信電工程學院電氣工程及其自動化專業課程設計任務書（綜合實踐）課程設計的目的是通過一個實際工程的設計，鞏固和加深對課程所學理論知識的理解；培養學生分析問題和獨立解決實際問題的能力，理論聯系實際的能力，技術與經濟全面考慮問題的觀點；初步學習工程經濟的計算方法等。因此，課程設計是專業課程教學中重要的實踐性環節。設計題目1：220kV降壓變電站電氣一次部分設計1、設計任務根據電力系統規劃需新建一座220kV終端變電站。該站建成后與A、B、C三個220kV電網系統相連并供給110、10kV近區用戶供電。2、原始資料2.1按照規劃要求該所有220kV、110kV和10kV三個電壓等級。本期投產2臺變壓器預留1臺變壓器的擴建間隔220kV出線7回其中備用2回110kV出線10回其中備用2回10kV出線14回其中備用2回。2.2根據規劃本所與系統的連接方式為220kV側與A及C系統各通過2回架空線路相連與B系統通過1回架空線路相連A與B及B與C之間各有1回架空線路聯絡。2.3系統阻抗220kV側電源A、B、C三個系統容量分別為SA2000MVASB1500MVASC4000MVA系統阻抗標幺值分別為XA0.3XB0.4XC0.2各電抗均以各電源容量為基值計算的標幺值110及10kV側沒有電源。2.4110kV側負荷主要為工廠和地區變電站最大負荷約231MW功率因數cosφ0.9-0.8負荷同時率為0.8其中I、II級負荷占8510kV側總負荷為12.4MW功率因數cosφ0.9-0.8負荷同時率為0.7Ⅰ、Ⅱ級負荷占70最大一回出線負荷為2500kW所用負荷為400kVAⅠ、Ⅱ級負荷占50。2.5220kV和110kV側出線主保護動作時間為0.2s后備保護時間為2s變壓器主保護動作時間為0.2s后備保護時間為1s220kV和110kV側斷路器燃弧時間按0.05s考慮。2.6本站擬建地區位于山坡上南面靠丘陵東西北地勢平坦、地質構造穩定、土壤電阻率為1.5×102歐·米。2.7本站擬建地區最高月平均溫度為23°C年平均氣溫10.7°C絕對最高氣溫為40°C風向以東北風為主。3、設計內容及要求3.1主接線設計分析原始資料根據任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式選擇變壓器型式及連接方式通過技術經濟比較選擇主接線最優方案。3.2短路電流計算根據所確定的主接線方案選擇適當的計算短路點計算短路電流并列表表示出短路電流計算結果。3.3主要電氣設備選擇3.3.1選擇220kV主變、線路側、110kV主變、最大一回負荷出線側的斷路器及隔離刀閘。3.3.2選擇220kV、110kV主母線及主變低壓側10kV母線橋導體。3.3.3選擇220kV、110kV、10kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。3.3.4選擇限流電抗器如有必要裝設及10kV最大一回負荷出線電纜。3.4電氣配電裝置設計3.4.1220kV、110kV側配電裝置選擇。3.4.210kV側配電裝置選擇。3.5防雷及接地裝置設計。3.6進行繼電保護的規劃設計。4、設計報告要求4.1.編制設計說明書。4.2.編制設計計算書。4.3.繪圖若干張。4.3.1繪制變電站電氣主接線圖。4.3.2繪制變電站平面布置圖。4.3.3繪制220kV高壓配電裝置斷面圖。4.3.4繪制或110kV高壓配電裝置斷面圖。設計題目2：發電廠主接線及線路電流保護設計一、設計原始材料：1.此發電廠安裝3臺發電機，額定電壓為10.5kv2.發電廠升壓至110kv和35kv后接入電網3.各電壓側出線回路數：110kv側6回，35kv側2回二、主要參數1.發電機阻抗XG1=15Ω，XG2=10Ω，XG3=10Ω2.線路參數L1=L2=L3=60km、LBC=50km,LCD=30km,LDE=20km,線路阻抗0.4Ωkm3.可靠系數KⅠrel=1.2，KⅡrel=KⅢrel=1.15，Kst=1.5，Kre=0.854.負荷電流IBC·Lmax=300A，ICD·Lmax=200A，IDE·Lmax=150A5.發電機最多三臺運行，最少一臺運行，線路最多三條運行，最少一條運行。三、設計內容：1．制訂網絡可能的接線方案，選擇電力網的電壓等級；2．選擇各方案發電廠及變電站的主接線，根據電網運行的可靠性、靈活性和經濟性，比較各方案的負荷矩、線路長度和高壓開關數等指標，摒棄顯然不合理的方案；3．對待選的各方案，確定其輸電線路的導線截面及發電廠、變電站的主要電氣設備（變壓器及斷路器）；4．計算各方案的一次投資，對待選方案進行工程經濟計算。進行技術經濟比較，選定最優設計方案；5．對所選方案進行調壓或穩定性計算，提出調壓或提高穩定性的措施。2.繼電保護方式選擇和整定的計算；6．物資統計，列出設備清單；7.繼電保護方式選擇和整定的計算；8.繪圖；9.整理說明書及計算書設計題目3：電力系統短路計算：要求：針對某一（自選）較復雜的電網進行電力系統三相短路起始次暫態電流的計算，短路后指定時刻短路電流周期分量的計算；不對稱短路時短路點故障相電流和非故障相電壓的計算，對稱和不對稱短路后任意支路故障電流和節點電壓的計算。設計題目4：電力系統潮流和穩定計算：要求：針對一個有10臺機，39條母線，19個負荷，46條支路的典型交流系統或自己選擇其他系統，進行指定運行方式下的潮流分布計算，對該運行方式進行N－L靜態安全校核并分析潮流轉移狀況；進行主要故障形式下的暫態穩定計算并進行穩控措施的設計。設計題目5：設計110kV變電站及配電系統設計要求：（1）電氣主接線的設計：主接線方式、主變壓器的選擇、變電所用電線路和變壓器的選擇；（2）短路電流計算；（3）電氣設備的選擇：斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線等。設計題目6：區域電網規劃設計要求：（1）校驗系統有功、無功的平衡和各種運行方式；（2）通過方案比較，確定系統接線方案；（3）確定發電廠、變電所接線方案，和變壓器的容量、型號和參數；（4）進行系統的潮流計算；（5）進行系統的調壓計算，選擇變壓器的分接頭；（6）統計系統設計的主要指標。設計題目7：35KV變電所及配電線路設計要求：35KV工廠供電設計包括負荷的計算及無功功率的補償；變電所主變壓器臺數和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進出線的選擇；短路計算和開關設備的選擇；二次回路方案的確定及繼電器保護的選擇和整定；防雷保護與接地裝置的設計；車間配電線路布線方案的確定；線路導線及其配電設備和保護設備的選擇；以及電氣照明的設計和電路圖的繪制。設計題目8：10KV變電所及低壓配電系統設計要求：根據電廠所能取得的電源及廠內負荷的實際情況,并適當考慮工廠生產的發展按著安全可靠技術先進,經濟合理的要求,確定變電所的位置,主變壓器的臺數的容量;確定變電所的主接線方案;選擇一次設備及高低壓進出線;確定二次回路方案,選擇和整定繼電保護裝置;防雷保護與接地裝置的設計；車間配電線路布線方案的確定；線路導線及其配電設備和保護設備的選擇；以及電氣照明的設計，還有電路圖的繪制。設計題目9：基于PLC電機故障診斷系統設計要求：設計一種基于PLC電機故障診斷系統設計，根據設計要求對PLC的輸入輸出IO進行了分配，并且編寫系統運行的梯形圖。準備開機時，按下開機按鈕后，首先檢測斷路器狀態，如果斷路器初始狀態為閉合，電機無法啟動，并且聲光報警。如果斷路器初始狀態為斷開，斷路器合閘，電機開始啟動。在啟動過程中，若發生一級故障，PLC進行相應的保護動作。啟動完成后，"電機開關指示燈"亮，電機正常運行。運行過程中，PLC依次循環檢測電機是否發生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負荷、過電流等故障，若有發生，PLC進行相應保護動作。關機時，PLC接到關機命令后，斷路器跳閘，"電機開關機指示燈"滅。故障聲光報警后，按"報警復位按鈕"復位。參考書目：電力系統分析、機電保護、發電廠電氣部分、電力系統規劃等方面的書籍和論文等資料實施辦法：采取手算算法和計算機算法相結合，并相互驗證結果的正確性。撰寫設計報告（正文不超過25頁）（字體字號按給定格式要求，標題可以加粗；公式和圖形－自己畫、自己編輯，不能截圖）考核辦法：手工計算的正確性，上機計算的調試，設計水平和完成質量；設計報告的質量答辯。注意：提交時間為15周周五下午16：00前，班級統一提交，過期不候！控制類課程綜合設計題目題目10：空調控制系統設計設計內容設計一空調房間溫度控制系統，該系統能準確測量房間溫度，并根據設定溫度進行有效控制。空調設計變頻空調制冷（熱）量與壓縮機轉速有關，通過控制壓縮機轉速頻率來控制所需熱量。空調模型相當于一個積分環節與一個慣性環節的串聯。房間模型主要考慮室內外溫度干擾與散熱片熱量共同作用于具有初始溫度房間，經空氣導熱延遲，簡化為具有大延遲的一階慣性環節。設房間熱慣性時間常數Ty=450,空氣導熱延遲τ＝35，選擇合適的控制算法進行控制。設計步驟一、總體方案設計二、控制系統的建模和數字控制器設計三、硬件的設計和實現1.選擇計算機機型（采用51內核的單片機）；2.設計支持計算機工作的外圍電路（EPROM、RAM、IO端口、鍵盤、顯示接口電路等）；3.設計輸入信號接口電路；4.設計信號輸出控制電路；5.設計串行通訊接口。6.其它相關電路的設計或方案（電源、通信等）四、軟件設計7.分配系統資源，編寫系統初始化和主程序模塊框圖；8.編寫AD轉換和位置檢測子程序框圖；編寫控制程序和DA轉換控制子程序模塊框圖；10.其它程序模塊(顯示與鍵盤等處理程序)框圖。五、編寫課程設計說明書，繪制完整的系統電路圖（A3幅面）。課程設計說明書要求1.課程設計說明書應書寫在學院統一印制的課程設計（論文）說明書上，書寫應認真，字跡工整，論文格式參考國家正式出版的書籍和論文編排。2.論理正確、邏輯性強、文理通顧、層次分明、表達確切，并提出自己的見解和觀點。3.課程設計說明書應有目錄、摘要、序言、主干內容（按章節編寫）、主要結論和參考書，附錄應有系統方框圖和電路原理圖。4.課程設計說明書應包括按上述設計步驟進行設計的分析和思考內容和引用的相關知識。控制類課程綜合設計題目題目11：煤氣退火爐控制系統設計設計內容煤氣罩式退火爐主要用于對冷軋鋼板進行熱處理，采用高爐煤氣作為燃料。爐體分內罩和外罩，在內罩內放入退火鋼卷，并投入保護性氣體防止氧化。燃燒在內罩和外罩之間進行。12個噴嘴分為上下兩層，每層6個環繞排列。煤氣和空氣的噴燃比由連接兩個閥門的連桿所固定，這樣在燃燒時，其空燃比不變。煤氣和空氣閥均為蝶閥，由一臺電動執行器通過連桿共同帶動。設計系統保護氣體溫度為輸入及控制量，以電動執行器帶動的蝶閥開度（對應于煤氣輸入量）為輸出的一個單輸入單輸出的溫度控制系統。設計系統要求溫度在升溫、保溫過程中按一定的工藝曲線升溫和保溫，在400℃溫度內，保護氣體溫度在供氣閥門開到最大情況下，以自由升溫的速率再最短的時間內升到400℃。從400℃開始到700℃的保溫點，溫度按45~75℃h的速率上升，此段為升溫段。到達700℃點，則開始進入保溫段，以700℃為恒值溫度進行保溫。鋼卷保溫一定時間后停火，進入降溫段，而降溫過程為自由降溫，在此段中溫控系統停用。選擇合適的控制算法進行控制。設計步驟一、總體方案設計二、控制系統的建模和數字控制器設計三、硬件的設計和實現1.選擇計算機機型（采用51內核的單片機）；2.設計支持計算機工作的外圍電路（EPROM、RAM、IO端口、鍵盤、顯示接口電路等）；3.設計輸入信號接口電路；4.設計信號輸出控制電路；5.設計串行通訊接口。6.其它相關電路的設計或方案（電源、通信等）四、軟件設計7.分配系統資源，編寫系統初始化和主程序模塊框圖；8.編寫AD轉換和位置檢測子程序框圖；編寫控制程序和DA轉換控制子程序模塊框圖；10.其它程序模塊(顯示與鍵盤等處理程序)框圖。五、編寫課程設計說明書，繪制完整的系統電路圖（A3幅面）。課程設計說明書要求1.課程設計說明書應書寫在學院統一印制的課程設計（論文）說明書上，書寫應認真，字跡工整，論文格式參考國家正式出版的書籍和論文編排。2.論理正確、邏輯性強、文理通顧、層次分明、表達確切，并提出自己的見解和觀點。3.課程設計說明書應有目錄、摘要、序言、主干內容（按章節編寫）、主要結論和參考書，附錄應有系統方框圖和電路原理圖。4.課程設計說明書應包括按上述設計步驟進行設計的分析和思考內容和引用的相關知識。控制類課程綜合設計題目題目12：基于數字PID的電加熱爐溫度控制系統設計設計內容電阻加熱爐用于合金鋼產品熱力特性實驗，電加熱爐用電爐絲提供功率，使其在預定的時間內將爐內溫度穩定到給定的溫度值。在本控制對象電阻加熱爐功率為8KW，有220V交流電源供電，采用雙向可控硅進行控制。本設計針對一個溫區進行溫度控制，要求控制溫度范圍50-350℃，保溫階段溫度控制精度為±1℃。選擇和合適的傳感器，計算機輸出信號經轉換后通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。其對象溫控數學模型為：其中：時間常數Td＝350秒放大系數Kd＝50滯后時間τ=10秒控制算法選用改進的PID控制。設計步驟一、總體方案設計二、控制系統的建模和數字控制器設計三、硬件的設計和實現1.選擇計算機機型（采用51內核的單片機）；2.設計支持計算機工作的外圍電路（EPROM、RAM、IO端口、鍵盤、顯示接口電路等）；3.設計輸入信號接口電路；4.設計DA轉換和電流驅動接口電路；5.其它相關電路的設計或方案（電源、通信等）四、軟件設計分配系統資源，編寫系統初始化和主程序模塊框圖；編寫AD轉換和溫度檢測子程序框圖；編寫控制程序和DA轉換控制子程序模塊框圖；4.其它程序模塊(顯示與鍵盤等處理程序)框圖。五、編寫課程設計說明書，繪制完整的系統電路圖（A3幅面）。課程設計說明書要求1.課程設計說明書應書寫在學院統一印制的課程設計（論文）說明書上，書寫應認真，字跡工整，論文格式參考國家正式出版的書籍和論文編排。2.論理正確、邏輯性強、文理通顧、層次分明、表達確切，并提出自己的見解和觀點。3.課程設計說明書應有目錄、摘要、序言、主干內容（按章節編寫）、主要結論和參考書，附錄應有系統方框圖和電路原理圖。4.課程設計說明書應包括按上述設計步驟進行設計的分析和思考內容和引用的相關知識。課程設計說明書要求1.課程設計說明書應書寫在學院統一印制的課程設計（論文）說明書上，書寫應認真，字跡工整，論文格式參考國家正式出版的書籍和論文編排。2.論理正確、邏輯性強、文理通顧、層次分明、表達確切，并提出自己的見解和觀點。3.課程設計說明書應有目錄、摘要、序言、主干內容（按章節編寫）、主要結論和參考書，附錄應有系統方框圖和電路原理圖。4.課程設計說明書應包括按設計步驟進行設計的分析和思考內容和引用的相關知識。參考文獻：[1]能源部西北電力設計院編《電力工程電氣設計手冊》（電氣二次部分），水利電力出版社，1991[2]電力工程電氣設計手冊（上）.水利電力部西北電力設計院編,1989[3]電力工程電氣設計手冊（下）.水利電力部西北電力設計院編,1989[4]發電廠電氣部分.電力工業出版社.范錫普編，2004[5]電力繼電保護原理.中國水利水電出版社，1998[6]發電廠變電站電氣部分.重慶大學出版社，2000[7]變電所設計技術規程.水利水電出版社，2005[8]高壓配電裝置設計技術規程.水利水電出版社，2001[9]中小型變電所實用設計手冊.中國水利水電出版社，2004[10]發電廠變電站電氣設備.中國電力出版社，2004[11]工廠電氣設備手冊.水利電力