上的方程式。因此，它有稳定问题，也有其动态过程的质量问题。与对其他多阶系统处理方式一样，励磁系统的动态响应特性一般也可用在其中起主导作用的二阶系统特性作为其整个系统的基本的合理的响应曲线。

励磁控制系统的动态特性可以用线性方程组来描述，分析可以选择传递函数法。对任一线性控制系统，求得其传递函数后，可判断该系统是否稳定。若稳定性能欠佳，可采取适当补偿措施。在励磁控制系统中通常用电压速率反馈环节来提高系统的稳定性。

设计要求：

（一）一个发电单元的简化线性自动电压调整（A VR）系统如下图1所示。

图1

（1）用MATLAB中rlocus函数求出根轨迹。

（2）放大器增益为K A=30，用MATLAB求阶跃响应。

（3）在SIMULINK中建立仿真框图，求出阶跃响应。

（二）把一个速度反馈稳定器增加到上述A VR系统，如下图2。稳定器时间常数为0.03秒，微分增益K F=0.1。

图2

（1）用MATLAB求阶跃响应。

（b）建立SIMULINK仿真模型，并求阶跃响应

（三）在上述A VR系统前行通路中加入PID控制器，如下图3所示。试在SIMULINK中建立仿真框图。调整K P，K I，K D，以获得具有最小超调量和较小的稳定时间的阶跃响应。

图3

（1）用MATLAB求阶跃响应。

（2）建立SIMULINK仿真模型，并求阶跃响应

四、报告规范

课程设计完成之后，每位同学须独立完成课程设计报告。（后附“设计报告封面”）。

课程设计报告正文应包括以下几个部分：（1）课程设计选题；（2）基本原理介绍；（3）设计过程描述；（4）设计结果分析；（5）设计心得体会。