【導(dǎo)讀】統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起著生產(chǎn)和輸送電能的作用。站電氣部分投資大小的決定性因素。本次設(shè)計(jì)水電站電氣一次及同期系統(tǒng)。首先根據(jù)主接線的經(jīng)。靈活的最優(yōu)接線方式。其次，進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)各短路點(diǎn)。行廠用電設(shè)計(jì)計(jì)算。配相應(yīng)的元器件。

　　

【正文】 0 CPU224 系列集成 14 輸入 /10 輸出共 24個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，可以連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。16K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間， 6 個(gè)獨(dú)立的 30Hz 高數(shù)計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的20KHZ，高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 1 個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有PPI 通訊協(xié)議， MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。轉(zhuǎn)速測量主要用到了 PLC 的高數(shù)計(jì)數(shù)器的高速計(jì)數(shù)功能，高數(shù)計(jì)數(shù)器對高速事件計(jì)數(shù) ，它獨(dú)立于 CPU 的掃描周期，頻率從測量是對高速脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到轉(zhuǎn)速頻率。 經(jīng) PLC 計(jì)算所獲得的頻率值和頻率設(shè)定值進(jìn)行比較。頻率設(shè)定值可根據(jù)用戶的需要通過文本顯示器進(jìn)行設(shè)置。并根據(jù)機(jī)組頻率是高于設(shè)定值還是低于設(shè)定值向外界發(fā)出信號，從而對水電站的自動(dòng)運(yùn)行起到一定的作用。 該設(shè)計(jì)還提供了蠕動(dòng)保護(hù)功能。該功能通過齒盤測速通道來實(shí)現(xiàn)。當(dāng) PLC 42 測得的機(jī)組轉(zhuǎn)速為零時(shí) .測盤測速通道卻有脈沖輸入到 PLC 的中斷 I/O 口。 當(dāng)中斷次數(shù)達(dá)到一定值時(shí)就認(rèn)為機(jī)組有了蠕動(dòng)。轉(zhuǎn)速信號裝置就通過輸出端子向外發(fā)出報(bào)警信 號。 同期系統(tǒng)流程 要完成同期功能，必須要進(jìn)行相關(guān)電量的測量以及利用測量的電量進(jìn)行控制，使得發(fā)電機(jī)能快速、平穩(wěn)地并入電網(wǎng)。 導(dǎo)前時(shí)間 從合閘命令發(fā)出，到斷路器主觸頭閉合，裝置要經(jīng)歷一段固有合閘時(shí)間。該合閘時(shí)間為一恒定值，包括同期裝置的合閘時(shí)間和斷路器合閘機(jī)構(gòu)的合閘時(shí)間兩部分，這一時(shí)間稱為“導(dǎo)前時(shí)間”。同期裝置在檢測到壓差和頻差已符合并列條件時(shí)，必須提前“導(dǎo)前時(shí)間”發(fā)出合閘命令，才能使斷路器主觸頭閉合時(shí)相角差 δ 恰好為零。 43 準(zhǔn)同期條件 為避免并列操作時(shí)出現(xiàn)較大的沖擊電流和振 蕩現(xiàn)象，準(zhǔn)同期并列條件如下： (1)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的壓差 sU 不能超過額定電壓值的 5％ ～ 10％； (2)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻差 sf 不應(yīng)超過 0． 1Hz(滑差周期在 10s左右 )； (3)斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相角差 δ 不應(yīng)超過176。 . 均頻控制 當(dāng)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的頻差、壓差及滑差滿足并列條件，斷路器主觸頭在相角δ =0o瞬間閉合時(shí)沖擊電流最小，機(jī)組沖擊受損也最小，但這是理想情況。實(shí)際上不可能達(dá)到理想情況，頻差、壓差允許差值越小，并列的速度越慢，所以允許值要根據(jù)實(shí)際情況選定。為保證快速并網(wǎng)，必須對機(jī)組的頻率和電壓進(jìn)行有效的控制，使其以最快的速度平穩(wěn)地接近允許值，并在允許值范圍內(nèi)可以控制其不再偏離，然后準(zhǔn)確捕捉第一次出現(xiàn)δ =0176。的時(shí)機(jī)，將機(jī)組并入電網(wǎng)。 不同機(jī)組的調(diào)速器性能差異較大，因此要求準(zhǔn)同期裝置必須具有優(yōu)良的均頻控制能力。本裝置采用模糊控制理論來實(shí)施均頻控制，以被控制量的偏差和其偏差的變化率按模糊推理規(guī)則來確定控制量 。 均壓控制 同期裝置根據(jù)壓差的計(jì)算，發(fā)出升壓或降壓控制脈沖，其控制參數(shù)可由軟件整定。由于機(jī)組一般都有靈敏穩(wěn)定的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，因此機(jī)組的均壓控制相對較為容易。 44 軟件模塊設(shè)計(jì) 程序判別方法 同期判別任務(wù)每 20ms計(jì)算一次，判斷滿足并列條件時(shí)立即發(fā)出合閘命令。如果在用戶整定的同期操作時(shí)間內(nèi)未捕捉到同期點(diǎn)，則退出同期判別任務(wù)，取消并列操作。 計(jì)算電壓 模擬量計(jì)算利用電壓全周波瞬時(shí)采樣值計(jì)算有效值： ??T tdtuU 0 ，即 NuuU tt /?? ? （ N為采樣點(diǎn)） 計(jì)算頻率、滑差 通過捕捉交流過零點(diǎn)來檢測周期，然后計(jì)算待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻率 ff 、 mf 及滑差 (角速度差 ) s? 。 待并發(fā)電機(jī)角速度 f? 與母線角速度 m? 之差：? ? ? ?? ? ? ?smfmfmfmfsfffdttftfddtttddtddtd??????????22/22///?????????? 45 計(jì)算角加速度差 ? ? tftf ttdtddtdmfmfmfs ?????? ???????? /2/2 //// ?? ????? 其中計(jì)算 dtd s/? 任務(wù)每 lOOms計(jì)算一次，即 △ t=lO ms。 ? ? dtddtd mfs // ??? ?? 也 可 以 用 另 外 一 種 形 式 表 示 ， 即? ?dtffddtdf mfs ??/ ，其中 dtd s/? 及 dtdfs/ 都可以用來表示待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率變化快慢之差。 計(jì)算相位 根據(jù)中斷服務(wù)程序提供的電壓模擬量全周波瞬時(shí)采樣值，采用快速傅氏變換算法計(jì) 算待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓在某一時(shí)刻的起始相位 初f? 和 初m? ： ? ?? ? ? ?? ? ? ? tNuNbtNuNabatktkkk?????????????/2s i n/2/2c o s/2/a r c t a n??? 計(jì)算相位差 計(jì)算導(dǎo)前時(shí)間以后待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓的相位差 δ ： ? ? ? ?? ?? ?? ?? ? 2//2//2//2///2222tdtdttdtdttdtdttdtddtdtmmmmffffsssmfmfmfmf?????????????????????????????????????初初初初初 其中 t為導(dǎo)前時(shí)間，當(dāng)相角差 δ 小于整定值時(shí)即可開出合閘 。 46 初 始 化同 期 命 令空 載 狀 態(tài)電 壓 給 定 為 系 統(tǒng) 電 壓 ， 進(jìn) 入 同 期 狀 態(tài)壓 差 ， 頻 差 滿 足由 導(dǎo) 前 時(shí) 間 計(jì) 算 導(dǎo) 前 相 角 差計(jì) 算 一 個(gè) 同 期 程 序 執(zhí) 行 周 期 內(nèi) 產(chǎn) 生 的 相 角 差計(jì) 算 合 閘 延 時(shí) 時(shí) 間當(dāng) 前 相 角 差 大 于 且 小 于調(diào) 用 合 閘 脈 沖 函 數(shù) 、 調(diào) 用 測 合 閘 脈 沖 時(shí) 間 函 數(shù)開 始 時(shí) 間計(jì) 時(shí) 時(shí) 間 為 2 倍 導(dǎo) 前 時(shí) 間復(fù) 歸 同 期 狀 態(tài) 或 復(fù) 歸 合 閘 時(shí) 間 測 試 狀態(tài) ， 閉 鎖 合 閘 脈 沖 ， 復(fù) 歸 計(jì) 時(shí)斷 路 器 已 合 閘讀 取 合 閘 時(shí) 間返 回調(diào) 頻 程 序調(diào) 壓 程 序合 閘 失 敗NNNNNNYYYYYYYJ?e?YJ?YJe ?? ? 47 結(jié) 束 語 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣一個(gè)綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié)，我的綜合素質(zhì)與工程能力得到了提高，并會運(yùn)用所學(xué)的理論知識與技能去分析與解決一些本專業(yè)范圍具有一定復(fù)雜程度的工程技術(shù)問題。不光理解并掌握了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，而且懂得了嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)才是完成各項(xiàng)工作的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)題為“ 小漩電站電氣一次及同期系統(tǒng)設(shè)計(jì) ”，在設(shè)計(jì)的過程中緊扣《 水電站自動(dòng)運(yùn)行 》、《發(fā)電廠電氣部分》等教材，這是對我們所學(xué)的專業(yè)知識的一次復(fù)習(xí)和實(shí)踐。 在這次設(shè)計(jì)中，我熟悉并掌握了 水電站 電氣一次部分設(shè)計(jì)的一般程序，學(xué)會了查閱電氣工程 設(shè)計(jì)手冊和各種參考資料。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)自己存在的一些缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在工作計(jì)劃不夠周全，為此浪費(fèi)了許多不必要的時(shí)間；而且專業(yè)知識不夠扎實(shí)，致使設(shè)計(jì)中存在著錯(cuò)誤之處，還請各位尊敬老師給予批評和指正。 48 致 謝 語 在 xx老師 的聯(lián)系指導(dǎo)下 ,經(jīng)過近三個(gè)月的努力，終于完成了 小漩水電站電氣一次及同期系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì)，在此對 xx 老師 給予我的幫助表示衷心的感謝 ,并且感謝曾聯(lián)系幫助我的同學(xué)。 水 電站的 電氣 系統(tǒng)我以前有所了解但實(shí)際設(shè)計(jì)中并不像我想象的那么簡單，通過親自計(jì)算和對 電氣 系統(tǒng)的再學(xué)習(xí)，解決了的問題知識運(yùn)用的更加熟練，掌 握的更加牢固。同時(shí)也掌握了一定工程設(shè)計(jì)方法，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)中也遇到了不少問題。像在短路電流的計(jì)算中，許多參考書上沒有特別的針對變電站的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述，因而在實(shí)際計(jì)算中遇到了一定的麻煩，以及在電氣設(shè)備的選擇上，書上所介紹的設(shè)備有些確已跟不上發(fā)展的需要了。為了解決這樣的問題，經(jīng)過我多次查閱不同的資料，以及及時(shí)向老師和與同學(xué)聯(lián)系討論，終于使問題得到了解決。 最后再次表示衷心的感謝，但由于水平有限，我的設(shè)計(jì)還存在許多不足之處，有許多地方需要完善 ,還望各位尊敬的老師多加指正。 49 參考文獻(xiàn) 【 1】劉 婭， 110KV開關(guān)站 部分電氣一次設(shè)計(jì)淺析， 民營科技 ， 20xx； 【 2】 楊麗徙，曾新梅，劉蓉，開關(guān)站 電氣一次設(shè)備智能化問題的研究綜述， 高壓電器 ， 20xx； 【 3】 沙勵(lì) ，大型發(fā)電廠同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案， 電力自動(dòng)化設(shè)備 ， 20xx； 【 4】 黎紅 ，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景探討， 今日財(cái)富（金融發(fā)展與監(jiān)督） ， 20xx； 【 5】 彭小玲 ，東江取水站電氣一次設(shè)計(jì)， 甘肅水利水電技術(shù) ， 20xx； 【 6】 韓昊，沈善安 ，景洪水電站電氣一次設(shè)計(jì)， 水力發(fā)電 ， 20xx； 【 7】胡偉濤，論某泵站工程電氣一次設(shè)計(jì)， 廣東科技 ， 20xx； 【 8】 何筱強(qiáng) ，南河水電廠對同期系統(tǒng)的改進(jìn)， 農(nóng)田水利與小水電 ， 1987； 【 9】 聶穎梅 ，南盤江鳳凰谷水電站電氣一次設(shè)計(jì)， 云南水力發(fā)電 ， 20xx； 【 10】 趙曉波 ，三峽地下電站電氣一次設(shè)備特點(diǎn)探析 _趙曉波， 民營科技 ， 20xx； 【 11】熊麗， 汪文良， 水電站微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的原理與設(shè)計(jì)， 水電站設(shè)計(jì) ， 20xx； 【 12】余國銓，天荒坪抽水蓄能電站機(jī)組與電氣一次設(shè)計(jì)簡介， 水力發(fā)電 ， 1998； 【 13】 朱義軍 ，五強(qiáng)溪水電廠同期系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 水電廠自動(dòng)化 ， 1996； 【 14】 周立中 ，五強(qiáng)溪水電站繼電保護(hù)系統(tǒng)， 水電站機(jī)電 技術(shù) ， 1997； 【 15】郭權(quán)利， 鄭俊哲，許鑒， 新型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置設(shè)計(jì)， 沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） ， 20xx； 【 16】 Nian Shi， Xianshan Li，“ Unified system simulation of relay protection and its settings system for hydropower plants” System Simulation and Scientific Computing ， 20xx， 10571062； 50 【 17】 Jianxu Zhou， Ming Hu， Fulin Cai， Rong Hu“ experimental research on stability of hydromechanicalelectrical system in hydropower station”APPEEC ， 20xx， 14； 【 18】 Chunli Guo， Zhifeng Li， Chenyang Du， Fengyang Wang“ QFT synchronous control system of ring gate for hydraulic turbine” Power and Energy Engineering Conference ， (APPEEC) ， 20xx， 15。