孙娜-附件材料.doc

《孙娜-附件材料.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《孙娜-附件材料.doc（18页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、青岛农业大学毕业论文（设计）附件材料 题 目： 基于PLC的电力系统继电保护 姓 名： 孙娜 学 院： 机电工程学院 专 业： 农业电气化与自动化 班 级： 2006.02 学 号： 20060781 指导教师： 白皓然 2010年6月18日目 录1.立题表2.任务书3.开题报告4.教师指导记录表5.中期检查表6.教师评阅表7.答辩评定表8.成绩评定和学院意见表青岛农业大学毕业论文（设计）立题表立题题目基于PLC的电力系统继电保护题目来源来源于生产实际 来源于科研项目 其他 题目性质基础研究 应用研究 应用基础研究 其他题目完成形式毕业论文 毕业设计 申请立题教师白皓然职称副教授从事专业电力电

2、子与电气传动立题说明：电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。随着科学技术的飞速发展，继电保护装置在电力系统中的应用也越来越广泛，它不仅保护着设备本身的安全，而且还保障了生产的正常进行，因此，做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要

3、的。加强继电保护管理，健全沟通渠道，加强继电保护定值整定档案管理是提高继电保护定值整定的必要措施。在对电力系统短路电流计算基础上，确定断路器的整定值。使学生利用所学的模电、数电和PLC知识进行毕业论文的设计。这不仅加强了学生对所学知识的强化和理解，同时注重理论联系实际，对设计和完善微机继电保护的装置具有重要的研究意义和应用价值。教研室意见教研室主任签名： 年 月 日毕业论文（设计）领导工作小组意见： 教学院长签名： 年 月 日青岛农业大学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目 基于PLC的电力系统继电保护 要求完成时间 2010.06.18 论文（设计）内容（需明确列出研究的问题）： 本设计主

4、要内容是根据给定的电力系统模型进行电流保护的设计，包括： 1、对给定模型的短路电流的计算、断路器整定值的确定 2、使用MM440变频器，用S7-200与之进行USS通讯 3、运用WinCC flexible对西门子的HMI设备组态 4、可以运行MCGS组态软件 5、基于西门子公司PLC S7-200和PLC S7-300构建PROFIBUS总线网络 资料、数据、技术水平等方面的要求： 1、要求能够掌握电力系统继电保护短路电流的计算和断路器整定值的确定 2、学会MM440及S7-200的USS通讯 3、会使用WinCC flexible 4、学会MCGS组态软件的使用 5、学会基于西门子公司PL

5、C S7-200和PLC S7-300构建PROFIBUS总线网络 指导教师签名： 年 月 日网络模型图下图为电力系统的模型网络图：如图所示电力系统，系统参数如下：发电机：G1：S=50MVA， Un=10kV，Xd%=12.5； 发电机：G2：S=50MVA， Un=10kV，Xd%=12.5； 发电机：G3：S=60MVA， Un=10kV，Xd%=10.5；变压器：T1：S=40MVA，Ud%=9.5； T2：S=40MVA， Ud%=9.5； T3：S=40MVA， Ud%=7.2；T4：S=20MVA， Ud%=10.5； T5：S=20MVA， Ud%=10.5；T6：S=30MV

6、A， Ud%=9.75；线路：Lab=50km， Lad=60km， Lbc=40km， Lbg=70km， Lg=50km， Ldc=50km， Lf=40km， Le=40km 线路正序阻抗=0.4/km。网络的最大运行方式是三台发电机都投入运行，网络的最小运行方式为G1和G2运行，G3停运，计算F末端短路电流。青岛农业大学毕业论文(设计)开题报告 题 目: 基于PLC的电力系统继电保护 姓 名： 孙娜 学 院： 机电工程学院 专 业： 农业电气化与自动化 班 级： 2006.02 学 号： 20060781 指导教师： 白皓然 2010年3月8日一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意

7、义等)研究目的：电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。但是，电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖的地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。继电保护作为电力技术的一环，它对保障电力系统安全运行、提高社会经济效益起到举足轻重的作用。在电力系统中，继电保护应满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性，其作用在于：当被保护的电力系统元件发生故障时，继电保护装置迅速准确地动作，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系

8、统的安全运行水平。研究意义：我国在2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99%，线路微机保护占86%，到2003年底，220kV以上系统的微机保护已占到70.29%，线路的微机化率达到97.6%。实际运行中，微机保护的正确动作率要明显高于其它保护，一般比平均正常动作率高0.20.3个百分点。微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系统运行管理水平。现代电力系统，已经发展为跨区、跨国联网、高度自动化运行的现代化系统。电力系统高速发展和新技术的应用，也给电力系统保护与控制带来了新的挑战。因此寻

9、求电网更为有效的保护及控制措施，确保互联电力系统的安全稳定运行是我们面临的又一重要课题。二、国内外同类研究或同类设计的概况综述(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献)到目前为止，除了差动保护外，所有继电器保护装置只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件，缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段1。国外早已提出过系统保护的概念，这要求每个保护单元都能共享系统的运行和故障信息数据，各保护单元与重合闸装置在分析这些信息数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行2-3。显然，实现这种系统保护的基本条

10、件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即使现微机保护的网络化，这在当前的技术条件是完全可能的4-5。近年来，计算机硬件的快速发展，使硬件设计更加方便，高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，使微机继电保护的研究向更高的层次发展，向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展6-7。自适应继电保护的概念始于20世纪80年代，它可定义为能根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的新型继电保护变电所综合自动化技术的设备、操作、监视微机化，通信局域

11、网络化、光缆化，运行管理智能化8。在日本，就有人对继电保护的数字化动向做过研究，他们认为，今后的电力系统将日益多端化，或增加电缆系统等，对保护继电器将进一步要求高功能化，作为这种要求的反应。可以认为，输电线的主保护由于光传送技术的进步而得到充实的数字传送系统9。国内外继电保护的发展趋势必然会在微机化、网络化，保护、测量、计量、控制、网络通讯一体化和人机智能化的基础上有更新的突破。传统的电磁和电磁感应原理的保护存在动作速度慢、灵敏度低、抗震性差以及可动部分有磨损等固有缺点。晶体管继电保护装置也有抗干扰能力差、判据不准确、装置本身的质量不是很稳定等明显的缺点。微机保护充分利用了计算机技术上的优势，

12、使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大的生命力10-11。国内外微机保护效果显著，经济效益可观，发展迅速。本课题中，利用SIEMENS公司的PLC系统进行总线控制，PLC系统提供用户开发界面，为测试仿真系统的后续开发提供了便利，具有一定的灵活性和可扩展性。参考文献：1 覃华东.电力系统继电保护技术的现状与发展.科技传播,2009-11(3):182 徐卫文.浅谈电力系统的继电保护.广东科技:电力建设专栏, 2009,227(12):53 张宇辉.电力系统微型计算机继电保护.北京:中国电力出版社,2000,5-64 屈靖,郭剑波.“九五”期间我国电网事故统计分析.电网技术

13、,2004,28(2):61-625 Dong X Z,Ge Y Z,He J L.Surge impedance relay. IEEE Trans on Power Delivery,2005,20(2):47-566 韩殿龙,程志武,等.电力系统继电保护技术的发展方向.中国新技术产品,2010,NO.3,7-97 谢克快.谈谈做好电力继电保护防护的必要性.现代经济信息,2005,5(4):38 Munoz-Medina O, Vidal J Agustin A.Linear transceiver design in nonregenerative relays with channel

14、 state information. IEEE Transacions on Signal Processing,2007,55(6):2593-26049 Li G Q, Liu H.Resource allocation for OFDMA relay networks with fairness onstraints. IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2006,24(11):2061-206910 葛耀中.自适应继电保护及其前景展望.电力系统自动化J.2000,21(9):42-4611 吴斌,刘沛,等.继电保护中的人工

15、智能及其应用.电力系统自动化J.2001.(4):37-39三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等)研究内容：根据给定的电力系统模型，进行电流保护的设计，主要包括：(1)短路电流计算、断路器整定值确定；(2)利用西门子S7-200与变频器MM440进行USS通讯；(3)利用WinCC flexible为西门子HMI组态；(4)MCGS组态运行；(5)基于西门子PLC200/300构建PROFIBUS总线；研究目标：(1)掌握短路电流的计算、断路器整定值确定；(2)学习MM440使用及S7-200的USS通讯；(3)简单用WinCC flexible组态；

16、(4)学会运用MCGS组态软件；(5)利用西门子PLC200/300构建PROFIBUS总线网络；研究方法：(1)根据给定模型计算短路电流及断路器整定值；(2)利用WinCC flexible对HMI组态，用MCGS组态软件进行网络监控；(3)使用西门子PLC200/300系列进行保护设置，构建保护的总线网络；四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)2010年3月10日3月26日 确定设计课题，查阅近年来国内外有关文献，分析总结资料，完成开题报告。2010年3月27日5月9日 计算模型的短路电流，确定断路器整定值；学习微机保护简单的基础算法；学会使用西门子PLC200和PLC

17、300；学习MCGS组态软件的使用。2010年5月10日5月31日 根据模型，设计零序电路和负序电路，用MCGS组态软件及PLC200和PLC300保护设计。2010年6月1日6月8日 结合实际设计参考文献，完成设计论文。五、导师评语年 月 日机电工程学院毕 业 实 习 报 告专业：农业电气化与自动化班级： 2006级 2 班姓名： 孙 娜日期：2010年 2 月 20 日毕业实习报告热电厂运行系统认识了解专业教学中，毕业实习是极为重要的实践性教学环节，它可以弥补理论教学中的不足，是我们走向工作岗位前的综合性学习，也是对所学理论知识的一次综合考核。虽然在学校中有课程设计、参观认识实习等实践内容

18、，但与实际工作要求仍有较大距离。希望通过实习，将理论知识具体化，进一步理解和领会所学的基本理论，理论联系实际，提高从事实际工作的能力。假期期间，根据教学实习建议，结合自己专业倾向，我选择企业供电类单位实习两周。协庄煤矿热电厂山东光明热电股份有限公司下属单位，是协庄煤矿主要供电单位，负责矿区采煤用电、家属区生活用电、附近工厂企业用电以及冬日供暖等。经营范围：生产、供应、销售电能和热能及其他相关产品，并对与电力生产有关的废物综合利用、产品开发、生产和销售。总装机容量24MW。热电厂由发电机系统、励磁系统、运输监控保护系统、长备用电源自投入系统等协同运行。一、 实习内容热电厂在生产生活中是极为重要的

19、单位，工作要求严格，由于我没有这方面工作经验，在实习中只进行简单的检测，按照指示在监控室投入设备运行。两周的实习工作中，主要了解了厂变压器的设备规范、投入运行、维护、异常事故处理、保护处理，大体了解了发电机的投入运行、维护及厂备用电源自投入情况。结合所做笔记及学习情况，整理了实习报告内容。(一)、管理制度热电厂有自成一套的管理制度，约束管理职工的工作行为，规范操作，使企业自身高效运行。我每天接触的交接班制度设置严格周密，把安全考虑在第一位。交接班时，接班员听交班班长交代，进行分工检查，并汇报检查情况，接班时需要签名。班长向成员说明前几班运行情况，检查、准备备用设备，按章检查断路器、熔断器、电刷

20、等各种设备部件情况，并及时汇报检查情况。在工作中，各工作人员检查运行设备，对运行情况进行监视，及时排除或汇报请示解除故障。(二)、发电机系统简述厂用发电机均为汽轮发电机，1#、2#发电机为QF-6-2型，3#发电机为QFW-12-2型，具体数据见表(1)。其中，Q：汽轮发电机；F：冷却方式为风冷；W：无刷励磁；6：发电机容量为6MW；2：发电机极数。1、 电压、功率因数变动时运行方式发电机连续运行的最高允许电压不得超过额定值110%，即6900V，此时，定子电流大小以转子电流不超过额定值为限。发电机的最低运行电压应根据稳定运行的要求来确定，但最低不能低于额定值的90%，即5700V，在运行电压

21、低于额定电压95%，即6000V，定子电流不得长期超过额定值的105%，即722A。发电机力率(即功率因数)，一般不超过迟相0.95，必要时可在力率为1的条件下运行，并允许短时间内力率在迟相0.95-1的范围内运行。2、负荷监督发电机正常运行是，按铭牌规定接带负荷。事故情况下，允许发电机定子线圈在短时间内过负荷运行，短时过负荷的规定如下：发电机三相定子电流不平衡时，不准超过额定电流的8%(55A)，在规定内允许长时间运行，但其中任何一相不允许超过额定电流。部分发电机机异常情况及处理记述如下：由于系统故障引起的电压降低，自动调整励磁装置和强行励磁装置动作，在一分钟内，值班人员不得干涉其动作，一分

22、钟后，自动励磁装置和强行励磁装置仍处于动作状态时，可按下列情况处理：(1)、如系自动调整励磁或强行励磁故障，应立即停用，(2)、如故障点未切除，造成电压降低，应立即手动切除故障，恢复电压，降低发电机定子、转子电流到正常运行允许值。另外，发电机还会出现变成电动机运行、定子接地等故障，规程中有详细的现象说明和处理措施，职工有章可寻。(三)、变压器系统发电机发电后，电能经变压器传输出去。由于不需远距离输电，变压器具体技术数据不做详细记述。1、变压器投入运行前，应进行测试与检查(1)、测量变压器一、二次线圈对地，一、二次线圈间的绝缘电阻，(2)、变压器各侧开关、信号、联锁等正常，油枕、充油管套、阀门、

23、外客、瓦斯继电器应不渗油，油位、油色正常，(3)、温度计正常，瓦斯继电器内无气泡，防火筒隔膜完整。2、运行维护(1)、温度监督：变压器运行中，上层油温一般不超过85，温升不超过55，最高温度不超过95。(2)、电压、负荷监督：变压器变动范围，应为额定电压的5%，其额定容量不变，但加在变压器各分头上的电压不得超过额定值105%。由于负荷的需要，在正常和事故情况下，可以过负荷运行，但应严格控制变压器上层油温不超过85，并使用全部冷却设备，温度超过时，要降低变压器负荷，正常过负荷的温度及时间如表(2)。3、异常及处理变压器出现异常，主要有温度异常和油位异常，异常状况及处理方法简述如下：温度异常：变压

24、器上层油温超过规定值或与以往比较，在同样条件下，高出正常10为油温异常，应进行下列检查、处理：(1)、温度计故障，及时修理，(2)、冷却装置故障或未投入，应及时维修或投入，(3)、采取措施后，温度未恢复正常，应汇报车间主任，研究是否由于内部故障所引起的，停下变压器检查。油位异常：变压器油位过高或过低，超过正常油温标记，即为异常(1)、加油过多或变压器温度升高使油位升高，可给变压器放油，(2)、渗漏或变压器温度降低使油位过低，边加油边采取堵漏措施。4、变压器保护装置变压器的保护装置比我们教材所介绍的种类多，功能全。(1)、纵联差动保护：由三只差动继电器，一只信号继电器组成，启动出口中间，保护变压

25、器两侧开关之间的相间短路故障，动作时使两侧开关掉闸。(2)、复合低电压闭锁过电流保护：三只电流继电器，一只负序电压继电器，一只低电压继电器，一只时间继电器，一只中间继电器，一只信号继电器组成。启动出口中间保护两侧开关以外的相间短路故障，并作为差动保护的后备保护动作时，两侧的开关掉闸。(3)、过负荷保护：由一只电流继电器，一只时间继电器组成，过负荷时发出信号。(4)、瓦斯保护：由一只上接点为油杯，下接点为挡板的瓦斯继电器，两只信号继电器组成，当变压器内部有气体或油位降低动作于信号，变压器内部故障，油速冲击挡板动作，启动出口中间，两侧开关掉闸，轻瓦斯发信，重瓦斯跳闸。瓦斯保护中，应对瓦斯气体鉴别迅

26、速，变压器故障性质如下表确定。气体颜色故障性质黄色不易燃气体木质故障淡黄色有强烈气味可燃气体纸质故障灰色或黑色易燃气体油质故障若为无色、无味不可燃气体，说明空气进入变压器内部，放出气体，恢复信号，可继续运行。变压器在重瓦斯保护运行时，有重瓦斯信号并伴有故障现象，应停运，汇报车间，未经检查、试验合格前不准投入运行。(四)、厂备用电源自投入装置(BZT)厂用电在发电厂中占有极其重要的地位，为了保证厂用电安全可靠，必须具备BZT。BZT使用条件：(1)、联动开关应在投入位置，(2)、工作厂变低压母线必须失压，即工作厂变低压开关必须断开，(3)、备用厂变高压侧必须带电。BZT不论投入成功与否，只投一次

27、。二、实习体会实习开始阶段，对设备不熟悉，实际工作中对物理量的表示方法或某些称谓与教材学习不同，这是方便工作中使用与理解。起初难以将理论与实际工作结合，了解实际问题较吃力，在指导老师和其他同事的介绍下，逐渐-可以将理论运用到实践中。工作交接班看似简单，但管理制度的合理性可以提高工作效率，分工合理，责任明确，其他规程条例也同样是公司协调顺利运转。新招聘员工，在试用期，要边学习边工作，以考试的方式考核，考试合格后方被录用。三、实习建议在校学习只学习到理论知识，与实际工作有断层，多数本科学校都与社会脱节，但我院金工实习实训中心与一般院校相比有较多的实习设备，有经验丰富的老师，通过在校实践和校外参观实

28、习，使我们有了一些基本认识。本专业倾向于强电方向，但限选课程能够开起来的强电课程并不够多，并且我们强电实践不如弱电多。例如单片机课程，理论、实验、课程设计持续三个学期，课时也多，但强电方向的专业课就没有这种现象。强电实践不太安全，但也希望能在学校再提高实际操控能力，再开拓一下眼界。四、实习总结两周实习不算长，对工作由陌生到熟悉，但还未掌握更多的知识。不过，这也为今后的工作铺好台阶，能够在心理上、能力上较为顺利地完成从理论到实际的过渡。在工作中深化理论知识，体会到学以致用的实际效果。在指导老师的指导下，学习工作中的知识，体会到从实践中学习新知识，与在学校不同的学习方式，由具体到抽象的学习过程。若

29、为职工，就要遵守公司规章制度，标准化、规范化，方可有条不紊地进行生产、工作。为了不使工作出现人为失误，把工作要求精确到数字，这种具体化是为了生产安全，人身安全。工作中虚心请教同事、老师和领导，在于人交流中学到校园里学不到的东西。实习中不仅提高了实践能力，也培养了团结、敬业意识，学会与人相处，从老师、领导生上学习为人表范的优秀品质，受益匪浅。附 录表（1） 发电机铭牌数据名称型式出厂号容量额定电压额定电流励磁电压励磁电流转速频率功率因数接法1#QF-6-265066000KW6300V688A110V235A3000Vpm55HZ0.8Y2#QF-6-265006000KW6300V688A110V235A3000Vpm55HZ0.8Y3#QFW-12-2128312000KW6300V1375A1171V224A3000Vpm55HZ0.8Y表（2）正常过负荷的温度及时间过负荷过负荷签上层油温升（）为下列数值时允许负荷时间（分）182430364248备注1.055505254504003001301.10350325250210125101.15250225150120351.20205140115451.2513511550251.3011050301.355535151.4040251.4525101.5015