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
西安交通大学电力系统自动化课程设计报告院(部)别信息科学与电气工程学院姓名学号指导教师课程设计任务书题目电力系统自动化课程设计院(部) 信息科学与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号12 月15日至12 月26 日共 2 周指导教师(签字)负责人(签字)年月日目录第一章电力系统故障分析 (6)1.1电力系统故障分析作用及意义 (6)1.2电力系统故障概率 (6)1.3 电力系统故障计算的基本原则和规定 (7)1.4不对称故障分析概述 (8)1.5不对称故障分析 (8)1.6 不对称故障分析计算步骤 (9)第二章纵向不对称故障分析 (10)2.1纵向不对称故障分析 (10)2.2断路故障的简略记号 (10)2.3一相断相故障分析 (11)第三章电力系统纵向故障分析实例计算分析 (13)3.1电力系统纵向故障分析实例要求 (13)3.2理论计算 (13)3.3 Matlab计算过程 (15)3.4.电力系统故障实例仿真模型及各模块参数设置 (17)3.5仿真波形结果 (18)课程总结 (22)课程设计心得 (23)附录 (24)参考文献 (26)摘要在电力系统故障中，仅在一处发生不对称短路或断线的故障，称为简单不对称故障。
它通常分为两类：①一类叫横向不对称故障，包括两相短路、单相接地短路以及两相接地短路三种类型。
这种故障发生在系统中某一点的各相间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障。
②另一类是发生在网络三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，包括一相和两相断相两种基本类型。
不对称故障的分析计算是故障分析的基本内容之一。
在电力系统设计和运行中，不对称故障时出现时各序对称分量以及各相电流、电压的分析计算，是选择电气设备、确定运行方式、整定继电保护、选用自动化设备和事故分析的重要依据。
在电力系统各种故障中，不对称故障所占的比例很大。
当电力系统某点发生故障时，求出故障点处电流、电压的大小和特征，以及网络中其他位置（如继电保护安装处）电流、电压的大小和特征。
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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》使命宣言设计选题（二选一）标题一：10kV配电网开关站自动切换装置及其远程监控系统原理介绍：“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。
为提高供电可靠性，10kV配电网开关站也开始设置两条互供能力的配电线路，形成电网框架，并在线路上设置备用自动切换装置和分段开关。
一旦发生事故，备用自动切换装置能快速有效地隔离故障点。
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。
基于上述不利因素，备用自动切换装置应配备状态监测模块。
备用自动切换装置动作时，其状态监测模块获取信息并发送至远程监控中心。
远程监控中心收到信息后，立即派巡检人员到相应的开关站进行巡检复位操作。
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配电网开关站自动切换装置的特点和功能；绘制10kV配电网开关站自动切换装置接线图。
(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。
专题二：分励直流电机励磁控制系统仿真原理介绍：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。
直流励磁机的励磁系统是一种常见的励磁方式。
它依靠与发电机组同轴的直流发电机来提供励磁电流。
电力系统工程综合课程设计任务书
5)、短路电流持续时间最大值的确定。
（7）、防雷规划.
2.绘制本课题设计的电气图（手工绘制，A3绘图纸）
五、进程安排
1.下达设计任务书，学习课程设计指导书，讲解设计要求、进度安排、指导时间、注意事项等，提供参考资料、课程设计指导书。（0.5天）
2.分析题意，查阅参考文献，提出设计方案。（1天）
3.具体计算、选型、系统设计、设计接线方式、绘制图纸等。（6.5天）
4.撰写课程设计报告。（1.5天）
5.答辩。（0.5天）
六、主要参考资料
1.熊信银，张步涵主编.电力系统工程基础.武汉：华中科技大学出版社，2002.
2.陈跃主编.电气工程专业毕业设计指南.电力系统分册.北京：中国水利水电出版社，2003.
四、要求的设计（调查/论文）成果
1.编写详细的设计说明书（手写,附上本次设计心得体会）
说明书中要有以下内容的详细分析依据，计算过程、比较结果等：
（1）、待设变电所在电力系统中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ地位、作用等分析；
（2）、主变压器台数、类型、容量分析及确定、过负荷能力校验；
（3）、220KV、110KV、10KV侧主接线接线方式的确定；
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一、设计（调查报告/论文）题目
220kV降压变电所电气一次部分初步设计
二、设计（调查报告/论文）主要内容
1．选择本变电所主变的台数、容量和类型；
2．设计本变电所的电气主接线，选出两种电气主接线方案比较，确定一个较佳方案；
3．进行所需的短路电流计算，明确短路电流计算目的；
4．选择220KV侧和110KV侧的高压断路器和隔离开关；
5．进行继电保护的规划设计；
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电力系统短路故障的计算机算法程序设计一、课程设计的目的根据所给的电力系统，编制短路电流计算程序，通过计算机进行调试，最后完成一个切实可行的电力系统计算应用程序，通过自己设计电力系统计算程序不仅可以加深学生对短路计算的理解，还可以锻炼学生的计算机实际应用能力。
二、课程设计的内容电力系统故障的计算机程序设计、编制和调试。
三、课程设计的要求1、在对称短路计算、简单不对称短路计算中任选一种进行计算；2、自选计算机语言；3、设计、编制、调试出相关的通用计算程序；4、输入/输出数据一律以文件格式形成。
（1）对称短路计算的输入/输出数据输入数据包括：节点数、支路数、故障节点、支路参数（支路首端号、支路末端号和支路电抗值）输出数据包括：节点导纳矩阵或阻抗矩阵、故障点电流、各支路电流、各节点电压（2）不对称短路计算的输入/输出数据输入数据包括：节点数、支路数、故障节点、支路参数（支路首端号、支路末端号和支路正序电抗值、支路负序电抗值、支路零序电抗值）输出数据包括：故障点电流、各支路电流、各节点电压的序分量和相分量四、考核方式1、课程设计按五级评分标准进行考核；2、课程设计成绩由三部分组成，平时成绩占据40%，课程设计报告占用30%，最后考试成绩占30%；3、平时成绩由指导教师根据学生平时完成设计的表现及能力给定。
4、设计报告成绩由指导教师根据学生完成报告的质量和学术水平给定。
5、考试成绩是当课程设计结束时，进行口试考核中，根据学生回答的水平给定。
五、参考资料1、何仰赞.电力系统分析（上）.华中科技大学出版社2、米麟书.电力系统故障的计算机辅助分析.重庆大学出版社3、短路电流实用计算方法.电力工业出版社4、周作仁.电网计算与程序设计.湖南科学技术出版社数字式准同期自动并列装置的设计一、课程设计的目的通过本次课程设计，使学生能过对数字式准同期自动并列装置有一个全面的认识，通过查阅资料，掌握准同期并列的基本原理，了解并列误差的国家标准，掌握数字式自动并列装置的硬件电路和软件，进一步锻炼学生的编程能力。
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09电气C 电力系统课程设计要求：1、设计书要有封面；2、要有原始资料——即每个同学拿到手中的题目要附上；3、电子版，手写版都可以，最后都要打印出来；4、6月1日交；2013年4月18日 下面是往年的电力系统综合课程设计任务书，大家可以参考一下怎么写。
电力系统综合课程设计任务书本次课程设计供分为二题（其中线路部分1题，发电机-变压器保护部分1题），要求每位同学任选一题，按照课题要求独立完成，于本学期十五周之前提交设计报告书。
第一章 电力系统继电保护课程作业指导书第一节 课程作业进行步骤一、短路电流及残余电压计算考虑到35～1l0千伏单电源环形网络的相间短路保护有可能采用带方向或不带方向的电流电压保护，因此在决定保护方式前，必须较详细地计算各短路点短路时，流过有关断路器的短路电流足和保护安装处的残余电压res U 。
然后根据计算结果，在满足“继电保护和安全自动装置技术规程”和题目给定的要求的条件下，尽可能采用最简单的保护方式。
计算K I 及res U 的步骤及注意事项如下。
(1) 系统运行方式的考虑除考虑发电厂发电容量的最大和最小运行方式外，还必须考虑在设备检修或故障切除的情况下，发生短路时流过保护装置的短路电流最大和最小的系统运行方式，以便计算保护的整定值和保护的灵敏度。
在需采用电流电压联锁遮断保护时，还必须考虑介于最大和最小之间的系统运行方式。
(2) 短路点的考虑为了绘制()K I f l =和()res U f l =的曲线，每一线路上的短路点至少要取三点，即线路的始端、中点和末端三点。
一般为了简化计算取此三点即可。
短路点确定之后，即标上123K K K 、、等符号。
(3) 短路类型的考虑由于本作业相间短路保护的整定计算，因此在最大系统运行方式下，应计算三相短路电流()3K I ，以作整定动作电流pu I 之用；而在最小系统运行方式下，则计算两相短路电流()2K I ，以作计算灵敏系数esn K 之用。
电力系统分析课程设计任务书及说明书格式
电力系统分析课程设计任务书及说明书格式第一篇：电力系统分析课程设计任务书及说明书格式《电力系统分析》课程设计任务书一．设计原则1．必须遵守国家有关电气的标准规范。
2．必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。
3．满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级）4．必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。
二．设计目的通过课程设计进一步提高学生的收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。
三．时间安排总学时（2周）1．分析设计题目，明确设计要求，收集资料，参考文献，拟定系统方案。
（1-2天）2．独立完成初步设计方案（一般选取两个方案，并加以比较）（1-2天）3．独立完成系统方案设计及计算，如系统中所有设备的选择与校验，故障分析编程，环网分解等类型的设计等。
（1-3天）4．各阶段设计的叙述，纠正和新知识更新能力的应用（1-2天）5．编写说明书，完成最终方案。
（1-2天）6．答辩，验收。
（半天）四．课程设计基本要求 1．要求学生初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制图标准，常用符号，计算公式和编程技巧。
2．通过独立设计一个工程技术课题，设计应用软件，充分提高运用新技术、新信息、新技术成果和装置的能力。
具体要求见各课题。
3．在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和总结。
4．完成《课程设计说明书》及相关的图，可以手写，可以计算机打印。
5．准备答辨。
课程设计说明书的格式1.封面：（请学习委统一领取并发给大家）2.标题：电力系统课程设计《……》（各人的课题标题）一．基础资料（四号黑体）1.（小标题用小四黑体）（正文用五号宋体）2.二．设计内容某部分（按设计大纲）三．六．设计内容某部分七．设计小结（总结整个设计内容）八．设计体会（总结个人在设计过程中碰到的问题及解决方法，体会，建议等）九．参考文献附录说明：一．基础资料（课题要求，相关的条例，规范等）二．～六.见各课题的要求七．设计小结（本设计通过对……的分析，提出了……设计方案，并对……进行了分析比较，从……方面考虑，最终选择了……设计方案，它具有……优点，还有……不足）从技术方面总结你的设计。
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三、课程设计的要求
1、发电机并网条件分析； 2、发电机并网模型的建立； 3、分别对发电机端电压电压与电网电压幅值、频率和初相位在各种匹配情况下
发电机并网过程的仿真； 4、 理论分析结果与仿真分析结果的比较。
4、 考核方式
课程设计按五级评分标准进行考核；
5、 参考资料
自选题 2、用 PLC 实现原动机调速控制
硬件条件：
直流电动机实验机组（参数见电机铭牌，用于模拟原动机如水轮机、汽轮 机）、晶闸管集成控制模块套件（淄博银河）、光电脉冲发生器、电流互感器、S7200 PLC 单元（CPU226/EM235）、通讯电缆、通用电脑。
目的：
培养学生掌握原动机速度控制的基本要求，系统构成，各部分工作原理，
一、课程设计的目的
通过本次课程设计，使学生能过对数字式准同期自动并列装置有一个全面 的认识，通过查阅资料，掌握准同期并列的基本原理，了解并列误差的国家标 准，掌握数字式自动并列装置的硬件电路和软件，进一步锻炼学生的编程能力。
二、课程设计的内容
1. 硬件设计: a) 检测电路的设计，要求把电网和发电机发出的电信号转换成芯片可处理 的信号，如有效值变换和方波整形等； b) 显示电路的设计，要求在系统工作过程中不断显示电网和发电机电压和 频率； c) 输入、输出接口电路的设计； d) 硬件抗干扰电路的设计。
自选题 4、基于单片机的同步发电机励磁控制系统的设计
一 、课程设计的目的
通过本次课程设计，让学生掌握同步发电机励磁控制的基本要求、系统组成及 其各部分工作原理，掌握基于单片机的励磁自动控制系统的硬件电路和软件设 计，进一步锻炼学生的能力。
二、课程设计的内容
1、分析励磁系统工作原理； 2、励磁变压器的设计；晶闸管元件参数与主回路、控制回路、保护回路； 3、励磁电压、励磁电流、系统电压、无功电流参数等参数的检测电路； 4、起励条件和控制；励磁绕组的灭磁回路与灭磁开关；强励与强励时间保护； 5、闭环控制系统的设计和控制参数的整定。
电力系统自动化报告寇明锋
上海电机学院课程设计任务书课程名称电力系统自动化课程设计课程代码013056P1设计题目(1)同步发电机励磁系统试验研究(2)同步发电机准同期并列试验研究设计时间2016年1月11日——2016 年 1 月20 日院（系）电气学院专业电气工程及其自动化班级BG1203 一、课程设计任务汇总目的：通过理论与实践教学，使学生了解电力系统自动化的基本过程及相关问题，训练和培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力。
任务：掌握所试验装置的结构及工作原理，能按照规范安全地进行电力系统自动化设备的操作。
能独立分析并获得试验数据。
能按照要求完成课程设计说明书的撰写。
二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）（1）撰写课程设计说明书（说明书需包括试验装置的工作原理、试验数据、原理图、及结论）。
（2）画出一次系统原理接线图。
（3）说明书中列出试验有关的波形、数据、图表。
三、课程设计工作进度计划：第一天：分组、明确课程设计的任务、查找有关资料、书籍。
第二天：掌握试验系统的结构、原理及试验系统的使用规范。
第三天：进行系统的试验研究。
第四-六天：进行总结并撰写课程设计说明书。
第七天-第七天半：进行课程设计交流讨论并答辩。
四、主要参考资料[1] WDT-III C 电力系统综合自动化试验台使用说明书，华中科技大学.[2] 电力系统及自动化综合实验指导书，华中科技大学.[3] 孙莹, 王葵. 电力系统自动化（第1版）. 中国电力出版社, 2004.[4] 李先彬. 电力系统自动化（第3版）. 中国电力出版社, 1995.2015～2016学年第1学期《电力系统自动化》课程设计题目：同步发电机准同期并列实验院系：电气学院班级：BG1203姓名：寇明锋指导老师：郑翔2016.1目录摘要 (1)第一章实验目的与原理说明 (2)一、实验目的 (2)二、原理与说明 (2)第二章实验过程与数据记录 (3)一、机组启动与建压 (3)二、观察与分析 (3)三、手动准同期 (5)四、半自动准同期 (7)五、全自动准同期 (8)六、准同期条件的整定 (8)七、停机 (9)第三章心得体会.................................................................. 错误！未定义书签。
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《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。