广州开放大学论文写作要求（电气自动化技术专科）

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电气自动化技术专业毕业设计和社会实践写作要求

毕业设计对应专业规则代码和课程名称：03033毕业设计（电气自动化技术）

一．什么是毕业设计

毕业设计是毕业生在已有专业知识的基础上，有针对性的充实自己的新知识，针对生产实际中遇到的问题，对电气自动化上的某个系统、部件进行改造、革新，提高其使用性能；或者是电气自动化维修的工艺、装置进行改革、创新，提高维修的效率、质量等方面的具体可行的方案。

二．毕业设计内容

1．维修工艺流程

设计出的维修工艺流程要有一定的新意，具有一定的先进性，需要设计出每一步的操作要领及注意事项。

2．工装设计

紧密结合生产实际，设计出的工装设备、工具等应新颖、可靠、快捷、方便，能保证或进一步提高维修质量，按照后面给出的设计要求完成。

3．电气自动化某个系统、部件的改造

运用所学的理论知识、紧密结合生产实践，拓宽视野，敢于创新，对电气自动化上某个系统或零部件进行结构或功能方面的改进（或改造），使整个系统或零部件更加安全、可靠、实用、方便，进行工作原理分析，有条件的最好一并制成实物进行演示。

三．毕业设计要求

1．论文书写

毕业设计(论文)一律要求采用A4幅面的纸张打印,设计图纸、资料可采用A3幅面的纸张；

论文版心大小为155mm×245mm，页边距：上2.6cm，下2.6cm，左2.5cm，右2cm，装订线位置左，装订线1cm，包括页眉和页脚，页码放在页眉右端；摘要、目录、物理量名称及符号表等正文前部分的页码用罗马数字单独编排，正文以后的页码用形如第M页，其中M为阿拉伯数字。

2．论文题目

论文题目应准确表达论文的中心内容，恰如其分地反映论文涉及的范围和深度，不应使用笼统、泛指性很强的词语和华而不实的辞藻。根据GB7713－87规定，题名一般不超过20字。

3．摘要及关键词

必须有中文摘要，鼓励使用外文摘要。

摘要不宜太详尽，也不宜太简短，应将论文的研究体系、主要方法、重要发现、主要结论等，简明扼要地加以概括。摘要的要素包括研究目的、研究方法、结果和结论。摘要字数100～150字。关键词是为了满足文献标引或检索工作的需要而从论文中取出的词或词组。必须有中文摘要，鼓励使用外文摘要。关键词一般3～8个。

4．目录

目录应包括毕业设计（论文）中全部章节的标题及页码，含：

正文章节题目（只列到二级标题）

致谢

参考文献

附录

5．毕业设计正文

毕业设计正文分章节撰写，每章应另起一页； 各章标题要突出重点、简明扼要。不得使用标点符号；标题中尽量不采用英文缩写词，对必须采用者，应使用本行业的通用缩写词。章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为“1” 、“2” 、“3”等，第二级为“2.1” 、“2.2” 、“2.3”等，第三级为“2.2.1” 、“2.2.2” 、“2.2.3”等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。

6．参考文献及引用文献的方法

论文必须有一定数量的参考书目，鼓励查阅外文文献，其中与论文相关的期刊文献不少于5篇。参考文献著录的方法见附件二。

引用文献标示应置于所引内容最末句的右上角，用小五号字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于方括号“[ ]”中，如“二次空气喷射[1]”。当提及的参考文献为文中直接说明时，其序号应该用4号字与正文排齐，如“由文献[8，10～14]可知”。

不得将引用文献标示置于各级标题处。

7．名词术语

科技名词术语及设备、元件的名称，应采用国家标准或部颁标准中规定的术语或名称。标准中未规定的术语要采用行业通用术语或名称。全文名词术语必须统一。一些特殊名词或新名词应在适当位置加以说明或注解。

采用英语缩写词时，除本行业广泛应用的通用缩写词外，文中第一次出现的缩写词应该用括号注明英文全文。

8．公式

原则上居中书写。若公式前有文字（如“解”、“假定”等），文字空两格写，公式仍居中写。公式末不加标点。

公式序号按章编排，如第一章第一个公式序号为“（1-1）”，附录A中的第一个公式为（A-1）等。

文中引用公式时，一般用“见式（1-1）”或“由公式（1-1）”。

公式中用斜线表示“除”的关系时应采用括号，以免含糊不清，如1/(bcosx)。通常“乘”的关系在前，如acosx/b而不写成(a/b)cosx。复杂数学公式统一采用Word中的公式编辑器编写。

9． 插表

表序一般按章编排，如第一章第一个插表的序号为“表1-1”等。表序与表名之间空一格，表名中不允许使用标点符号，表名后不加标点。表序与表名置于表上，用中文居中排写。

表头设计应简单明了，尽量不用斜线。表头中可采用化学符号或物理量符号。

全表如用同一单位，将单位符号移至表头右上角，加圆括号。

表中数据应正确无误，书写清楚。数字空缺的格内加“-”字线（占2个数字宽度）。表内文字或数字上、下或左、右相同时，采用通栏处理方式，不允许用“″”、“同上”之类的写法。

表内文字说明，起行空一格、转行顶格、句末不加标点。

10． 插图

插图应与文字紧密配合，文图相符，技术内容正确。选图要力求精练。

11． 制图标准

插图应符合国家标准及专业标准。

对无规定符号的图形应采用该行业的常用画法。

12．图题及图中说明

每个图均应有图题（由图号和图名组成）。图号按章编排，如第一章第一图的图号为“图1-1”等。图题置于图下，用中文居中书写。有图注或其他说明时应置于图题之上。图名在图号之后空一格排写。引用图应说明出处，在图题右上角加引用文献号。图中若有分图时，分图号用a）、b）等置于分图之下。

图中各部分说明应采用中文（引用的外文图除外）或数字项号，各项文字说明置于图题之上（有分图题者，置于分图题之上）。

13．字体

毕业设计(论文)所用字体要求为宋体。

14． 字号

各章题序及标题 小2号黑体；

各节的一级题序及标题 小3号黑体；

各节的二级题序及标题 4号黑体；

各节的三级题序及标题 小4号黑体；

款、项 均采用小4号黑体；

正文用小4号宋体，行距18磅。英文字体Times New Roman。

15．页眉与页脚

毕业设计(论文)各页均加页眉，在版心上边线隔一行加粗线，宽0.8mm，其上居中打印页眉。字号用小四号黑体。除此以外不得采用任何其它形式内容。

各页均加页脚，在版心下边线隔一行加粗线，宽0.8mm、页脚中间放置页码，页码采用形式为：第M页，其中M为阿拉伯数字，页脚为一直线。

16．目录

目录中各章题序及标题用小4号黑体，其余用小4号宋体。

17．毕业设计(论文)印刷与装订

毕业设计(论文)全文一律要求打印，采用A4纸张单面印刷装订成册。

四、写作要求

1、毕业设计的选题

（1）选题应满足基本教学要求，符合专业培养目标，要有利于巩固、深化和拓宽学生所学知识，有利于培养学生独立工作能力和注重培养学生的创新能力，达到学生综合训练的目的。

（2）选题应结合生产实际，要有明确的针对性，能解决生产实际中的问题，避免过空过大，使学生在完成毕业论文过程中，得到理论联系实际的锻炼。

（3）选题应适合学生的知识、能力水平和相应的实践条件，应有一定的深度和广度，分量适当，使学生在规定的时间内通过努力能按时完成任务。

（4）毕业论文（设计）应一人一题。由几名学生共同参加的课题，必须明确每名学生应独立完成的任务，并在题目上加以区别。

（5）题目一经确定，学生不得随意改变课题内容，如需更改，须经指导老师同意。

2、 毕业设计的撰写

（1）毕业论文的撰写，应当遵循理论和实际相结合的原则，综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；文字通顺，技术用语准确，图表完备、整洁、正确；论文结果中有独到的见解，论文结果有应用价值。

（2）毕业论文（设计）要求主题明确，结构严谨，合乎逻辑，文字通顺。毕业论文篇幅一般在3000字以上。

（3）论文必须有一定数量的参考书目，鼓励查阅外文文献，其中与论文相关的期刊文献不少于5篇。

（4）论文完稿后须用A4纸按统一格式打印。

五、选题

毕业设计要求学生必须独立完成，选题应符合相关方向的要求，语言简洁流畅，层次安排合理，材料充实，具有一定的说服力。

毕业设计选题参考方向：

（1）设计类：

供配电系统设计

PLC控制系统设计

单片机控制系统的应用设计

设计一台电气设备的大修计划

（2）分析类：

分析进口设备

分析国产新设备

分析国产仿制新设备

结合自己的工作讨论所在工位的工序、工艺、设备、技术操作等等

（3）技术改造类：

改进一台机器的一部分

更新设备规划

（4）论文类：

结合预就业工作进行工艺、设备的技术分析

电气自动化设备的故障维修方面分析

3、毕业设计参考题目

二、论文写作基本要求

1.在指导老师的指导下，独立完成，不得抄袭。

2.毕业作业必须符合专业规范，做到要素齐全，分析透彻，论述严密、流畅，结构安排合理，格式规范。

3.字数3000字以上。

三、论文写作流程

1.申请毕业论文写作

2.提交开题报告

3.开题定稿

4.提交论文初稿、修改稿

5.论文定稿

6.寄送定稿论文

7评定成绩

四、论文的组成和格式

1.封面：由学校统一派发

2.标题：XXX实训报告。格式：三号黑体，居中

3.摘要。简要概论毕业设计的主题，内容、特点等。

4.正文：

格式：1级标题为四号宋体，加粗；2级及以下标题为小四号宋体；正文内容为小四号宋体；1.5倍行距

内容：

（1）设计背景。介绍毕业设计的研究背景和意义

（2）设计内容及创新点。具体的毕业设计内容和设计的创新点、特点等。

（3）结论。毕业设计的结论、成果等

五、附件

范文1

防盗报警器毕业设计

摘要：随着经济的发展，人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统，其需求也越来越高。本设计是利用单片机对防盗报警系统进行控制，为满足学生宿舍具体到设计时,又分硬件设计和软件设计，硬件设计主要分两大部分：单片机部分和检测部分。软件设计分主程序设计和中断子程序设计。在完成正文部分后，主要工作就是要进行调试，为了实现设计预计现象，软件和硬件都要作必要的修改。

关键词：单片机；报警器；红外线传感器

目录

绪论 1

1 项目方案设计 2

1.1 项目概述 2

1.2 设计原则 2

1.3 设计依据及规范 2

1.4 设计参数 2

1.5 设计目标 3

1.6 确定报警器方案 3

1.7 报警总体框图 4

2 防盗报警器硬件电路设计 5

2.1 电源电路设计 5

2.2 报警电路的设计 5

2.2.1 声音报警电路 5

2.2.2 灯光警示电路 6

2.2.3 低频带通放大电路 6

2.2.4 电压比较整形电路 7

2.2.5 状态显示电路 8

2.2.6 单片机最小系统 9

2.3 报警器的设备选择及清单 9

2.3.1 热释电传感器的红外辐射与红外探测的原理结构 9

2.3.2 热释电红外传感器控制电路芯片选择 10

2.3.3 蜂鸣器器的选择 11

2.2.4 设备清单 12

3 报警器的软件设计及程序 13

3.1 主程序流程图 13

3.2 中断函数流程图 13

3.3 软件编写程序见附录 14

4 报警器的安装与调试 15

4.1 报警器的安装 15

4.2 报警器的调试 15

5 报警器的特点 16

结论 17

致谢 18

附录 20

绪论

随着人们生活水平的不断提高，我国已经成为奢侈品消费大国，各种奢侈品已经普遍进入了人们的生活。生活在高校宿舍的大学生们所拥有的贵重物品如笔记本电脑、Mp4、数码相机等也越来越多。一些不法分子利用学校没有在学生宿舍安装防盗系统的漏洞，频频侵入大学生宿舍入室盗窃学生贵重财物，给不少同学造成巨大财产损失，人们对此深恶痛绝。

然而，现实的情况却令大学生们感到沮丧：图书馆早已安装有比较成熟的防盗系统，教学楼等其它地方虽也未安装防盗系统但那是没有必要所致，唯有大学生宿舍这块儿，学校出于种种现实考虑，短期内我们也看不到安装的迹象。

因此，本设计就是为了满足现代宿舍防盗的需要而设计的电子防盗系统。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，不但可以用于单一，也可以规模用于比较大规模的防盗系统，本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。

1项目方案设计

1.1项目概述

宿舍楼共分为5层，每层为20个左右房间，每个房间面积约为25平方米，主要分为一室一卫一阳台，没有窗户。由于没有窗户，所以现主要是安装在宿舍的主门上也就是进入宿舍的第一扇门上。通过安装此报警器可有效提高宿舍的安全系数，保障学生财产和人身安全。

1.2设计原则

1、安全性

更稳定、可靠，防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。

2、经济性

该设计体积小，制作简单、成本低，安装比较方便价格低廉，充分考虑了整体其经济性。

3、先进性

防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，防盗入侵报警应能准确及时地探测入侵行为、发出报警信号

1.3设计依据及规范

[1]《安全防范验收规则》 GA/308-2001

[2]《入侵报警技术要求》 GA/368-2001

[3]《安全防范工程程序和要求》 GA/T75—94

[4]《安全方法工程程序要求》 GA/T75-94

[5]《防盗报警控制其通用技术条件》 GB12663-2001

[6]《民用电气设计规范》 JGJ/T16—92

[7]《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》 CECS/119—2000

1.4设计参数

①工作电压：5V-12V

②蜂鸣器工作电压：直流12V

③炫目灯工作电压：12V

④时钟晶振：20HZ
⑤报警响度：≥70dB

⑥工作温度：－50℃～＋60℃

1.5设计目标

一般来说，学生普遍喜欢的防盗报警器具有高效、安全、可靠、灵敏度高、价格低廉等特点。通常来讲，犯罪分子入室偷盗基本上是从门或窗进入的。但是由于宿舍只有前门还有阳台，所以不需要考虑不法分子会翻越阳台，只需要在正门处安装报警器即可。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点:压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。再者，就闭路监控电路防盗系统而言：它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。

因此，我从种类繁多的防盗报警器中选择了热释电红外门防盗报警器。宿舍的门全部都是的门都是平开门，这种防盗报警器安装方便，可以安装在开门的一边和门框上面。其优点是体积小，隐蔽性较强，不易被人发现，除了人们观念中的高效、安全、可靠、灵敏度高、价格低廉优点之外，它还具有稳定性好的特点。作为安全防范系统的第一道防线，门报警器起着预警的作用，它能及时地提醒安防人员注意周围环境的异常情况，报警器的灵敏度的高低，极大程度地影响着盗窃率的高低。因此在安防系统中，报警器有着举足重轻的地位。门式报警器它不太受天气及环境温度的影响，稳定高效，可以进行全天候的监测，尽最大程度地保障人们的生命财产安全。通过安装在门上的防盗报警器，当有人从门或开门进入到屋内时，门报警器被触发，发生报警。在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低价格，实现最佳的性能价格比。

1.6确定报警器方案

防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。

该系统设计方案有以下两种：

方案一：利用固定点电话联网防盗报警系统来实现防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）经历分布，及时调动警力做出快速处理。

方案二：通过传感器检测安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。

通过比较，本人觉得方案一的行程缓慢，需要大量的电子设备，需要外界的人力物力，因此可能无法在第一时间赶到案发现场；相比之下，方案二则更加方便快捷，稳定高效，能让人快速的接收到信息。固本设计选择方案二。

1.7报警总体框图

2防盗报警器硬件电路设计

2.1电源电路设计

电源电路如下图2.1所示，本系统采用L7805CV来做电压芯片，因为其输出电流可达1.5A,可满足本系统5V供电电压

图2.1

2.2报警电路的设计

2.2.1声音报警电路

如下图2.2所示：高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。反之则截至。本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高，还原、再拉高的过程。形成频率在976~1945Hz之间平滑递增的声音效果。实现报警器声音非常逼真。

图2.2

2.2.2灯光警示电路

如下图2.3所示：这里我们选用12V的炫目灯做灯光警示电路，因炫目灯在正常工作状态下电流比较大，所以这里我们选用使用继电器控制其开关的方案。这里我们照样使用三极管驱动继电器工作。

图2.3

并联在线圈的两端的是续流二极管，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。

2.2.3低频带通放大电路

热释电红外传感器输出的检测信号很小，仅1mV左右，频率为0.1~10HZ，需经高增益、低噪声低频放大器放大后，才能进一步处理，一般来讲，要求放大器的增益为60~70dB,带宽0.3~7HZ。放大器的带宽对可靠性和灵敏度有重要影响，带宽窄，噪声小误动作率低；带宽宽，噪声大，误动作率高！

如图2.4所示，本系统采用LM324中的两个集成运算放大器构成低频带通放大电路，LM324内部集成了四个独立的高增益运算放大器，其电流小（典型值Is=1.0mA），且与所加电源电压的大小无关，频率补偿及偏置电流均采用了温度补偿措施，性能稳定。采用单电源供电。

图2.4

放大器要求：

增益：60~70DB

带宽：0.3~7HZ

工作原理：

放大电路的电压增益为：

A=1+2πfR12C4/(1+2πfR7C4)(1+2πfR12C4)

一般要求放大电路的增益为65Db。

电路的上下限截至频率为：

FH=1/R12C7,FL=1/R7C4

在单电源供电的情况下，外加电压分压器后，可保证运放输出电压有较大的动态范围。静态下应将输出端电位设在1/2处，方法是：ICA外接R4、R10分压器，将1/2VCC引至运放的同相输入端，这相当于将输入偏置电压垫高1/2VCC,从而使输出电压的静态电位定在1/2VDD处。与ICA一样，ICB为了保证运放输出电压有较大的动态范围，同样设置了分压器。

2.2.4电压比较整形电路

电压比较器的作用是将一个模拟电压与一个参考电压相比较。在二者幅度相等的附近，输出电压将产生越变。本系统应用LM324剩余的两个集成运算比较器构成一个双限电压比较器。如图2.5所示。

图2.5

2.2.5状态显示电路

如下图2.6所示：本系统使用共阴极数码管做为状态显示电路，在正常无人非法闯入室内时数码管的DP点闪烁，若有人闯入数码管则显示E来提示有人非法闯入。

图2.6

在这里，串联的几个470欧电阻是限流电阻。因为数码管是由发光二极管按照一定的顺序排列制成的元件，每个发光二极管的内阻非常小，正常工作电流大致在10~25mA,如不串入限流保护电阻，直接连接很有可能瞬间烧坏数码管。我们可以依公式来计算出限流电阻的阻值：R=U/I;其中U=5V,I=（10~15）mA,可得R=330~500欧。这里我们选用典型值470欧。10K电阻为上拉电阻，以保证P0口可以输出高电平。

2.2.6单片机最小系统

如下图2.7所示，单片机的电源采用5V供电，时钟电路也就是振荡电路采用11.0592MHZ晶振，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。图中的电容起稳定作用。其复位电路采用混合复位电路，在上电的时候会自动复位，也可手动复位。方便在单片机死机的时候进行重启。

图 2.7

2.3报警器的设备选择及清单

2.3.1热释电传感器的红外辐射与红外探测的原理结构

热释电传感器是利用红外辐射与红外测温的原理来探测的,红外测温属非接触式测温，是测温技术中的主要手段，其特点是测温范围广，响应速度快和不明显破坏被测对象温度场，因而广泛应用于工业、农业、交通等领域。

非接触红外测温有以下几点优点：

（1）测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测温准确度。

（2）测温范围宽。

（3）探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量。

（4）不必接触被测物体，操作方便。

（5）可以确定微小目标的温度。

非接触测温技术的意义是显而易见的。随着工农业、国防事业、医学的发展，对温度测量越来越迫切。在某些场合，温度测量逐步上升为主要矛盾，引起了各方面的普遍重视。

通常将电磁波谱间隔在0.76～1000μm的区域称为红外光谱区，红外传感器是一种新型的传感器，能够探测物体辐射的红外线。

热释电元件的工作原理是基于热释电效应，即在强电介质温度变化ΔP的自然极化的存在，此时传感器有电信号输出，晶体的这种性质被称为热释电极或热释电效应。有些热释电晶体，他们的自发极化方向能用外电场来改变，这些晶体称作热释电——铁电体。为了使传感器能够长期稳定地工作，提高灵敏度，增强抗干扰能力，这里选用了TGS晶体制作的双型探测器。

2.3.2热释电红外传感器控制电路芯片选择

热释电红外传感器输出的检测信号很小。要经过放大、比较等几个环节才能输出控制信号。使电路执行相关动作。热释电红外传感器控制电路就是根据检测信号的特点和输出信号的要求，完成上述功能的电路。本套系统采用通用原件构成热释电红外传感器的控制系统。下图2.8是控制电路的结构框图：

图2.8

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图2.9所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2.10

图2.9

图2.10

LM324的特点：

1.短路保护输出

2.真差动输入级 　　

3.可单电源工作：3V-32V 　　

4.低偏置电流：最大100nA 　　

5.每封装含四个运算放大器。 　　

6.具有内部补偿的功能。 　　

7.共模范围扩展到负电源 　　

8.行业标准的引脚排列 　　

9.输入端具有静电保护功能

2.3.3蜂鸣器器的选择

蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。反之则截至。

蜂鸣器的正极性的一端联接到12V电源上面，另一端联接到三极管的集电极，三极管的基级由一个I/O管脚来控制，I/O管脚为低时，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。当I/O管脚位高电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。用户可以通过程序控制I/O管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整I/O管脚的置高时间及输出的波形进行控制，这一点可以在调试程序的时候来试验。

2.2.4设备清单

表2.1

3报警器的软件设计及程序

3.1主程序流程图

如下图3.1所示:在开机后，单片机首先进行初始化，将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭，同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启，关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。其中布防/撤防按键用来触发外部中断0，热释电传感器用来触发外部中断1，外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。方便对报警器进行布防与撤防功能。定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声；定时计数器T1用作延时函数。初始化完成后，若无中断请求信号，系统则使数码管的Dp小点闪烁。

图3.1

初始化完成后，若布防/撤防按键第一次按下，则触发外部中断0，将外部中断1允许位打开，也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作，若传感器感受到在检测范围内有人活动，则将信号传输给单片机，触发外部中断1，使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开，实现声光报警功能。

3.2中断函数流程图

下图3.2、3.3为中断函数流程图：

图3.2

图3.3

3.3 软件编写程序见附录

4报警器的安装与调试

4.1报警器的安装

报警器的安装虽然比较简单，但还是要注意一些细节，由于报警器是一种微弱的信号检测设备，必须要掌握它的信息。首先要对报警器性能的了解，其次要合理确定安装位置，最后好要仔细地调试，不能说报警器安装好了能报警就说明安装好了，还要设置报警感应距离，该报警器的感应距离在20mm之间，所以安装时安装的感应距离最好是5mm。报警器还要注意安装高度，报警器的安装高度不是随意的，不能安装的太高，安装在离地面2米左右高度较好。报警器安装的位置也要进行认真选择考虑，位置要相对隐秘，不宜面对玻璃，不宜正对冷热通风口和冷热源，不然会引起报警器的误报，带来不必要的麻烦。

4.2报警器的调试

在开机后，单片机首先进行初始化，将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭，同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启，关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。其中布防/撤防按键用来触发外部中断0，热释电传感器用来触发外部中断1，外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。方便对报警器进行布防与撤防功能。定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声；定时计数器T1用作延时函数。初始化完成后，若无中断请求信号，系统则使数码管的Dp小点闪烁。

初始化完成后，若布防/撤防按键第一次按下，则触发外部中断0，将外部中断1允许位打开，也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作，若传感器感受到在检测范围内有人活动，则将信号传输给单片机，触发外部中断1，使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开，实现声光报警功能。

5报警器的特点

该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低、安全可靠、价格低廉、隐蔽性强、灵敏度高、抗干扰能力强等。由于红外线具有隐蔽性，在学生宿舍门口的隐蔽处设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号虽然本设计实现了防盗报警功能，由于时间关系和水平有限，设计中存在着一些缺陷和不足，还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

结论

本设计采用KeilC51开发系统，完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程，实现了对信号处理过程的编程和调试。它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点，是一种经济、实用的宿舍防盗报警系统。

本论文完成了软硬件主要功能模块的设计，为进一步设计开发及功能扩展打下了良好的基础。整个系统主要由AT89C51芯片、热释电传感器、声光报警、键控组成。性能好，工作稳定，非常适合防盗报警领域！由于时间关系和水平有限，设计中存在着一些缺陷和不足，还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善。

当然防盗报警监控系统的开发是一个实践应用性很强的课题，要使其产品化，能够经受住实际应用的严格考验，还要进行许多深入细致的工作。而且随着科技水平的不断提高，智能管理系统必然会有不断增长的要求。

为了提高灵敏度，减少误报率，可以采用摄像头作为探测头，将采集到的信号进行图像处理及判断后再决定是否报警。如果系统接收到报警信号后，保安人员可以通过查询报警记录来确定是否真有人经过。随着人们对生活质量要求的不断提高，智能管理系统的功能也将日趋完善。在新的产品化的管理系统中，人们将会越来越多的体验到现代生活的气息。

参考文献

[1] 吴政江.单片机控制红外线防盗报警器.锦州师范学院学报.2001

[2] 苏海宾.电力电子技术.第一版.高等教育出版社.2004

[3] 胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社.2003

[4] 赵辉. Protel 99 电子线路CAD.北京邮电大学.2008

[5] 高鹏 ，安涛. Protel 99入门与提高.人民邮电出版社.2000

[6] 康华光.电子技术基础.高等教育出版社.2004

[7] 阎石.数字电子技术基础.第五版.清华大学电子学教研组高等教育出版社.2006

[8] 张志君于海晨等.现代检测与控制技术.第一版.化学工业出版社.2007

[9]沙占友，孟志永等.单片机外围电路设计.第二版.电子工业出版社.2006

附录

名称：防盗报警系统程序 v1.0

#include <reg51.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit spk=P1^2;

sbit led=P1^0;

uchar FRQ=0x00;

sbit star=P0^7;

/延时函数，定时/计数器T1/

void delay(uint t)

{

uint i;

for(i=0;i<t;i++)

{

FRQ++;

TH1=(65536-20000)/256;

TL1=(65536-20000)%256;

while(!TF1)；

TF1=0;

}

}

/定时器T0中断函数/

void T0_INT() interrupt 1

{

TH0=0XFE;

TL0=FRQ;

spk=~spk;

}

/外部中断1，检测到传感器信号后进行报警控制/

void EX1_INT() interrupt 2

{

P0=0X79;//数码管显示E,表示有人传入

led=1;//炫目灯开启

TR0=1; //开启定时中断0允许位

delay(1000);

TR0=0; //关闭定时中断0允许位

P0=0X00;

led=0;

spk=0;

}

/外部中断0.布防/撤防功能/

void EX0_INT() interrupt 0

{

EX1=~EX1; //开启/关闭外部中断1允许位

P0=0X00;

led=0;

spk=0;

}

/主函数/

void main()

{

P0=0X00; //置数码管黑屏

led=0; //关闭炫目灯

spk=0; //关闭高音报警器

EA=1; //开启中断总允许位

EX0=1; //开启外部中断0允许位

EX1=0; //关闭外部中断1允许位

ET0=0; //关闭定时中断T0允许位

ET1=1; //开启定时中断T0允许位

IT1=1; //设置外部中断1触发方式为下降沿

IT0=1; //设置外部中断0为触发方式为下降沿

TMOD=0X11; //定时/计数器工作在模式1中

TH0=0X00; //对定时计数器T0赋初值

TL0=0XFF;

TR0=0; //关闭定时/计数器T0,由外部中断1控制开启

TR1=1; // 开启定时计数器T1

while(1)

{

star=!star;

delay(10);

}

}

范文2 某水电站电气一次及发电机继电保护设计

目 录

前 言 1

第一章 电气主接线设计 2

1.1 设计原则 2

1.2 各方案比较 3

第二章 厂用电设计 8

2.1 厂用电设计原则 8

第三章 短路电流计算 9

3.1 对称短 路 电流计算 9

3.2 非对称短路电流计算 19

第四章 电 器 主 设 备选择 30

4.1 对方案 I 的各主设备选择 30

4.2 对方案Ⅱ的各主 设 备选择 44

第五章 发电机继电保护原理设计及保护原理 46

5.1 初步分析 46

5.2 对 F1 的保护整定计算 47

5.3 对 F5 的保护整定计算： 50

第六章 计算机监控系统方 案论证选择 54

6.1 系统功能 54

6.2 监控对象 56

6.3 系统结构 56

小 结 58

致 谢 59

参考文献 60

附 录Ⅰ 62

附 录Ⅱ 63

前 言

随着我国经济的不断发展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的不足与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的发展，为我国经济的发展提供保障。就我国目前的电力能源结构来看，我国主要是以火电为主，但是火电由于运行过程中污染大，在煤炭价格高涨的今天，火电的运行成本也较高，受锅炉和其他火电厂用电设备的影响，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。与之相比水电就有很多明显的优势。因此，关于电力系统水电站设计方面的论文研究就显得格外重要。

本毕业设计（论文）课题来源于青海省直岗拉卡水电站。主要针对直岗拉卡水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，经过技术经济比较，确定推荐方案，对其进行短路电流的计算，对电厂所用设备进行选择，然后对各级电压配电装置及总体布置设计。并且对其发电机继电保护进行设计。在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，并且借用AutoCAD辅助工具画出其电气主接线图、室外配电装置图、发电机保护的原理接线图、展开图、保护屏的布置及端子排接线图。故本论文属于典型的针对某工程进行最优设计的工程设计类论文。

通过本论文的研究，可以使直岗拉卡水电站安全可靠的在系统中运行，保证其持续可靠的供电。也能提高自己使用AutoCAD,word等软件的能力，培养出自己工程设计的观念，是对大学所学理论知识与实践的融合。

第一章 电气主接线设计

1.1 设计原则

电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。电气主接线根据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。

在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：

保证必要的供电可靠性和电能质量

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本的要求。在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，对于比较重要的水电站需要进行定量分析和计算。直岗拉卡水电站虽然是一个中小型水电站，但是由于担负了许多工业企业，及农业抗旱排涝等供电任务，因而必须满足必要的供电可靠性。

具有经济性

在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，将导致投资增加。所以必须把技术与经济两者综合考虑，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。

具有一定的灵活性和方便性，并能适应远方监控的要求。

主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行方式的转换。不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且无论在系统正常运行还是故障或设备检修时都能适应远方监控的要求，并能灵活、简单、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。显然，复杂地接线不会保证操作方便，反而使误操作机率增加。但是过于简单的接线，则不一定能满足运行方式的要求，给运行造成不便，甚至增加不必要的停电次数和停电时间。

具有发展和扩建的可能性

随着经济的发展，已投产的水电站可能需要扩大机组容量，从主变压器的容量、数量到馈电线路数均有扩建的可能，有的甚至需要升压，所以在设计主接线时应留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。

根据以上几点，对直岗拉卡水电站的主接线拟定以下几种方案。

1.2 各方案比较

方案Ⅰ

本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv侧采用了双母接线。双母接线的供电可靠性较高，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，检修任一组母线上的隔离开关也不需要中断供电，且调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到一组母线上，能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建性也非常号，可以向母线左右方向任意扩建，且施工过程也不会停电，只是双母接线多了一台旁路断路器，投资有所增加。

图1-1 电气主接线方案Ⅰ

方案Ⅱ

本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线与110kv侧直接相连。110kv侧为单母分段带专用旁路断路器的旁路母线接线方式。其特点是：扩大单元接线接线方式简单清晰，运行维护方便，且减少了主变压器高压侧出现，简化了高压侧接线和布置，使整个电气接线设备较省。单元接线的接线简单、清晰、运行灵活、维护工作量少且继电保护简单，但由于主变压器与高压电气设备增多，高压设备布置场地增加，整个电气接线投资也增大。其110kv侧的单母分段带专用旁路断路器的母线接线方式中,由于增加了分段其全厂停电的可能性为0，且任一台断路器检修时都不会引起停电，其供电可靠性较高

图1-2 电气主接线方案Ⅱ

方案Ⅲ

本方案采用了两个扩大单元接线，一个单元接线，110kv侧采用了双母带旁母的接线方式。此种接线方式大大提高了供电的可靠性，但是由于有了专用的旁路母线，多装了价高的断路器和隔离开关，大大增加了投资，此种接线方式对于供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的，但是对于供电可靠性要求不是很高的中小型水电站来说不是很适用。

图1-3 电气主接线方案Ⅲ

方案Ⅳ

本方案采用了两个扩大单元接线和一个单元接线，110kv侧采用了单母接线的方式，此种接线虽然接线方式简单，投资很少，但是其供电可靠性大大降低，其母线一旦出现故障就会造成全厂停电，严重影响了持续供电。

图1-4 电气主接线方案Ⅳ

方案Ⅴ

本方案采用了一个发电机单母接线和两个单元接线，1110kv侧采用双母接线的方式。发电机单母接线使主变压器数量减少，投资节省，接线简单明了，运行方便，但是发电机电压配殿装置元件多，增加检修工作量，母线或与母线所相连的隔离开关故障或检修时，三台发电机都要停电，可靠性及灵活性较差。

图1-5 电气主接线方案Ⅴ

综合分析上述五种方案，再结合该水电站为中小型水电站的实际情况，拟定的主接线应以经济性为主，但其可靠性也需要考虑，方案一和方案二最能满足这两项要求，故最终选定方案一和方案二为最终比较方案。方案Ⅰ的可靠性比方案一高，如果在投资相差不多的情况小应该首选方案Ⅰ，如果在方案Ⅱ比方案Ⅰ投资低较多则从经济性的角度出发应选择方案Ⅱ。

第二章 厂用电设计

2.1 厂用电设计原则

厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟地新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证机组安全经济地运行。其具体有如下一些要求：

接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下地供电要求，并尽可能地使切换操作简便，使启动（备用）电源能迅速投入。

尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全厂停电故障。各台机组的厂用电系统应独立，以保证在一台机组故障停运或其辅助机发生电气故障时，不影响其他机组的正常运行。

充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别主要对公用厂用负荷的影响。要方便过渡，尽少改变接线和更换设备。

根据上述要求，结合本水电站为中小型水电站，以及厂用电分为6kV和380kV两个电压等级的实际情况，其厂用电设计祥见附录Ⅰ：

第三章 短路电流计算

3.1 对称短路电流计算

发电机，变压器及系统的主要参数如下：

发电机参数：45MW，cos，，额定电压10.5kV

变压器参数：3台，1T:50MVA, 2T: , 100MV

系统参数：110kV出线四回，正序阻抗（标么值）：0.91716，零序阻抗（标么值）1.1235，三相短路容量：2543MVA，单相短路容量：2529.9MVA。

对方案Ⅰ的系统正序阻抗网络等值图为[1]：

图3-1 正序阻抗网络等值图

取基准值：，时，, ，＝＝5.020kA,45MW功率因素为0.95的机组容量为;

发电机:======0.23

变压器:==

系统阻抗：

对点进行短路计算[2]：

网络简化如下：

图3-2 网络简化图

继续简化上图：

图3-3 网络简化图

再化简得：

图3-4 网络简化图

三相短路电流周期分量计算：

系统A侧：

B侧（）的计算电抗为

由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：

10.5kV侧额定电流为：

因此：

C侧（）的计算电抗为：

由计算电抗查短路电流运算曲线得：

其10.5kV侧的额定电流为：

因此：

所以，点的三相短路电流为：

点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算:

(1).系统A侧和三电源B侧的值采用远离发电机地点发生短路时的数值，则＝1.80，＝0.97

＝=1.80(16.036+5.876)=55.779KA ＝(16.036+5.876)

(2)C侧二电源的，值采用发电机机端短路时的值，故＝1.90，＝0.93

＝＝1.9026.498＝71.200KA

26.498

(3) 总的冲击电流及全电流为：

＝55.779＋71.200＝126.979KA

=33.3666+35.608=68.974KA

点短路电流热效应计算：

＝ 其中t取4S

=

=6491.953k

点短路电流计算.

网络简化如下，并结合其正序阻抗图得，

图3-5 点正序阻抗网络图

＝

三相短路电流周期分量计算：

系统A侧：

B侧（）的计算电抗为：

由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：

其110kV侧得额定电流为：

因此：

C侧（）的计算电抗为：

由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：

其110kV侧得额定电流为：

因此：

所以，点的三相短路电流为：

点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算：

因为点在发电厂高压侧母线上，所以＝1.80，＝0.97

==

=7.426

短路电流热效应计算：

＝ 其中t取4s

=

=202.001 k

对点短路电流计算：

网络简化如下图，并结合其正序阻抗图，得：

图3-6 正序阻抗网络等值图

＝

继续简化得：

图3-7 网络简化图

三相短路电流周期分量计算：

系统A侧：

B侧（）的计算电抗为：

由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：

10.5kV侧的额定电流为：

因此：

C侧的计算电抗为：

由计算电抗查水轮机短路电流运算曲线得：

10.5kV侧的额定电流为：

因此：

所以，点的三相短路电流为：

点三相短路冲击电流及全电流最大有效值计算：

A侧和B侧采用远离发电厂地点，故＝1.80，＝0.97

＝＝

C侧采用发电机机端，故＝1.90，＝0.93

＝＝

所以，总的和为：

＝39.194＋33.682＝72.876kA =23.445+20.774=44.219Ka

短路电流热效应计算：

＝ 其中t取4s

=

=2442.920 k

三相短路电流计算成果汇总见附录Ⅱ：

3.2 非对称短路电流计算

该系统的负序阻抗与正序阻抗图相比只是发电机出口端的负序阻抗是正序阻抗的1.45倍，故负序阻抗如下[3]：

图3-8负序阻抗网络图

该系统的零序阻抗为，由原始资料可知线路的零序阻抗为1.1235，故其零序阻抗图为：

图3-9零序阻抗网络图

正序网络的变换[4]

短路点等效后的正序阻抗图为：

图3-10 点正序阻抗网络图

短路点等效后的正序阻抗图为：

图3-11 点正序简化图

短路点等效后的正序阻抗图为;

图3-12 点正序简化图

(二).负序网络的变换

短路点等效后的负序阻抗图为：

图3-13 点负序阻抗等值图

再简化得,

图3-14 点负序简化图

短路点等效后的负序阻抗图为：

图3-15 点负序简化图

短路点等效后的负序阻抗图为：

图3-16 点负序简化图

再化简得：

图3-17 点负序简化图

（三）零序网络的变换：

短路点等效后的零序阻抗图为：

图3-18 点零序简化图

再化简为：

图3-19 点零序简化图

短路点等效后的零序阻抗图为：

图3-20 点零序简化图

短路点等效后的零序阻抗图为：

图3-21 点零序简化图

再化简得：

图3-21 点零序简化图

不对称短路电流计算

（一）点短路

正序综合阻抗

负序综合阻抗

零序综合阻抗

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

单相短路电流

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相短路电流

两相接地短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相接地短路电流

(二) 点短路

正序综合阻抗

负序综合阻抗

零序综合阻抗

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

单相短路电流

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相短路电流

两相接地短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相接地短路电流

(三) 点短路

正序综合阻抗

负序综合阻抗

零序综合阻抗

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

单相短路电流

单相短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相短路电流

两相接地短路电流

正序电流的标么值

正序电流的有名值

两相接地短路电流

不对称短路计算结果如下：

表3.1不对成短路电流计算结果

因为方案Ⅱ的等效阻抗图与方案Ⅰ相同，故方案Ⅱ的短路电流计算结果与方案Ⅰ也相同。

第四章 电器主设备选择

4.1对方案I的各主设备选择

其接线方式如下图：

图4-1 方案Ⅰ主接线图

断路器和隔离开关的选择[5]

对D1～D4断路器和G1～G4隔离开关的选择

A.对10.5kV D1～D4断路器的选择

（1）按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

（2）按额定电流选择

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

（3）按开断电流选择

若在D1～D4上侧短路时流过D1～D4的短路电流为F1流过的短路电流，即为26.498/2＝13.249kA，而在D1～D4下侧短路时流过D1～D4的短路电流为系统和F2～F5的短路电流之和，即16.036＋5.876＋13.249＝35.161kA，故应按D1～D4下侧短路时来选择设备，其短路电流为35.161kA。

断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期分量。即

（4）按动稳定电流选择

电器允许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即

（5）按热稳定度校验

代入上式，得

则

B.对10.5kV G1～G4隔离开关的选择

（1）按额定电压选择：

（2）按额定电流校验：

（3）按动稳定度校验：

（4）按热稳定度校验：

选择D1～D4为型断路器

选择G1～G4为型隔离开关

表4.1 所选各设备技术数据与计算数据

由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数能满足

对D5，D6断路器和G6～G9隔离开关选择

A．对110kV D5，D6断路器的选择

（1）按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

（2）按额定电流选择

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

（3）按开断电流选择

若在D5，D6上侧短路时流过D5，D6的短路电流为F1和F2流过的短路电流为1.445kA，而在D5，D6下侧短路时流过D5，D6的短路电流为系统和F3～F5的短路电流之和，即3.832＋2.149＝5.981kA，故应按D5，D6下侧短路时来选择设备，其短路电流为5.981kA。

断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期分量。即

（4）按动稳定电流选择

电器允许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即

（5）按热稳定度校验

代入上式，得

则

B.对110kV G6～G9隔离开关的选择

（1）按额定电压选择：

（2）按额定电流选择：

（3）按动稳定选择：

（4）按热稳定度校验：

选择D5，D6为SW6－110型断路器

选择G6～G9为GW4－110D型隔离开关

表4.2 所选各设备技术数据与计算数据

由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数能满足

对10.5kV G5断路器的选择

（1）按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

（2）按额定电流选择

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

（3）按动稳定电流选择

若在G5上侧短路时流过G5的短路电流为F5流过的短路电流为12.535kA，而在G5下侧短路时流过G5的短路电流为系统和F1～F4的短路电流之和，即9.125＋6.376＝15.501kA，15.501>12.535，故按G5下侧短路时来选择设备，其短路电流为15.501kA。

电器允许通过的动稳定电流不小于短路冲击电流，即

（4）按热稳定度校验：

其中

代入上式得

则

表4.3 所选各设备技术数据与计算数据

由上表可知所选断路器和隔离开关的技术参数符合要求

对D7断路器和G10,G11隔离开关选择.

对110kV侧D7断路器的选择

（1）按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

（2）按额定电流选择

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

IN≥Imax＝＝ kA

（3）按开断电流选择

若在D7上侧短路时流过D7的短路电流为F5流过的短路电流，即为2.149－1.445＝0.704kA，而在D7下侧短路时流过D7的短路电流为系统和F1～F4的短路电流之和，即3.832＋21.445＝6.722kA，故应按D7下侧短路时来选择设备，其短路电流为6.7221kA。

断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期分量。即

≥Id’’＝6.722kA

（4）按动稳定电流校验：

电器允许通过动稳定电流ies 不小于短路冲击电流ish 即

ies≥ish =×6.722＝17.111kA

（5）按热稳定校验：

Qk=

其中＝6.722kA,

=3.832+21.301=6.434kA

=3.832+21.335=6.502kA

带入上式得，

Qk＝167.1kA2.s,则 Qt ≥ Qk =167.1 kA2.s

B 对110kV侧G10，G11 隔离开关的选择：

1、按额定电压选择：UN≥110 kV.

2、按额定电流选择：IN≥0.261A；

3、按动稳定校验： ies≥ish =17.11kA

4、按照热稳定校验 Qt≥Qk ＝167.1 kA2.s,

选择D7为SW6-110型断路器

选择G10G11 为GW4－110D型隔离开关

表4.4 所选各设备技术数据与计算数据

由上表可知所选断路器隔离开关符合技术参数要求

对于D8～D11断路器，和G12～G23 隔离开关的选择

A 对110kV 侧D8～D11断路器选择：

（1） 按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

UN≥110 kV；

（2）按额定电流选择：

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

IN≥Imax＝＝0.326 kA

（3）按开断电流选择：

若在D8～D11下侧短路电流时流过D8～D11的短路电流为系统侧短路电流即为3.832kA,而在D8～D11上侧短路时流过D8～D11短路电流为5台发电机短路电流之和，即为1.445＋2.149＝3.549kA，3.832>3.594，所以 按照D8～D11下侧短路的短路电流来选择设备，其短路电流为3.832kA

断路器的额定开断电流不应小于断路器开断瞬间的短路电流周期分量。即

断路器额定开断电流INbr≥Id’’＝3.832kA

（4）按动稳定电流校验：

电器允许通过动稳定电流ies 不小于短路冲击电流ish 即

ies≥ish =×3.832＝9.756kA

（5）按热稳定校验：

Qk=

其中＝==3.832kA 带入上式得

Qk=58.739 kA2.s 则Qt≥Qk=58.739 kA2.s

B. 对G12～G23隔离开关的选择：

1、 按额定电压选择：UN≥110 kV；

2、按额定电流选择：IN≥Imax＝0.326 kA

3、按动稳定电流校验ies≥ish =9.756kA

4、按热稳定校验：Qt≥Qk=58.739 kA2.s

选择D8～D11为SW4-110型断路器

选择G12～G23为GW4－110型隔离开关

表4.5 所选各设备技术数据与计算数据

对D12断路器和G24,G25隔离开关选择.

对母联断路器D12的选择：

（1） 按额定电压选择：

断路器的额定电压不小于安装地点电网额定电压，即

UN≥110 kV；

（2）按额定电流选择

断路器的额定电流不小于流过断路器的长期负荷电流，即

IN≥Imax＝＝ kA

（3）按开断电流选择：

若在D12上，下侧短路时，其短路电流都是7.426kA，断路器的开断电流INbr不应小于断路器开断开断瞬时的短路电流周期分量。即

断路器额定开断电流INbr≥Id’’＝7.426kA

（4）按动稳定电流校验：

电器允许通过动稳定电流ies 不小于短路冲击电流ish 即

ies≥ish =×7.426＝18.9kA

（5）按热稳定校验：

Qk=

其中＝7.426kA =7.069kA =7.152kA 带入上式得

Qk=202.001 kA2.s 则Qt≥Qk=202.001 kA2.s

B. 对母联隔离开关G24～G25的选择：

1、按额定电压选择：UN≥110 kV；

2、按额定电流选择：IN≥Imax＝261 kA

3、按动稳定电流校验ies≥ish =18.9kA

4、按热稳定校验：Qt≥Qk=202.001kA2.s

选择D12为SW6-110型断路器

选择G24～G25为GW4－110D型隔离开关

表4.6 所选各设备技术数据与计算数据

对方案Ⅰ所选断路器，隔离开关汇总如下：

表4.7 方案Ⅰ所选各断路器隔离开关技术数据

电流互感器的选择[6]

（1）110kV侧电流互感器的选择

①型号的选择

选择LVQB-110型S气体绝缘电流互感器，其参数如下：

表4.8 所选电流互感器技术数据

②按额定电流选择

根据该水电站主变压器容量为2 50＋100＝200MVA，其额定电压为110kV，则主变压器110kV侧的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为1500A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。

③按动稳定校验

LVQB-110型电流互感器的动稳定电流为＝115kA,大于该水电站110kV侧短路时的冲击电流,满足动稳定要求。

④按热稳定校验

LVQB-110型电流互感器热稳定电流为＝50kA，大于该水电站110kV,侧短路时的稳定电流7.152kA，满足热稳定要求。

（2）10.5kV发电机出口处电流互感器的选择

①型号的选择

选择LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器，其参数如下：

表4.9 所选电流互感器技术数据

②按额定电流选择

根据发电机的容量47.368MVA, 其额定电压为10.5kV，则发电机出口处的工作电流为，所选电流互感器一次额定电流为3150A，满足该水电站一次负荷电流变化的要求。

③按动稳定校验

LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器的动稳定电流为＝160kA,大于该水电站发电机出口处的冲击电流，满足动稳定要求。

④按热稳定校验

LZZBJ9-12/175b/2s型电流互感器热稳定电流为＝80kA，大于该水电站发电机出口处的热稳定电流39.912 kA

电压互感器的选择

型号的选择

110kV侧选择WVB110-20(H)型电压互感器

10.5kV侧选择JDZX10-12BG型电压互感器

其各参数如下：

表4.10 所选电压互感器技术数据

避雷器的选择[7]

110kV侧避雷器的选择

(1) 避雷器型号的选择：

选择Y10W5-110/260型无间隙氧化锌避雷器。其参数为：

表4.11 所选避雷器技术数据

(2) 按额定电压选择：

110kV系统最高电压为126kV，避雷器相对地电压为0.75＝0.75 ,所选避雷器额定电压为110kV大于94.5kv，满足额定电压要求。

(3) 按持续运行电压选择：

110kV系统相电压为126/,所选避雷器持续运行电压有效值为73kV，大于72.75kV，故满足持续运行电压要求。

(4) 按雷电冲击残压选择：

110kV变压器额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压（峰值）450kV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：,所选避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）不大于260kV，该值小于321kV,故满足雷电冲击残压的要求。

(5) 按陡波冲击电流选择：

110kV变压器的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为550kV，其陡波冲击电流下残压为，所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于291kV,该值小于393kV,故满足陡波冲击电流下的残压要求

10.5kV侧避雷器的选择

(1)避雷器型号的选择：

选择Y5WS5-17/50L型避雷器。其参数为：

表4.12 所选避雷器技术数据

(2) 按额定电压选择：

10kV系统最高电压为11.5kV，避雷器相对地电压为0.75＝0.75 ,所选避雷器额定电压为17kV大于8.6kv，满足额定电压要求。

(3) 按持续运行电压选择：

10kV系统相电压为11.5/,所选避雷器持续运行电压有效值为8.6kV，大于6.64kV，故满足持续运行电压要求。

(4) 按雷电冲击残压选择：

10kV发电机额定电流冲击（内外绝缘）耐受电压（峰值）75kV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为：,所选发电机雷电冲击电流下残压（峰值）不大于51.8kV，该值小于53.57kV,故满足雷电冲击残压的要求。

(5) 按陡波冲击电流选择：

10kV发电机的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为75kV，其陡波冲击电流下残压为，所选避雷器陡波冲击电流下残压（峰值）不大于51.8kV,该值小于53.57kV,故满足陡波冲击电流下的残压要求。

绝缘子的选择：

10.5kV侧发电机出口端绝缘子选择ZD-10F型

110kV侧母线和线路侧选择ZS2-110/1500型

母线选择[8]：

110kV主母线的选择.

母线类型的选择：

110kV主母线选择LF－21Y－80/72型铝锰合金管母线。

按母线长期工作电流选择

110kV主母线的长期工作电流为,所选母线的长期允许电流为1900A。环境温度为34.5,可得温度校正系数0.81，则导体长期允许电流为19000.81＝15.39A，大于110kV主母线的长期工作电流1305A，故满足母线长期工作电流要求。

按热稳定校验要求选最小截面：

110kV侧三相短路周期分量稳态值为7.152kA，热稳定系数C=87，时间＝0.2s，则代入公式得：

＝

＝36.8mm

而所选母线的截面S＝954mm，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求。

按电晕电压校验：

因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为30mm,选择管型母线的型号为80，满足电晕校验要求。

110kV进线选择

线类型的选择：

110kV主变压器出线选择LGJ－400/50钢芯铝绞线

按母线长期工作电流选择

较大容量变压器出口处的长期工作电流为,所选母线的长期允许电流为898A。环境温度为34.5,可得温度校正系数0.81，则导体长期允许电流为8980.81＝727A，大于551A.故满足母线长期工作电流要求。

按热稳定校验要求选最小截面：

由＝36.8mm，所选导体的截面为S=51.82mm，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求。

按电晕电压校验：

因为有电晕电压校验的110kV软导体型号为LGJ－70，所选母线比此大，，故满足电晕校验要求。

10.5kV发电机出口处的母线选择：

母线类型的选择：

10.5kV发电机出口处的母线选择LF－21Y－130/116型铝锰合金管型母线。

按母线长期工作电流选择

发电机出口处的长期工作电流为,所选母线的长期允许电流为3511A。环境温度为34.5,可得温度校正系数0.81，则导体长期允许电流为35110.81＝2844A，大于2735A.故满足母线长期工作电流要求。

按热稳定校验要求选最小截面：

由＝=1441mm，所选导体的截面为S=2705mm，大于热稳定最小截面，故所选母线满足热稳定的要求

按电晕电压校验：

因为晴天不可出现可见电晕要求管型母线最小截面为30mm,选择管型母线的型号为130，满足电晕校验要求。

4.2 对方案Ⅱ的各主设备选择

其接线图如下：

图4-2 方案Ⅱ主接线图

分析：因为方案Ⅰ和方案Ⅱ除主接线外其余部分接线形式相同，故方案Ⅱ的与方案Ⅰ的相对应，故其型号也相同。方案Ⅱ的的校验与方案Ⅰ的校验相同，故其相对应的型号也相同，方案Ⅱ的与方案Ⅰ的校验相同，故其对应的型号也相同。

对断路器和隔离开关的选择。

左侧短路时的短路电流为3.832＋2.149＝5.981kA，右侧短路时的短路电流为3.832＋1.445＝5.277kA，其左侧短路时的短路电流大于右侧短路时的短路电流，故应按左侧短路时来选择设备。但的短路电流小于短路时的短路电流，两者电压等级又相同，所以也适用于也适用于.

综合上述分析，方案Ⅱ所选断路器和隔离开关型号如下：

表4.13方案Ⅱ各断路器隔离开关技术数据

技术经济比较

由方案Ⅰ和方案Ⅱ的断路器和隔离开关设备表可看出，两方案的隔离开关台数相同，但方案Ⅱ比方案Ⅰ多一台SW6－110型断路器，所以方案Ⅱ比方案Ⅰ投资较大，且由于方案Ⅰ是双母接线，其可靠性又比方案Ⅱ的单母分段带旁母可靠性高，综合考虑方案Ⅰ比方案Ⅱ即经济又可靠，故选择方案Ⅰ为最终主接线方案。

第五章 发电机继电保护原理设计及保护原理

5.1 初步分析

发电机的安全运行对电力系统和本水电厂供电系统的稳定运行起着决定性的作用。因此，在发电机上必须装社比较完善的继电保护装置。根据有关规程，应对下列故障及异常运行方式设置继电保护装置[9]。

1 定子绕组相间短路；

2 定子绕组匝间短路；

3 定子绕组接地短路；

4 外部短路引起的过电流；

5 对称过负荷；

6 励磁回路一点或两点接地故障；

本水电厂发电机保护装置的设置可依据以上原则并结合具体情况进行，一般可以设置下列保护：

表5.1配置的保护类型

因为5台发电机型号一样，且F1,F2,F3,F4,对称，故只需对F1进行保护整定，F2,F3,F4的保护整定与F1相同，再对F5进行保护整定，就可完成该水电站5台发电机的保护整定。

5.2 对F1 的保护整定计算

1 短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定:

由短路电流的计算结果可知，F1 的最大短路电流为13.249kA,而 F1 出口额定电流为＝2.605 kA,所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，即电流互感器变比为＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。

2 各种保护的整定计算[10]：

纵差保护的整定:

动作电流Idz 应按躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp

即Idz ＝Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd

=1.3×1×0.5×0.1×13.249×103=1.3×662.45＝861.17A。

Kk 可靠系数，采用1.3;

Ibp.js 计算不平衡电流；

kfzq 非周期分量影响的系数，取＝1；

ktx 电流互感器的同型系数，取ktx＝0.5；

Id.zd 发电机外部三相短路时,流过保护最大周期性短路电流，Id.zd＝13.249kA

为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流；

Idz ＝Kk INf ＝1.3×2.605＝3385.9A

Kk 可靠系数，取 Kk ＝1.3;

INf 发电机的额定电流；

取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz ＝3385.9A ,则差动继电器动作电流为Idz.j ＝5.64A。

nl 电流互感器的变比；

kjx 接线系数，取kjx＝1

c. 灵敏度：
klm==3.39>2

满足灵敏度要求。

Id.min 最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；

差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp， 可按照一下经验公式整定：

Idz.j ＝0.2×Inf/nl==0.868A.

2) 横差保护的整定：保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。

即 Idz ＝0.2 Inf =0.2×2605＝521A

则继电器动作电流为：

Idz.j＝521/600＝0.868A

3）定子单相接地保护整定

保护动作电流根据外部发生单相接地并伴随外部两相短路的选择性来选择，需要躲过发电机固有电容电流和不平衡电流，且一次动作电流不超过5A. Idz=

Ijdf被保护发电机的接地稳态电容电流，对45MW额定容量电压为 10.5kV，发电机取Ijdf＝1.21A

Ibp.bs.1 闭锁继电器一次不平衡电流取Ibp.bs.1=0.9A

Kk’’ 可靠系数，取1.5；

Kh返回系数，取0.85；

故 Idz=

=

=4.43,小于5A。

4） 励磁回路两点接地保护

当发电机励磁回路发生两点接地故障时，部分励磁线圈将被短路，由此由于气隙磁势的对称性遭到破坏，可能使转子产生剧烈振动，因此在发电机上需要装设励磁回路两点接地保护，该装置只设一套,并仅在励磁回路中出现稳定性的一点接地时才投入工作。

5） 复合电压闭锁过电流保护的整定校验：

复合电压闭锁过电流保护是发电机后备保护，它选择性是用阶梯时限特性来满足的，因此，在整定电流电压元件时只需要考虑躲过正常运行时相应值就够了，其整定计算如下：

a 电流计电器动作电流为：

Idz.j= ＝1.2×2.6×103/(0.85×600)=6.12A

Kk可靠系数,取kk=1.2；

kh 返回系数，取kh＝0.85；

nl 电流互感器变比；

INf 发电机额定电流

b. 按照躲过正常运行时不平衡电压降为条件整定，负序电压继电器动作电压，Udz.j=0.06UNf/nY=0.06×1.05×103/1.05=6V,

UNf 发电机额定电压；

nY 电压互感器变比；

c.动作时限：作为远后备保护，发电机过电流保护时限应该比连接在发电机电压母线上的其他设备的保护装置最大时限还要大1－2个时间级差△t(一个△t一般为0.5s),即t＝tmax+(1～2) △t。

6．过负荷保护整定校验：

过负荷保护是动作于信号的保护，考虑到过负荷对称性，该保护只有一相中装设，并与过电流保护共用一组互感器，保护由电流继电器及时间继电器组成。

电流继电器动作值按照下式计算：

Idz.j=5.35A

Kk 可靠系数，取=1.05； Kh 返回系数，取=0.85

INf 发电机额定电流 nl 电流互干器变比；

过负荷保护动作时限比过电流保护长，一般为9～10s.

5.3 对F5的保护整定计算：

1 短路电的分析计算及电压电流互感器的变比选定:

由短路电流的计算结果可知，F1 的最大短路电流为12.535kA,而 F5 出口额定电流为＝2.605 kA,所以电流互感器的变比级次应该为3000/5，级电流互感器变比为＝600，电流互感器变比为10.5/0.1＝105。

2 各种保护的整定计算[11]：

纵差保护的整定:

动作电流Idz 应躲过外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流Ibp

即Idz ＝Kk Ibp.js = Kk kfzq ktx fi Id.zd

=1.3×1×0.5×0.1×12.535×103=1.3×626＝814.78A。

Kk 可靠系数，采用1.3;

Ibp.js 计算不平衡电流；

kfzq 非周期分量影响的系数，取＝1；

ktx 电流互感器的同型系数，取ktx＝0.5；

Id.zd 发电机外部三相短路时,流过保护最大周期性短路电流，Id.zd＝12.535kA

为避免保护在电流互感器二次回路断线时误动作，保护动作电流应该大于发电机最大负荷电流；

Idz ＝Kk INf ＝1.3×2.605＝3385.9A

Kk 可靠系数，取 Kk ＝1.3;

INf 发电机的额定电流；

取以上计算中较大者，作保护的动作电流，故Idz ＝3385.9A ,则差动继电器动作电流为Idz.j ＝5.64A。

nl 电流互感器的变比；

kjx 接线系数，取kjx＝1

c. 灵敏度：
klm=.=3.2>2，满足灵敏度要求。

Id.min 最小短路电流，即在单机运行情况下，发电机出口两相短路电流；

差动回路断线监视器的动作电流应大于正常运行时的最大不平衡电流Ibp， 可按照以下经验公式整定：

Idz.j ＝0.2×Inf/nl==0.868A.

2) 横差保护的整定：保护动作电流按照躲过外部短路故障最大不平衡电流整定，由于不平衡电流很难确定，因此在工程设计中根据运行积累的数据计算。

即 Idz ＝0.2 Inf =0.2×2605＝521A