水力發(fā)電廠電氣一次及同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc

《水力發(fā)電廠電氣一次及同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《水力發(fā)電廠電氣一次及同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告.doc（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開(kāi) 題 報(bào) 告 題 目 紫坪鋪水電站電氣一次 及其同期系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 班 級(jí) 動(dòng)092班 學(xué) 生 謝兵 指導(dǎo)教師 南海鵬 2013 年 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題來(lái)源、類型 畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目來(lái)源：本人的設(shè)計(jì)課題是由學(xué)校提供的諸多課題中選擇的，自己根據(jù)自己的興趣和將來(lái)工作所需選擇了《紫坪鋪水電站電氣一次及其同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的題目，指導(dǎo)老師是南海鵬。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目類型：工程設(shè)計(jì) 二、 研究該課題的目的和意義： 電氣一次系統(tǒng)作為發(fā)電站的重要組成部分，直接參與電能的生產(chǎn)和傳輸，對(duì)發(fā)電廠的投資成本，保證電站正常運(yùn)行和設(shè)備安全有著重要的影響。而同期系統(tǒng)是電站并網(wǎng)安全的保障，隨著社會(huì)的日益繁榮和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電能的需求逐漸增大，電網(wǎng)的容量也在不斷擴(kuò)大，電站的同期并網(wǎng)不僅對(duì)電站的運(yùn)行有重要影響，同時(shí)也是為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這就對(duì)同期系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，對(duì)電站的同期系統(tǒng)和電氣一次的研究有著重要的意義。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠使我們對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，加深理解，把自己在學(xué)校里學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，為自己的實(shí)際工作做好準(zhǔn)備。同時(shí)，也是我們鞏固舊知識(shí)、掌握新知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)重要途徑。 三、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 隨著我國(guó)電網(wǎng)的擴(kuò)大、電壓等級(jí)的升高和大容量發(fā)電機(jī)組的不斷投入運(yùn)行，如何保持電力系統(tǒng)安全運(yùn)行變得尤為重要。同期系統(tǒng)是保證發(fā)電機(jī)安全并網(wǎng)的重要組成部分，直接影響發(fā)電站和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。精確的同期系統(tǒng)可以保證發(fā)電站電氣設(shè)備的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行，而且可以有效地提高發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 電氣一次設(shè)計(jì)是電力工業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要涉及的是有關(guān)電力直接生產(chǎn)、變換、輸送、分配和用電的設(shè)備的選型，裝配的過(guò)程，是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提。電氣一次設(shè)計(jì)的主接線代表了發(fā)電廠高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它直接影響了電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式等諸多方面都有決定性關(guān)系。發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等都是電氣一次所需要考慮的設(shè)備，而這些設(shè)備的發(fā)展也對(duì)電氣一次主接線有著很重要的促進(jìn)作用。 微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是目前實(shí)現(xiàn)水電站同步發(fā)電機(jī)快速并網(wǎng)的主要控制手段，是節(jié)約機(jī)組并網(wǎng)前空載能耗，機(jī)組故障時(shí)快速投入備用機(jī)組、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。提高自同期的控制速度和準(zhǔn)同期的控制精度，確保裝置具有良好的均頻均壓功能。 數(shù)字式安全自動(dòng)裝置是以微處理機(jī)作為基本的實(shí)現(xiàn)手段和方法，通過(guò)快速數(shù)字處理實(shí)現(xiàn)模型分析，邏輯判斷，控制出口，通訊以及更為復(fù)雜的控制功能，優(yōu)點(diǎn)是功能完善，使用及維護(hù)方便，智能化程度高，體積小，適應(yīng)一次系統(tǒng)靈活性大，所以應(yīng)用前景十分廣闊，已經(jīng)成為當(dāng)今電力自動(dòng)化的主流產(chǎn)品。 電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的研究狀況： (1)電氣主接線設(shè)計(jì)： 水電站電氣主接線設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分, 也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定與電力系統(tǒng)整體及水電站本身的運(yùn)行可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān), 并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式以及今后的運(yùn)行管理等有較大影響, 從這個(gè)意義上講它同時(shí)也是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題, 直接由原始資料來(lái)確定最佳方案相當(dāng)困難。方案評(píng)價(jià)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中起著重要作用, 是方案調(diào)整與最佳方案確定的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái), 主接線設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)主要依據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)的簡(jiǎn)單比較給出定性的評(píng)價(jià), 人的主觀因素影響較大。由于設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)因素很多, 很難保證評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和客觀性, 因此需要建立一個(gè)完整的評(píng)價(jià)模型來(lái)刻劃設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)過(guò)程。 主接線設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)因素涉及面很寬, 且因素之間存在一定的層次關(guān)系, 一般按主接線的基本要求分為可靠性、靈活性、發(fā)展性、經(jīng)濟(jì)性等。人們對(duì)每個(gè)因素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是不同的, 且這些因素對(duì)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的影響程度也不同, 很難用單一模式來(lái)評(píng)價(jià)。整個(gè)方案評(píng)價(jià)應(yīng)是各個(gè)評(píng)價(jià)因素的綜合。這些因素的評(píng)價(jià)與綜合通常應(yīng)用以經(jīng)典集合論為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述, 但是存在著方法本身固有的局限性。應(yīng)用以模糊集合論為基礎(chǔ)的模糊數(shù)學(xué)方法建立設(shè)計(jì)方案的多級(jí)模糊綜合評(píng)判模型。 多級(jí)模糊評(píng)判模型由評(píng)價(jià)因素集、因素權(quán)重集、評(píng)價(jià)集、隸屬函數(shù)及單因素評(píng)價(jià)矩陣、模糊操作算子等幾部分組成。 （2）電氣設(shè)備的選擇： 電氣設(shè)備的具體選擇是根據(jù)主接線方案及短路電流計(jì)算結(jié)果、當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件以及制造廠產(chǎn)品目錄等方面資料，按一定方法進(jìn)行。這個(gè)方法就是簡(jiǎn)單具體地規(guī)定若干“選擇條件”。各類電氣設(shè)備共有的選擇條件叫做一般選擇條件；不同類別的設(shè)備由于作用和要求不同，各有一些不向的選擇條件叫特殊選擇條件[1]。下面對(duì)一般選擇條件進(jìn)行分析，即：電氣設(shè)備型式的一般選擇條件、按正常工作條件選擇設(shè)備的額定電壓和額定電流、按短路條件校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 電氣設(shè)備型式的一般選擇條件：1.按使用環(huán)境選型；2.按特殊地區(qū)環(huán)境選型；3.按布置或裝配方式選型；4. 按參數(shù)范圍選型；5. 新技術(shù)、新產(chǎn)品的推廣使用和經(jīng)濟(jì)；6. 適當(dāng)避免型式選用的多樣化。 同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究狀況： 同期系統(tǒng)有，準(zhǔn)同期、自同期、自動(dòng)準(zhǔn)同期，其中自動(dòng)準(zhǔn)同期優(yōu)點(diǎn)明顯，易于操作，對(duì)電網(wǎng)和電站發(fā)電機(jī)影響較小，得到普遍應(yīng)用，自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的條件是:（1）發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)側(cè)電壓應(yīng)接近或相等，誤差不應(yīng)超過(guò)（5 ―10）％；（2）發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率應(yīng)接近或相等，誤差不應(yīng)超過(guò)（0.2—0.5）％；（3）發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相角差接近0，即δ=ψf-ψx≈0時(shí)，并列斷路器觸頭接通。 電力系統(tǒng)運(yùn)行中.任一母線電壓都可用包含電壓幅值Um 、角頻率Ω和初相位Φ的三個(gè)狀態(tài)量表示為“u =UmSm（ωt+ψ）。 一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)組在未投入系統(tǒng)運(yùn)行之前, 它的電壓“Uf ; 與并列點(diǎn)電壓(系統(tǒng)電壓)Ux, 二者的狀態(tài)量往往不等，其狀態(tài)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮? 使之與并列點(diǎn)的電壓狀態(tài)量相等或接近，再投入系統(tǒng)運(yùn)行， 這一系列操作稱為并列操作。同步發(fā)電機(jī)的并列操作是一項(xiàng)基本操作。隨著負(fù)荷的變化電力系統(tǒng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)是不斷變化的, 因此并列操作幾乎每夭都需進(jìn)行。 另外, 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某些事故時(shí), 往往要求將備用發(fā)電機(jī)組迅速投入電網(wǎng)運(yùn)行?？梢?jiàn), 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中并列操作是很頻繁的。 在最早的時(shí)候，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)合閘依靠操作人員手動(dòng)來(lái)進(jìn)行，為了尋找合閘提前時(shí)間，常采用同期指示裝置，最簡(jiǎn)單的同期指示裝置，電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓通過(guò)電壓互感器（PT）降壓，二次側(cè)接上燈泡裝置，通過(guò)合適的接線，可以采用燈光熄滅法或者燈光旋轉(zhuǎn)法來(lái)捕捉合閘的時(shí)機(jī)。但是由于燈泡一般在約1／6的額定電壓時(shí)就不亮了。所以更為準(zhǔn)確的方法是采用示零電壓表來(lái)尋找并網(wǎng)時(shí)機(jī)。手動(dòng)操作要求操作人員要比較熟練，并且并網(wǎng)準(zhǔn)確度不高，風(fēng)險(xiǎn)較大。目前，大多數(shù)電廠都是依靠同期裝置來(lái)進(jìn)行自動(dòng)并網(wǎng)的，手動(dòng)方式只是作為緊急時(shí)候的備用同期手段。 第一代自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是模擬式自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，以許繼的ZZQ3和ZZQ5為代表，它們分立晶體管元件搭建硬件電路，對(duì)同期條件進(jìn)行檢測(cè)和處理。ZZQ3和ZZQ5自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的出現(xiàn)，極大地提高了并網(wǎng)的速度和可靠性，但由于模擬式同期裝置用模擬電子元件構(gòu)成，阻容電路作為微分電路是有條件的，必然將帶來(lái)諸如導(dǎo)前時(shí)間不穩(wěn)定，構(gòu)成裝置元器件參數(shù)漂移不穩(wěn)定的問(wèn)題。模擬式的同期裝置合閘準(zhǔn)確度較低，它無(wú)法指示裝置的運(yùn)行狀態(tài)，不能進(jìn)行故障自檢等，現(xiàn)在已經(jīng)基本被淘汰了。 第二代自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是微機(jī)式自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，位處理器的產(chǎn)生對(duì)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置技術(shù)指標(biāo)的提升產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，我國(guó)是世界上微機(jī)準(zhǔn)同期裝置最早研制的國(guó)家之一，深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司研制的SID-2系列多功能微機(jī)準(zhǔn)同期裝置比較具有代表性。它是我國(guó)最早從事微機(jī)準(zhǔn)同期控制器研究，開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)得企業(yè)之一。相繼推出了QSA型，SID-1，SID-2，SID-2V系列發(fā)電機(jī)用微機(jī)準(zhǔn)同期控制器及SID-2T系列線路用微機(jī)準(zhǔn)同期控制器，操作方便，接線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在一定程度上提高了并網(wǎng)速度和可靠性，同時(shí)也大大提高了合閘準(zhǔn)確度。1982年在安徽陳村水電站成功投入第一臺(tái)微機(jī)同期裝置，80年代中期又陸續(xù)推出了一些類似裝置。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及大規(guī)模可編程邏輯控制器的出現(xiàn)（PCC），都為同期裝置的性能提升提供了硬件條件。 微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置, 充分利用微機(jī)的高速檢測(cè)、運(yùn)算、判斷和控制的能力, 直接檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)電壓Uf與并列點(diǎn)電壓Ux的狀態(tài)量, 并通過(guò)計(jì)算、判斷, 得出是否符合準(zhǔn)同期并列條件的結(jié)論.完成并列操作的全過(guò)程。它較以往采用的自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置具有工作差寬、并列操作過(guò)程短、工作可靠性高、硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 參考文獻(xiàn)： 【1】包曉暉，水電站電氣主接線方案的多級(jí)模糊綜合評(píng)判，水電站設(shè)計(jì)第26卷第1期，2010年3月； 【2】徐紹春，水電站電氣設(shè)備的選擇條件研究，云南省迪慶州香格里拉縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)所，迪慶 674400； 【3】李先彬，論自動(dòng)準(zhǔn)同期原理，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)第2 卷第1 期，19 9 0 年5 月； 【4】劉湘濤，周繼明，微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置，船電技術(shù)19 9 8 年第l 期； 【5】王群，王博，紫坪鋪水電廠自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，西北水電2011 年第5 期； 【6】郭權(quán)利, 鄭俊哲, 許鑒，新型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置設(shè)計(jì)，沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) 第2 卷第2 期，2 0 0 6 年4 月； 【7】胡美華，水電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)踐與探索，2012年2月； 【8】李凱，水電站電氣主接線可靠性計(jì)算中值得注意的幾個(gè)問(wèn)題，水電站設(shè)計(jì) 第20 卷第4期，2004年12月； 【9】展磊，閻觀清，嚴(yán)永勤，水電站廠用電設(shè)計(jì)問(wèn)題探討，紅水河第17卷第3期，1998年6月； 【10】呂文杰，三相短路電流計(jì)算方法的探討，四川電力技術(shù)，2005年第5 期，2005年8月； 【11】蔡允明，李小榕，中小型水電站電氣主接線設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題，水電站設(shè)計(jì) 第11卷第4 期,1995年12月； 【12】蔣建文, 江紅軍, 牟奎，紫坪鋪水電站AGC 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，水力發(fā)電第33卷第2期，2007年2月； 【13】黃 俊 , 葉紀(jì)剛，紫坪鋪水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，四川水力發(fā)電，第23卷第2期，2004年6月； 【14】車(chē)仁飛, 李仁俊, 李玉忠，基于疊加原理的配電網(wǎng)短路電流計(jì)算，山東大學(xué)電氣工程學(xué)院, 2001 年12 月； 【15】史德嘉 ,魯光德，朱建林，同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)準(zhǔn)同期控制系統(tǒng)，湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，第25 卷第2 期，2003 年6 月； 【16】M. Mahmoud?, K. Dutton, M. DenmanSchool of Engineering, Sheffield Hallam University, Pond Street, Sheffield S11WB, UKReceived 5 January 2004; received in revised form 7 May 2004; accepted 10 May 2004Available online 21 September 2004，Design and simulation of a nonlinear fuzzy controller for a hydropower plant 【17】M.-A. Boucher a,?, D. Tremblay b, L. Delorme c, L. Perreault c, F. Anctil d，Hydro-economic assessment of hydrological forecasting systems，Journal of Hydrology 416–417 (2012) 133–144 【18】B. Ogayar*, P.G. Vidal, J.C. Hernandez，Grupo de Investigacio′n IDEA, Escuela Polite′cnica Superior, University of Jaen, Campus de Las Lagunillas, s/n., 23071 Jaen, Spain，Analysis of the cost for the refurbishment of small hydropower plants 四、 本課題主要研究?jī)?nèi)容 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，主要掌握水電站電氣一次部分及其同期系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和考慮因素。設(shè)計(jì)紫坪鋪水電站的電氣一次部分及同期系統(tǒng)，包括主接線方案確定，短路電流計(jì)算、電氣主設(shè)備的選擇、廠用電設(shè)計(jì)、同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成相關(guān)的工程繪圖。 （1） 根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)的定位，擬訂本電站的電氣主接線方案； （2） 進(jìn)行短路電流計(jì)算； （3） 進(jìn)行電氣主設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，互感器，避雷器，熔斷器，絕緣子等） （4） 對(duì)廠用電及近區(qū)供電方式進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)； （5） 了解微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期系統(tǒng)的工作原理和基本構(gòu)成； （6） 選擇同期點(diǎn)，確定系統(tǒng)的接線圖，選配相應(yīng)的元器件； （7） 繪制系統(tǒng)的主接線圖，廠用電接線圖，同期系統(tǒng)控制原理圖，硬件配置圖等； 五完成論文的條件和擬采用的研究手段（途徑） 這個(gè)畢業(yè)論文是對(duì)我大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)的一個(gè)檢驗(yàn)，我要全面的運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，獨(dú)立思考，獨(dú)立設(shè)計(jì)，主動(dòng)收集數(shù)據(jù)資料，刻苦專研，合理安排每一天的時(shí)間，爭(zhēng)取做出一個(gè)富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)。具體的做法有以下幾點(diǎn)： 1. 明確自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，綜合分析自己所選課題，做到心中有數(shù)，避免盲目亂做。 2. 在充分調(diào)動(dòng)自己所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，繼對(duì)自己所選課題的相關(guān)知識(shí)深入學(xué)習(xí)，加深理解。 3. 充分利用圖書(shū)館書(shū)籍及電子數(shù)據(jù)資源，開(kāi)闊視野，使自己的設(shè)計(jì)更富創(chuàng)造性。 4．熟悉PCC、MATLAB，使自己的畢設(shè)完成的更加順利。 六本課題進(jìn)度安排、各階段預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 動(dòng)力工程 系 月 日 周次 任務(wù)階段名稱及詳細(xì)項(xiàng)目 檢查 日期 檢查結(jié)果 2 3 25 / 2 1 明確任務(wù)，調(diào)研及收集資料 3 3 / 9 2 了解電氣一次及勵(lì)磁系統(tǒng) 3 10 / 16 3 翻譯英文文獻(xiàn) 3 17 / 23 4 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，開(kāi)題 3 24 / 30 5 電氣主接線方案設(shè)計(jì) 3 4 31 / 6 6 電氣主接線方案設(shè)計(jì) 4 7 / 13 7 短路電流計(jì)算 4 14 / 20 8 短路電流計(jì)算 4 5 21 / 27 9 電氣主設(shè)備選擇 月 日 周次 任務(wù)階段名稱及詳細(xì)項(xiàng)目 檢查 日期 檢查結(jié)果 4 5 28 / 4 10 電氣主設(shè)備選擇 5 5 / 11 11 廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 12 / 18 12 同期系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 5 19 / 25 13 同期系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 6 26 / 1 14 同期系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì) 6 2 / 18 15 論文文檔總結(jié)定稿、圖紙打印 6 9 / 15 16 提交論文、論文評(píng)閱 6 16 / 22 17 畢業(yè)答辯 七、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 八、所 在 專 業(yè) 審 查 意 見(jiàn) 負(fù)責(zé)人： 年 月 日