河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告
题目名称 110kV变电站综合自动化系统设计 学生姓名 *** 专业班级 电气**班 学号 ********** 一、 选题的目的和意义： 1、传统变电站的缺点 变电站是电力系统中不可缺少的重要组成部分，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。尤其是现在大容量发电机组的不断投运、超高压远距离输电和大电网的出现，使电力系统的安全控制更加复杂，如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。传统变电站存在如下的缺点： （1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。 （2）供电质量缺乏科学的保证。 （3）占地面积大，增加了征地投资。 （4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。 （5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。 2、变电站实现综合自动化的优越性 随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变电站综合自动化技术得到了迅速发展。近几年来，变电站综合自动化已成为热门话题，引起了电力工业各部门的注意和重视，并成为当前我国电力工业推进技术进步的重点之一。 变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。 变电站实现综合自动化的基本目标是提高变电站全面的技术水平和管理水平，提高电网和设备的安全、可靠、稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，提高供电质量，促进配电系统自动化。 [1]变电站实现综合自动化的优越性主要有以下几方面： （1）提高变电站的安全、可靠运行水平。 （2）提高供电质量，提高电压合格率。 （3）简化了变电站二次部分的硬件配置。 （4）提高电力系统的运行、管理水平。 （5）缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。 （6）减少维护工作量，减少值班人员劳动量，实现减人增效。 （7）有利于提高变电站无人值班管理水平。 二、 国内外研究现状简述： 1、国外变电站自动化技术的现状及发展 国外变电站自动化技术始于20世纪70年代中后期。英国、意大利、法国、西德、澳大利亚等国均于70年代末新装了微机型远动装置，个别使用了16位小型计算机。1981年5月在英国召开的第6届国际供电会议的有关文章指出，变电站监控系统的功能正以综合自动化为目标迅速发展，除了具有遥测、遥信、遥控功能，还要具备寻找处理单相接地故障功能、负荷管理功能、成组数据记录功能、自动重合闸等功能。80年代以后，研究变电站综合自动化技术的国家和公司越来越多，相应的技术也越来越先进。例如德国西门子公司、ABB公司、AEG公司，美国GE公司、西屋公司，法国阿尔斯通公司等都有自己的综合自动化系统的产品。 德国西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投运了第一套变电站自动化系统LSA．678，此后陆续在德国以及欧洲投运了300多套该种型号的变电站自动化系统。我国也于1995年投运了该公司的LSA-678变电站自动化系统。该系统结构有两类，一类是全分散式的系统，另一类是集中与分散相结合的系统。两类系统均由6MB测控系统、75／7U保护系统、STK开关闭锁系统三部分构成。 日本在20世纪90年代也在其新建和扩建的高压变电站采用了以计算机监控系统为基础的运行支援系统。其主要特点是继电保护装置下放至开关现场，并设置微机控制终端，采集测量值和开关接点信息，通过光缆传送到主控制室的后台计算机系统，开关及隔离开关操作命令也由主控制室通过光缆下达至终端执行，主控制室计算机系统采用双以太网。 美国投运的变电站自动化技术大体有三类：一类是以远动终端设备(RTU，Remote Terminal Unit)为基础进行实时数据采集，并和上级调度中心通信；另一类以通用计算机为数据采集设备，不但采集实时数据而且建立历史数据库，并通过计算机网(以太网)与远程工作站联络；第三类采用MODBUS PLUS多主站网络系统，保护监控I／O等部件均通过规约转换器(gateway)接入该网，并通过RTU与调度中心联系。 目前国外产品以ABB公司的SCSl00／200和西门子公司的LSA一678为主流，在间隔层终端集保护、录波、计量、远动功能于一体，并使得信号采集完全分散分布和下放，简化了二次回路。通信网主要以光纤为介质，光纤具有很高的通信速率和非常好的抗干扰能力。也有一部分变电站自动化系统的通信网采用了现场总线技术，现场总线具有很高的抗干扰性能，网络传输速度适中，成本低，施工方便。 2、国内变电站自动化技术的现状及发展 国内变电站自动化技术起步较晚，在上世纪80年代后开始讨论、研制与开发，真正投入使用则是在国内微机保护投入实用并能够实现与监控系统交换数据之后。上世纪80年代及以前，是以RTU为基础的远动装置及当地监控为代表，功能主要是与远方调度进行通信以实现“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)，与继电保护及安全自动装置的联接通过硬接点接入或串行口通信较多。此类系统称为集中RTU模式，目前在一些老站改造中仍有少量使用，这一阶段称为自动化的初级阶段。到了上世纪90年代初期，单元式微机保护及按功能设计的分散式微机测控装置得到广泛应用，保护与测控装置相对独立，通过通信管理单元能够将各自信息送到后台或调度端计算机。从上世纪90年代中后期，随着计算机技术、网络及通信技术的飞速发展，采用分层分布式的系统结构，按间隔为对象设计保护测控单元，形成真正意义上的分层分布式自动化系统。目前国内主流厂家均采用了此类结构模式。 进入21世纪后，数字保护技术的发展使得变电站综合自动化技术产生了一个飞跃，变电站综合自动化技术在我国进入了实质性发展阶段。10kV变电站综合自动化多采用分散分布式交流采集系统，通过串行口或网络与后台监控主站相连，将测控部分合并在10kV保护装置内，根据模拟量对采样精度的不同要求，采用专用的电流输入口接测量，监控单元多采用工业PC，但其性价比不及计算机工作站和计算机服务器。监控系统大都保留有RTU装置，由RTU进行电量采集，向各级调度中心传递数据，并通过它与监控系统交换信息。现场通信多采用RS串行通信总线，也有少数采用CAN、Lon works现场总线，但是不同厂家设备的通信规约种类繁多，不仅浪费了大量开发软硬件的人力物力，也给用户的设备选型、运行维护等带来诸多不便，并且由于通信规约及调度中心功能不够完备，综合自动化系统用作无人值班分站时不能实现本应具有的丰富的变电站运行监控功能，浪费了用户的投资费用。 目前，我国较成熟的自动化产品基本都应用在110kV或35kv变电站，220kV变电站技术还不够成熟。 三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段： 通过对变电站设计和PLC原理与应用相关书籍的学习，上网、图书馆查阅资料以及辅导老师的讲解等，对变电站综合自动化系统和PLC技术有相应程度的掌握。利用PLC软件实验系统，对变电站综合自动化系统硬件实现编程控制。 四、主要参考文献与资料获得情况： [1]黄益庄.变电站综合自动化技术.中国电力出版社，2000.4 [2]张惠刚.变电站综合自动化原理与系统.中国电力出版社，2004 [3]崔明.变电站与水电站综合自动化.中国水利水电出版社，2005 [4]熊信银.发电厂电气部分. 中国电力出版社，2004 [5]何永华主编.发电厂及变电站的二次回路.中国电力出版社，2003 [6]董爱华.可编程控制器原理及应用. 中国电力出版社，2003.8 [7]杜从商.PLC编程应用基础.机械工业出版社，2010.4 [8]周勇，裴金勇，王立.变电站综合自动化系统结构与通信.宁夏电力，1998， [9]潘志群.基于PLC变电站自动化系统设计.地下工程与隧道，2006， [10]肖华.基于PLC中低压配电网自动化的RTU功能实现.大众用电（电气时空），2006， [11]何仰赞，温增银. 电力系统分析（第三版）.华中科技大学出版社，2002 [12]王汝文，宋政湘，张国钢. 电器智能化（第二版）.电子工业出版社，2009， [13]钟肇新，范建东. 可编程控制器原理及应用（第三版）.华南理工出版社，2004.10 [14]南京中德保护控制系统有限公司. 变电站自动化工程图集.中国电力出版社，2003 [15]江苏省电力设计院. 35～110kV无人值班变电站所典型方案设计.中国电力出版社，2001 [16]徐华军，严石. PLC与计算机的通信程序设计. 2006.3， [17]巴金祥，王建立，李宝国．PLC在断路器控制中的应用．辽宁工学院学报．2002(1) 五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）： 1、第1周 确定毕业设计题目 2、第1-6周 学习相关书籍，对变电站设计和PLC应用有较深入的了解 3、第6-7周 完成开题报告 4、第7-10周 针对变电站设计查阅书籍与搜集相关资料，对其知识熟练掌握，设计变电站综合自动化系统一次部分 5、第10-12周 熟悉并掌握变电站自动化系统，利用变电站综合自动化系统硬件系统做出相应编程控制 6、第13周 根据变电站综合自动化系统硬件和软件系统整理论文 7、第14-15周 对论文进行最终的审批整理，准备毕业答辩 六、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）： 指导教师： （签名） 年 月 日
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