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關鍵詞：電力系統；繼電保護設備；自動化；可靠性

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

引言

現代社會的發展離不開電力系統，經濟的快速發展和人們物質生活水平的提高對電力系統的可靠性提出了更高的要求。在電力系統中，其繼電保護設備和自動化設備的可靠性會直接影響到電力產品的質量和供電的穩定性。通過研究及實踐對繼電保護設備及自動化設備進行及時的檢查、維修、維護，成為了保證電力系統正常穩定運行的重要途徑。

1繼電保護裝置的性能評價體系

所謂電力系統的繼電保護裝置可靠性指的是繼電保護裝置在預定的時間范圍內.其能夠實現預定功能的一種能力。在可靠性的分析過程中，通常會涉及到有關繼電保護設備元件數據的統計以及對系統整體性能的評估。具體而言，電力系統的繼電保護裝置可靠性就是在電力系統出現故障時，能夠按照預先的設置作出正確的判斷.以避免出現更大范圍的故障。在目前的電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性分析過程中，其主要的性能評價指標主要包括以下幾個方面:(1)電保護設備的正確動作率。指在特定的統計時間段內，繼電保護設備的正確動作與總的動作之比.該指標也是在目前的繼電保護設備可靠性評價指標中的主要內容;(2)繼電保護設備可靠度。所謂可靠度指的是一旦確定設備的初始正常時刻，則在某段時間內不出現故障的概率。因此設備的可靠度關注的是設備從正常運行到下一次故障的時間間隔;(3)電設備可用率。指的是設備從某一正常工作時刻開始到下一個時刻的時間間隔內不發生故障的概率。可用率與可靠度的重要區別在于可用率的衡量條件是繼電設備在該段時間內需要連續運行;(4)電設備無故障運行時間。指的是從繼電設備的修復時刻到下一次發生故障時刻的時刻間隔;(5)繼電設備修復率。指的是設備在發生故障的條件下，從某個時刻開始實現修復的概率;(6)繼電設備修復時間。指的是繼電設備修復所需要的平均時間。

2繼電保護設備自動化可靠性研究

電力系統的繼電保護設備目的在于有效的保證相關電氣設備的安全性，同時改善電力系統的整體可靠性。一旦電力系統或者繼電保護設備發生故障，繼電保護裝置能夠迅速的發現并且判斷問題，同時向外部發出警報.并且能夠在極短的時間內切斷通電電路，進而達到保護用電設備、預防電力系統故障擴散的目的。目前的繼電保護設備通常由一套甚至多套處于獨立工作狀態的設備組成，以更好的保護設備安全。

電力系統中的自動化裝置對于電力系統的正常運行起到重要的作用，其主要負責實現對電力系統相關性能參數的檢測，以及完成必要的自動化操作。繼電保護設備的自動化是目前主流的發展方向，其自動化的性能直接決定著整個電力系統的可靠性，在目前的電力系統繼電設備自動化評價指標中主要涉及到無故障工作時間、設備修復時間以及設備有效度等三大指標。在分析電力系統自動化保護裝置的可靠性時，主要從以下幾個方面進行。

首先，需要對繼電保護設備的自動化裝置及其初始設定狀態進行分析。在目前的電力系統繼電保護設備中，其自動化裝置一般結構都較為復雜，而且設備初始狀態的設置對于設備的運行有著重要影響，因此在進行分析時需要充分掌握自動化裝置的相關結構和參數設置。

其次，需要對相應的自動化設備的實際運行狀態進行統計，并且結合設備的特點其運行的規律，并且對可能存在的漏洞進行分析。在對電力系統的繼電設備進行檢修時，需要按照科學的方法對可能存在的漏洞進行分析.以更好的提升繼電設備的可靠性能。通常情況下，自動化設備在運行一段時間后都會出現不同的設備問題，因此需要定期對相關的繼電設備進行檢查，以更好的改善繼電設備的自動化水平和系統可靠性。

同時，電力系統的更新也會對繼電保護設備的自動化可靠性產生影響。在繼電設備的自動化設計過程中，要充分考慮到電力系統的升級改造對設備自動化性能產生的影響，同時在繼電保護設備的選用過程中，還需要選擇原理不同、廠家不同的設備，以更好的增強繼電保護設備的整體自動化可靠性能。

最后，電力系統中自動化設備的運行狀況分析、總結與預警 。設備人員對自動化設備進行及時檢查，并對設備漏洞進行及時處理，會大大延長設備的壽命。任何設備在使用一段時間后都會出現不同程度的損耗及設備問題，對這些設備問題進行及時預警、排查和檢修，可以全面提高自動化設備的可靠性。通過對眾多設備數據的統計和分析，可以總結出設備問題出現的主要原因，工作人員可以針對這些原因采取預防措施。

3提升繼電保護設備可靠性的對策

根據對目前電力系統繼電保護設備及其自動化可靠性的分析，結合繼電保護設備的檢修經驗，提出以下進一步提升繼電保護設備可靠性的對策:

首先，在電力系統繼電保護設備的檢修過程中需要注意以下問題:在整個繼電保護設備的檢測過程中，需要將回路升流、升壓試驗放在最后環節完成，同時在后續的定期檢測中，當設備處于熱狀態或者是無負荷狀態時，不能夠對設備進行負荷向量采集和打印。

其次，注重對繼電保護設備的常規性檢查工作。常規檢查通常是十分容易被忽視的，然而常規檢查在繼電保護設備的檢修過程中卻發揮著十分重要的作用。通常，常規性檢查主要包括設備的清潔、連接部件加固、焊點虛焊等。在目前的電力系統繼電保護設備中，其設備的零部件較多，因此在長途的搬運過程中難免出現螺絲松動等現象。在設備進行安裝和調試時，需要按照科學的步驟對設備進行檢查。

同時，要嚴格設備檢查記錄規范。在繼電設備的檢查過程中，一定要對發現的問題進行詳細的記錄，并且根據設備的具體情況整理成較為完善的技術文檔，這對于提高以后的繼電設備日常檢修效率是十分有效的。而且在記錄問題的同時還需要對問題的處理和解決方法進行記錄，以更好的縮短解決故障的時間。

最后，進行優化。在設計電力系統時，應盡量使電力系統具備的容錯能力增強。將容錯技術引入到繼電保護設備的設計中是提升其可靠性的重要方法之一。采用容錯技術后，在電力系統運行不正確時，繼電保護設備仍能夠繼續運行，這樣將不會對整個電力系統產生生產和安全方面的影響。容錯技術中重要的設計方式是對硬件冗余的設計，在應用硬件冗余時，可以使用硬件并聯、備用切換、多數表決等策略，對設備的故障率和可用率進行完善，并能夠有效提高動作正確率。

結束語

電力系統在社會日常生活與工作的各方面都起著重要的作用。繼電保護設備作為整個電力系統的重點維護部位，保障了電力系統的穩定運行，也提高了電力系統的運行效率。而電力系統中繼電保護的自動化裝置可靠性能是保障整個電力系統正常運行的基礎。所以，要進一步提高電力系統中自動化裝置與繼電保護設備的可靠性。

參考文獻

[1]王淑艷，王林，毛義.淺談繼電保護自動化中的裝與檢修[fJl.科技創新與應用，2012,(10).

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關鍵詞：電氣 自動化 繼電保護 安全

Abstract: The automatic detection, regulation and control, systems and components of automatic safety protection, network information automatic transmission in the electric power production and application process are belongs to the electric power system automation, relay protection is no longer the traditional instrumentation, signal, sound single Trailer accident management pattern, but created based on modern management technology of computer automation management mode, with the maintenance of installation and debugging convenient, convenient operation, good protective performance, equipment advanced, powerful, and more safe and reliable.

Key words: electric; automation; relay protection; safety

中圖分類號：F407.6文獻標識碼A 文章編號：

前言：在電力系統運行中，外界因素（如雷擊、鳥害）、內部因素（絕緣老化，損壞）及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行的狀態出現，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路等。電力系統非正常運行狀態有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發電機短時失磁異步運行等。電力系統繼電保護和安全自動裝置是在電力系統發生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術和設備。電力系統發生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發出告警信號，或直接發出跳閘命令以終止事件。

1 繼電保護系統的作用

1.1 在大多數水利電力部門，需要實施自動化的項目包括大壩監護、水庫調度和電站運行三個方面。①大壩計算機自動監控系統：包括數據采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。②水庫水文信息的自動監控系統：包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調度計劃的制訂，以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。③廠內計算機自動監控系統：包括全廠機電運行設備的安全監測、發電機組的自動控制、優化運行和經濟負荷分配、穩定監視和控制等。

1.2 基于現行繼電保護運行環境尚未實現根本改變，自動化綜合變電站、現代化電網對繼電保護功能需求的日漸提升，令其全方位功能的激發與安全管理工作有了更高的奮斗目標。電力系統自動化發展至今，繼電保護以供操作人員靈活掌握和安全上的高度可靠性，正確的邏輯回路動作等優勢，科學實現了遙測、遙控、遙調及遙信等共享化管理功能，并實現了無人值守自動化管控目標。同時其引入的故障錄波與基于GPS的衛星對時功能較大程度便利了人們對電力系統不良故障的及時、準確分析與高效處理。

1.3 相比于電磁型保護方式，繼電保護系統對防雷擊、抗干擾、工作環境、電壓電源等條件具有更高的客觀要求，同時針對現行不盡完善的變電站后臺遠方監控令我們必須強化提升繼電保護管理，完善繼電保護相關設備服務運行環境、優化設計維護方式，進而合理補充自動化綜合變電站人性化功能，令其為打造運行穩定、安全的綜合電網奠定良好的基礎。

2 電力自動化繼電保護安全管理

2.1 在實際運作中我們應秉承全局觀念開展設計，科學合理進行配置，令繼電保護、信號、計量、控制、測量及遠動等環節互相配合、協調有序，確保整體電力系統始終保持高水平運行狀態。同時我們應合理實施變電站擴建增容，為更換設備實施改造留有一定空間，令相關變電站設計合理適應傳統有人值守及綜合自動化管理模式。

2.2 統籌規劃，科學開展選型設計。

在選型設計階段我們應避免片面的求價格低而選用過渡型技術、不穩定設備，這樣很容易導致服務運行中發生偏差或缺陷現象，反而會耗費較大的人力、物力資源進行改造更新。我們應主體面向形象良好的知名企業，選擇設計完善、技術成熟、性能可靠穩定的安全繼電保護產品，保障硬件設備的質量優秀，令其在電力系統中實現長期的穩定服務運行。為避免網絡故障及無法實施數據遠傳現象我們應對傳統變電站監測電壓、事故音響及預告作用進行合理保留，進而完善保障電力設備的持續安全運行。計算機繼電保護裝置的全面引入，依據相關要求我們應合理改造接地網，應用高電導率、強耐腐性接地網控制接地電阻低于零點五歐姆，同時符合變電站場地相關安全與技術要求，嚴格杜絕接地網不良引發地電位升高、繼電保護發生拒動、誤動或燒壞設備等安全事故的發生。

2.3 另外，我們應科學改善更新監控數據庫，令后臺信號依據變電站名稱、重要等級進行合理劃分并實現分類顯示。一旦故障發生數個后臺信號一同顯示，操作管理人員則能夠依據類別重要性快速做出準確的判斷與分析。

3 完善調試安裝、確保各設備協調配合。

3.1自動化綜合變電站系統的建設令繼電保護涵蓋眾多環節設備，例如后臺監控、測量表計、直流系統、遠動、五防等，因此我們應完善開展調試安裝，明析繼電保護同該類設備的管理分工與責任劃分，進而促進各方的協調配合。同時我們應在錄入基礎數據、建立系統數據庫及聯合調試各項設備等環節上下功夫。

3.2對新近安裝的繼電保護裝置我們應科學進行校驗，對其加入百分之八十額定電壓，模擬探析系統有可能產生的各類故障，針對裝置科學開展傳動試驗與整組模擬，進而完善保障裝置中涵蓋的邏輯回路得到正確性驗證。針對計算機裝置防潮、抗干擾性能較差，安全系數、工作可靠性有限，容易引發雷擊現象，對電源電壓與工作環境要求較高的現狀我們應采用兩端電纜屏蔽層接地的相關抗干擾規范，在網線及二次回路中合理配置避雷器，在直流電源處加設穩壓與濾波設備、在變電站控制室加設調節室溫空調設備、交流電源處引入雷電吸收器等科學措施，提升網絡線、光纜抗外力破壞能力，輔助提升計算機裝置安全可靠性，保障自動化繼電保護裝置接線可靠牢固。

3.3另外，我們還應強化對電力工程重要質量環節的控制，例如科學管控遠方后臺反映監測、GPS對時精度、遠動通道質量及全站模擬精度等。針對變電站改造進程中一些設備無法停電終止運行的現象，我們可科學利用技術手段完善安全措施管理，例如應用模擬開關校驗新裝置，實現不停電服務，同時積累豐富施工經驗，創設不停電典型作業規范及繼電保護安全管理措施，為安全施工創設良好的環境。

4 設備驗收及運行維護

4.1基于繼電保護要求，我們應科學開展設備驗收及運行維護，除了一些常規整組傳動保護試驗，還應著重強化對各項設備遙信、遙控、遙調與遙測操作的驗收。依據各項設備客觀特征制定適應性操作運行規程，列出運行要點。

4.2 各類報告書、工程竣工圖紙以及技術資料應及時報送相關部門，并做好系統數據的存儲備份工作，進而為后續的維護運行、改造檢修做好充足的技術準備。

4.3 應進一步強化運維人員現場培訓，提升其業務素質及對新設備熟練掌握程度，進而直接強化設備運維質量。設備投入運行之前運維人員應熟悉變電站主接線狀況及運行方式，熟練掌握計算機操作技巧并通過嚴格考核合格后才可擔任相關工作。

4.4我們還應合理進行事故預想，能夠準確、清晰對后臺信號展開分析并判斷故障，為隨時記錄故障情況，我們應將GPS對時與故障錄波列為重點巡查裝置，進而有利于科學進行電力系統故障分析與處理。一些變電站在經過自動化綜合改造后，其各類電源均細化統一為直流二百二十伏電源，包括控制、保護、電子鎖及信號電源，令室外設備直流回路明顯增加，因此我們應科學做好針對二次室外回路的安全維護管理，降低直流接地引發故障機率。

3 小結

總之，基于電力系統繼電保護特征及管理現狀，我們只有針對現實工作需要、系統現狀科學制定安全管理策略、統籌設計、規范選型設計，完善調試安裝、協調配合，強化驗收投運及運行維護才能切實提升電力系統繼電保護安全性，令其適應電力系統自動化改造，發揮優勢輔助功能，提升系統服務水平及運行效益。

參考文獻：

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作者簡介：張莉莉（1982-），女，漢，河南省洛陽人，講師，碩士，畢業于江蘇大學，主要研究方向為電氣自動化、現代控制等。

電氣工程及其自動化是與電能生產和應用相關的技術，也是工程教育體系中的一個學科[1]。隨著社會經濟的發展，電力需求越來越大，電力后備人才的培養迫在眉睫。目前，我國許多大學都開設有該專業，是我國高校招收學生最多的專業之一。洛陽師范學院也開設了該專業，專業包含電力系統及其自動化、過程控制及其自動化、電力電子與拖動三個方向。 該專業安排的課程都是從事電力系統相關工作的基礎知識，有理論性強、且與實際工程聯系密切的特點，它要求學生有較高的動手能力。但由于傳統教學方式存在不足，所以至今教學效果不夠理想[2]。該文在已有教學改革和實踐的基礎上，引入CDIO工程教育理念，并將教學與工程實踐相結合，確定課程教學方案，最終得出一套基于CDIO的電氣工程及其自動化專業（電力系統及其自動化方向）的教學方法，進而培養出工程能力較強的學生。

1 洛陽師范學院電氣工程及其自動化專業發展和現狀

我校是師范院校，電氣工程及其自動化專業開設較晚，與重點工科大學相比，在學校軟硬件方面都存在一定的差距。我校原為師范院校，開設該專業后在課程體系及教學方面還沿用了師范教學的一套理論，難免出現各種問題。

在課程體系和教學內容中，出現了一些問題：一是注重理論教學，忽略了實踐教學，學生實踐能力較差；二是各門課程老師交流較少，各課程教師只是專注于自己教學課程，與相關課程老師交流過少，導致學習內容上的連貫性不是很好；三是校企合作還有待提高；四是教學設備和設施不完善，校內實驗實訓基地和校外實踐教學基地尚未建設好；五是電氣工程及其自動化是長線專業，具有很大的社會需求，尤其服務洛陽地方經濟和相關行業的能力仍待提高。

2 改革思路及方向

2.1 基于CDIO的理論教學改革

CDIO由構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）四個英文單詞的首字母組成。它涵蓋了從產品研發到產品運行的整個周期，引導學生主動學習工程，并注重實踐以及課程之間的聯系，集中體現了“做中學”和“基于項目的教育和學習”的理念，因此理論教學時應注重實踐中的應用內容的講授。

2.1.1電力系統及其自動化方向專業課程設置

電力系統是由多個環節組成的電能生產與消費系統，包括發電、輸電、變電、配電和用電等。為保證系統的良好運作，還在各個環節和不同層次之間設立了相應的信息與控制系統，用來測量、調節、控制、保護、通信和調度電能生產的全過程，以保證用戶獲得安全、經濟、優質的電能。電氣工程及其自動化（電力系統及其自動化方向）主要任務就是理解、掌握并能設計電力系統各個環節。因此該專業主要開設的專業主干課程有：電力電子技術、高電壓技術、發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃等課程等。

2.1.2理論教學改革

學生通過學習專業主干課程對電力系統有一個全面深入的了解，為今后從事相關的工作打下堅實的理論基礎。為了達到好的教學效果，以上各門與實際聯系緊密的課程講授時應以CDIO的教學方式進行教學，使學生主動學習，牢牢掌握電力系統的相關知識。

以《電力系統繼電保護》課程為例[3]，對課程基于CDIO的教學，講解內容應分步實現。首先，要讓學生透徹理解繼電保護的內涵，引導學生通過對大型事故案例的分析來主動地發現問題并構思（conceive）。因為繼電保護作用重大，能保護一次系統的安全穩定運行，學生們只有在分析系統正常運行和故障運行的電氣量特性差別的基礎上，才能設定保護方案，所以學生必須牢牢掌握。其次，掌握繼電保護方法是思考和解決保護問題的基礎，學生只有在此基礎上，才能對一次系統故障進行分析，找出相對的辦法來切除故障，并完成設計（design）和實現（implement）過程；再次，典型完備的保護方案應從企業那里借鑒，因為企業在這方面配置十分成熟，啟發學生在配置保護時形成完整的概念，完成運作（operate）過程。上述這種教學內容設計，彌補了原來的繼電保護課程偏重于基本原理的介紹、不注重應用的缺陷。

2.2 基于 CDIO 工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐

目前我國工程教育不僅重視科學基礎，還重視對學生個人能力、團隊合作能力以及系統適應和調控能力的培養。要真要做到這些，要改革工程人才培養模式。參照CDIO理念進行改革是一種有效可行的思路。這種理念以項目設計為導向、以能力培養為目標，可通過項目設計將整個課程體系系統地、有機地結合起來。該研究為學生設置了1級、2級、3級三個級別的項目。1級項目涵蓋該專業核心課程，體現專業主要能力要求，貫穿于整個本科教學階段，對學生進行構思、設計、實現、運作的整體訓練；2級項目則僅涉及一組相關核心課程的學習，重點突出對某項能力的要求；3級項目則針對單門課程，專為增加學生對該門課程的理解而設。各級項目設立的必要性、所涉及的能力要求等，均根據課程需要而定。通過以上設計，整個培養計劃形成有機整體。

2.2.1基于 CDIO 模式的課程設計的設置（3級項目）

該校電氣工程及其自動化專業有多達二十幾門的專業課課程設計，為了達到實際效果，電力系統及其自動化方向的學生重點對電力電子技術、高電壓技術、發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護、電力系統調度自動化、電力系統自動裝置原理、Matlab控制系統與仿真、單片機原理及應用等課程進行課程設計環節。通過增加實踐環節，增設每一門課的課程設計，可以很好的提高學生的動手能力，改善學生對知識的理解水平，為使學生形成完整的知識體系以及應用能力打下良好的基礎。

3級項目設計旨在鼓勵學生主動學習和綜合學習。項目通過開展學術研討活動，推動學生學習系統建模、模型分析、仿真開發等技能。教師在課程設計項目中要引導學生通過技術研討、方案選擇等形式啟發創新思維。在這種新型模式的課程設計下，學生對研究對象進行系統模型分析計算，可培養其用數學邏輯方法精確描述電力系統的能力。項目內容設計時要考慮學生個體能力的差異，為不同水平的學生提供不同復雜程度的選擇。按照各自的要求完成設計任務，也可以達到鞏固知識和鍛煉能力的目的。比如電力電子技術課程設計設置：⑴單結晶體管觸發電路的設計；⑵正弦波同步移相觸發電路的設計；⑶單相半波可控整流電路的設計；⑷單相橋式半控整流電路的設計；⑸單相橋式全控整流電路的設計；⑹三相半波可控整流電路的設計；⑺三相橋式半控整流電路的設計；⑻三相橋式全控整流電路的設計；⑼單相正弦波脈寬調制SPWM逆變電路的設計；⑽半橋型開關穩壓電源的設計；⑾單相交流調壓電路的設計。以上設計難易程度有所差別，適合不同水平的學生，使不同層次學生都能得到鍛煉。

2.2.2基于 CDIO 工程教育理念的“課程群“綜合設計或實驗設置（2級項目）

2級項目則引導一組相關核心課程的學習，重點突出對某項能力要求。我校把電氣工程及其自動化專業的所有課程建立了四個課程群，其中專業課程群有四個：電子電路課程群、自動控制類課程群、電力系統及自動化課程群、嵌入式系統課程群。這里重點討論電力系統及其自動化方向的課程群。

電力系統及自動化課程群主要涉及電能的產生、變換、輸送、分配、控制的理論，電力系統的規劃、設計、安裝調試、運行規律，以及相應的設備、測量、保護、調節、控制系統的理論和技術。本課程群建設的目的就是將電力電子、電力系統分析等相關的理論課程和繼電保護、發電廠電氣部分、高電壓等技術課程同實際電氣設備和電力系統有機地結合起來， 通過上述訓練，學生能掌握電力系統的設計方法，并鍛煉了分析、計算和解決實際工程問題的能力。因此，該課程群的設置對培養從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、技術開發、信息處理、設計施工等領域工作的應用型工程技術人才具有重要意義。

課程群綜合設計或實驗項目的設置有個原則，那就是必須注重專業核心課程之間知識點的相互聯系，強調設計或實驗構思、設計、實現、運作都要基于項目進行。讓課程群綜合設計給學生更多參與實踐的機會。如該院進行不同電壓等級變電站設計與保護的課程群綜合設計時，將具有很強內在聯系的電力系統分析、電力系統繼電保護、發電廠電氣部分、計算機仿真等課程融合成一個課程群設計。以發電廠電氣主接線方案為平臺，依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行，通過分析故障特征并進行整定計算來設定保護、最后通過計算機動態過程仿真分析等環節[4]。在這一個課程群設計下，學生工程實踐能力得到提高，而且在學習理論課之前，就能對立電力系統整體知識點有宏觀把握。綜合性設計通過利用開放性實驗室實踐，可以獲得遠遠超過課內實驗學時的實踐操作訓練時間。通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置，可以進一步提高學生的學習效率和質量。

2.2.3基于 CDIO 模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革（1級項目）

CDIO 工程教育思想要求學生主動學習工程技術，并將課程和實踐有機聯系起來。這符合當前高等教育改革和發展趨勢：即將教學過程與相關行業發展緊密聯系起來。該院1級項目必須完整的貫穿于整個本科教學階段，使學生完整的得到構思、設計、實現、運作等方面的系統訓練。該校電氣工程及其自動化專業的1級項目分初級階段和高級階段。初級階段在一到三年級完成，任務是：了解CDIO理念，通過解剖產品實例來了解其組成部分及設計原理，使學生增加感性認識，并了解本專業核心課程與實際產品之間的對應關系，讓他們可以未來工程師的角色定位去看待所學知識；學生經歷項目構思與設計的實踐過程后，對專業的興趣會大大提高，創新思維也能得到鍛煉。畢業設計是1級項目的高級階段，任務是：學生在完成課程學習與項目訓練后，利用所學知識，完成一個產品項目的構思、設計、實現、運作等的訓練。設置1級項旨在讓學生從解決實際問題出發學習專業知識，激發學生對工程問題的興趣，引導其探索并掌握解決問題的方法。

該院鼓勵學生的畢業設計與工礦企業相結合，具體參與到某個產品或者是某個電力建設過程中去，通過畢業設計著重培養學生綜合分析和解決問題、組織管理、社交、獨立工作等各種能力，以及嚴謹、扎實的工作作風和強烈的事業心、責任感。只有具備這些能力和素養，學生將來走上工作崗位后，才能順利完成所承擔的建設任務。

電氣工程及其自動化專業畢業設計的任務是，通過學習和訓練，使學生了解電氣工程設計基本原理和方法，掌握一般電氣工程設計的基本技能；根據情況合理選擇實施方案；熟練進行電氣工程各方面的計算，并設計出合乎規范的電氣工程施工圖紙。評估學生畢業設計時，要將實施過程和成果相結合進行，要重視過程和社會需求者的評價，對于結果則可以看得輕些，做到以社會需求為導向進行評價。學生畢業設計成績評估由畢業設計撰寫（40%）、畢業設計項目實施過程（40%）、社會需求評價（10%）和平時表現（10%）四部分組成。以項目實施與理論掌握情況考核為主，兼顧社會需求與平時成績，這樣才可以較為全面地評估學生的能力。

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>> MATELAB在電力系統仿真中的應用 基于DDRTS的電力系統實時仿真 仿真軟件在“電力系統繼電保護”課程教學中的應用研究 基于Labview的“電力系統分析”課程仿真 電力系統繼電保護通用仿真分析系統的方案設計 電力系統通信故障排查仿真培訓系統的設計與實現 電力系統自動化設備仿真系統的研究與其應用 試論電力系統運行及安全監控仿真系統的研究與開發 ETAP仿真軟件在“電力系統分析”教學中的應用 電力系統仿真分析軟件ETAP在專業課教學中的應用 基于MATLAB實現電力系統派克變換的仿真 電力系統模糊穩定器的設計與仿真 基于MATLAB的電力系統模糊穩定器設計與仿真 基于DlgSILENT的電力系統暫態電壓穩定性仿真研究 風電對電力系統有功/頻率的影響及仿真分析 基于matlab實現電力系統短路故障的仿真分析 新型電力系統穩定器的仿真分析 SIMULINK在煤礦電力系統的零序電流法保護仿真 暫態低壓減載對電力系統仿真結果的影響 電力系統故障時幾點保護裝置動態特性的數字仿真 常見問題解答 當前所在位置： [EB/OL]

[3] 潘雪萍. 電力系統仿真課程教學研究與改革 [C]. 第三屆全國高校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集， 2005.

[4] 高紅亮，張先鶴，詹習生.基于SimPowerSystems的電力系統仿真實踐教學研究 [J]. 湖北師范學院學報（自然科學版）， 2014， 34（1）.

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關鍵詞：課程改革；教學內容；教學方法和手段；考核形式

《電力工程》是電氣工程及其自動化專業的專業課，該課程主要介紹電力工程的基礎理論知識和基本計算方法，通過本課程的學習，可以掌握一次系統的電氣主接線、正確選用電氣設備、常用的繼電保護的計算方法和防雷接地的設計計算，能夠對企業供配電進行設計。該課程具有綜合性、實用性強等特點。針對課程的特點，以及我系學生的情況，為了讓學生更好的掌握知識，對以下幾方面進行改革。

一、教學內容的改革

《電力工程》作為一門專業課，必須先修《電機學》這門課程，由于我系《電機學》課程在教學過程中，針對我系學生的特點，在教學內容和學時上都做了一些刪減，從不影響本課程教學的角度出發，在對短路電流及其計算這一章節安排時，對不對稱故障的分析計算這部分不講，作為自學內容，對于有需求的同學在遇到問題時通過課后輔導的形式幫助解答。作為本三院校學生，主要另外我系電力方向的專業課程學習《電力工程》和《電力系統及其自動化》兩門課，對兩門課中交叉的內容“配電網自動化”放到《電力系統及其自動化》課程中。

由于本課程的內容比較抽象，晦澀難懂，根據培養應用型人才的需求，對一些抽象的內容少講，比如在講一次設備時，只講一次設備的特點和用途，要求學生在不同的場合會用這些設備就可以了，而不要求學生了解設備的內部結構。同時，為了使學生更好地理解電力系統相關知識，建立了相應的實驗室，對一次系統、繼電保護等二次系統通過演示實驗的形式，加深對相應內容的了解。改革之后相應的學時分配安排如表1所示。

二、教學方法和手段的改革

在課堂教學中，如何將知識傳授給學生，讓學生真正做到學以致用，傳統的灌輸式教學方法已經不適用了。為了充分調動學生學習的積極性和主動性，提高學生自主學習的能力，培養學生分析問題和解決問題的能力，在教學過程中，采用多種教學方法和教學手段相結合。

1.啟發式教學法 教與學是密切相關的兩個方面，只有教、學互動才能起到良好的教學效果。為了避免填鴨式教學，充分調動學生學習的主觀能動性，在教學過程中我注重引導學生去思考問題。如在第一節課介紹課程目標時，為了讓學生知道本課程的目的和意義，引出在進行電力設計時，在給出了基本技術資料后，要設計好一個系統要做哪些工作，讓學生根據實際電力系統的組成從發電、配電和用電三部分去考慮。

2.案例式教學法 由于電力工程知識點比較多，為了讓學生能夠把學到的知識用到實際中去，在整個教學環節，以一110kV降壓變電所的設計為主線，在給出了基礎資料后，結合理論知識，對該變電所的主變壓器的選擇、電氣主接線、電氣設備的布置、短路電流的計算、主要電氣設備的選擇和校驗、繼電保護配置與整定計算、所用電設計以及防雷和接地設計計算，通過各部分的設計，對整個課程和電力系統有一個直觀地了解。

3.參與式教學法 讓學生利用課余時間，查找相關的資料。例如在講電氣主接線時，由于教材中只介紹了電氣主接線的基本形式，實際電力系統中還有其他的一些接線方式，在學生查找資料后在課堂上進行討論分析，這樣讓學生有一種參與感，既加深了對知識的理解，又可以提高學生學習興趣。

4.實驗教學法 由于電力工程課程比較難，學生對一些知識理解比較困難，在教學過程中，利用實驗室的資源，通過實驗加深對知識的理解。例如在講繼電保護的整定計算時，學生對動作值的選取不理解，我首先講解了繼電器的工作原理，然后讓學生自己去做繼電器的特性實驗，從而了解繼電器時如何工作的，什么時候繼電器動作、返回。

5.充分利用豐富的教學資源 由于電的不可操作性，為了讓學生對相應的知識能有直觀的認識，廣泛地收集相關資料，在授課的過程中以圖片或視頻的形式給學生演示。比如在講架空線路時，首先引導學生說出他們知道的架空線路的組成以及各組成部分的作用，然后給出實際架空線路的圖片，根據圖片對組成部分進行講解，同時對常見的絕緣子、金具等的彩圖給出，讓學生上完課后仔細觀察架空線路，去了解其結構。

為了充分調動學生學習積極性，在授課過程中依托教材，設計了生動形象的多媒體課件，課件中采用flas對一些過程加以闡述，便于學生理解。

三、考核形式的改革

由于該課程知識點多、面寬、公式復雜等特點，學生學習和掌握起來比較困難，從培養應用型人才的角度考慮，只要學生掌握了分析問題和解決問題的能力就可以了，因此對考核形式進行了考核，把學生從死記硬背、為考試而學習中解放出來。為了對學生進行全面的考核，本課程的的成績由三部分構成。一是平時成績，主要從學生課堂表現，如參與度、回答問題的正確率、出勤等方面考慮，平時成績占期末總成績的20%。二是實踐環節，在理論知識介紹完，讓學生分組對小型的電力系統進行設計，這樣既可以培養學生的團結協作能力，又能對整個課程有一個清晰地認識，此設計與實驗操作部分作為實踐成績，占期末總成績的20%。三是期末閉卷考試，在試卷內容上，弱化一些復雜的公式，注重與其他課程的銜接，此成績占期末總成績的60%。

四、結語

《電力工程》是一門專業性比較強的課程，在教學過程要做到與時俱進，深化教學改革。在幾年的教學過程中，通過對教學內容、教學方法等的改革，在教學中取得了明顯的教學效果，得到學生的好評。

參考文獻

[1] 孫麗華. 電力工程基礎[M] .第2版，北京：機械工業出版社，2009.

篇6

關鍵詞：電力系統；自動化；系統設計

中圖分類號：TP29文獻標識碼：A文章編號：1671-1297（2008）08-142-01

一、電力裝置的保護和發展可以概括地分為三個階段

第一階段，采用常規的繼電保護，這一保護方式延續的時間最長，技術較成熟，而且運行人員習慣于此類保護。目前企業中采用最多的仍是這一技術，但此種方式不便于進行智能化管理。

第二階段，繼電保護加計算機保護，這一階段其實只是一個過渡階段，計算機仍利用常規的繼電保護元器件，僅僅是將繼電保護的相關參數采集到計算機，實現了在計算機上的遠程集中操作，電力裝置的保護仍依賴于常規的繼電保護。這一技術目前有一部分應用的例子，但成功的案例并不多。

第三階段，這一階段的計算機保護才是真正意義上的計算機保護，亦即綜合自動化保護系統，保護單元即智能儀表安裝在開關柜上，用于監視、測量、保護、傳輸高、低壓開關柜的狀態和參數，這些智能儀表具有遙控、遙測、遙信（三遙）功能，甚至具有遙控、遙測、遙信、遙調（四遙）功能。它徹底摒棄了常規的繼電保護，采用了當今先進、可靠的計算機技術，使之達到了實用化的階段。

二、綜合自動化保護系統的構成及優點

綜合自動化保護系統（IMPACC），即監測（Monitoring）+ 保護（Protection）及控制（Controlled） + 通訊（Communication）的集成（Integration）。

綜合保護系統的配置按每個功能單元（間隔）對應于一個小機箱設計，裝置可下放到開關附近安裝，同主機之間有總線通訊電纜聯絡。避免了大量復雜的二次連接電纜因接觸不良發生惡性事故，把監控保護分散到就地完成，僅由普通的屏蔽雙絞線和主機聯絡，主機制作日常管理工作，節省了投資，提高了系統可靠性及可維護性，減少了事故隱患。

三、工程設計中綜合自動化保護系統選擇的著重點

綜合自動化保護系統作為一個較完善的保護系統，在當今企業大力建立計算機集成制造系統（CIMS）的情況下，設計中應結合實際情況對以下幾個方面加以考慮。

1、開放性

能否滿足以下通訊及接口的要求：上層，綜合自動化保護系統便于同全廠的信息管理網絡（MIS）接口，傳遞文件和畫面；中層，綜合自動化保護系統中計算機，安裝與下位儀表通訊接口軟件和工程師、操作員使用的圖形動態監控軟件，即可對變電所的輸配電狀況進行動態監控；下層，綜合自動化保護系統便于同各種智能儀表、PC 機、PLC 以及其它輸配電系統接口。

2、 擴展性

系統的可擴展性，能否滿足用戶不斷發展的需求。如工程分期建設，不斷擴容的要求；不同工藝過程的控制，逐步擴展納入同一系統的要求；覆蓋分散的生產區的輸配電設備的需求。

3、 可靠性

綜合保護系統中的綜合保護單元是否具有完善的自診斷、報警功能，診斷功能是否涵蓋系統中從計算機到智能儀表的全體范圍。

4、 便捷性

是否具有友好的人機界面，豐富的信息，使操作人員能夠方便靈活地組態，使用中便于檢查修改。

5、 兼容性

隨著技術的不斷發展，系統的軟硬件能否得到不斷的升級，系統的軟硬件升級后應能向下兼容。

四、實際工程設計中綜合自動化保護系統規模的確定

1、 實際需要

從理論上講，綜合保護系統中可以連接的設備有一個極限數量（當然可以通過其它方法擴展，這另當別論），這只是一個理論數量，倘若考慮到極端情況下系統的可靠性，取其50%的利用率，應該說，一般情況下，我們建立的綜合保護系統不會超過這個數值。

2、 擴充的需要

對于將來有可能進行系統擴充的綜合保護系統，考慮到現階段的應用和將來擴充后系統的協調平衡，需要充分考慮擴充的可行性和經濟性。

3、 資金的制約

實際工程設計中，系統規模的確定常受到建設單位資金的寬裕度影響。以下綜合保護系統部分的兩種處理方式可以根據資金的寬裕度加以選擇。

五、實際工程設計中應注意的問題

1、 通訊協議的抗干擾性能對于整個系統能否正常工作非常重要，也是我們容易忽視的問題，因為高壓部分屬于強電磁干擾環境，常規的通訊協議在此環境下，并不能穩定地工作。因此，選擇綜合保護系統時須加以考慮。

2、 綜合保護系統中，通訊協議的一致性。具體地講，就是綜合保護系統與各層之間應能直接通訊，或經轉換后可以通訊。設計中有時因疏忽或對產品性能了解不清，而導致錯誤發生。例如，目前有很多型號低壓短路器均有微處理器選件可供選擇，但這些微處理器選件的通訊協議并不都是對外開放的，有的只有在與同一公司的產品配套時，微處理器才能將采集到的參數傳輸到上一級系統中，盲目選擇帶有微處理器的短路器，與綜合保護系統不能有效配合。

參考文獻

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【關鍵詞】電氣工程 改造 自動化

1.電氣工程應用實踐狀況

我們日常生活的各個方面都涉及到電氣工程，比如污水處理系統、工業生產經營、電力系統等。電力為發展生產、提高人類生活水平提供了重要物質基礎，隨著人類生活水平的提高，今后時期內，對電力需求將越老越高，社會對電氣工程自動化系統及其自動化科技工作者的需求將會日益提升。電氣工程將會成為反映人民生活現代化和國民經濟的一個重要標志。現代社會的工業生產中，不是僅僅依靠人力來完成機械化管理運作，當我們使用機器設備的時候，是由人來操作，運行操控一旦開啟，機器就將終處于生產狀態，它將會一直自己運行下去。要讓它精確的自動啟動與停止，這就需要涉及到電氣自動化的科學輔助。什么是電氣自動化呢？它就是通過繼電保護裝置、感應器等電氣元件來保證機器的自動化運轉，從而實現嚴密的操作順序控制以及控制恰當的持續時間。與此同時，電氣自動化系統可以將外部環境的變化情況反饋到內部系統，從而優化更新輸出量，最終保證可持續性，達到安全穩定的目的。下面列舉幾種常見電氣工程的實際應用。

1.1凈化系統。目前，凈化空調系統在對于空氣質量有特殊要求的手術室、實驗室食品廠房等區域凈化空調系統被廣泛應用。凈化空調系統的核心構成部分就是凈化空調的自動控制系統，它既可以設計為某個單一系統的控制，測量系統，又可以設計為以數字計算機控制管理的系統。凈化空調系統采用DDC 控制來實現溫度的控制，溫度傳感器將它檢測到的溫度傳遞到DX 一9100，接著系統將自動調控冷水電動調節閥或者是加熱電動調節閥，將回風溫度控制在需要的范圍之間，這樣就能達到潔凈室溫度GMP 要求。科學的引入了電氣工程技術從而使凈化空調系統具備了智能化調節空氣環境溫度、數字化、自動化監控等綜合功能。

1.2智能建筑中的應用。在建筑行業，智能化建筑成為當今建筑行業領域的主要發展方向。電氣自動化在建筑領域的科學利用，令它具備了安全電子設備、智能化控制、節約能源等多種新的功能。智能建筑合理的利用各種設備，為自動化控制系統下的設備有效的節省了人力。

2.電氣工程改造與自動化趨勢

2.1功能趨向于多樣化。在未進行改造之前，發電，輸電就是傳統電力系統的重點功能，這種電力系統結構比較單一，能源浪費多，在傳輸過程中不能對電能值的大小進行轉換。在進行電氣工程系統自動化改造之后，電力系統的功能逐漸多樣化，電能分配、電壓轉變和用電調控等功能更加完善，電氣工程系統自動化的發展，為電力系統高負荷運行狀態的操作提供了技術方面的保障。

2.2操控一體化發展。電力系統自動化改造的發展趨勢包括：人與機器的一體化，機械一體化和機電一體化等模式。只有在電力系統設備實現智能化以后，系統操控的一體化才有可能實現。“省力、省時、省錢”是電力系統一體化操控的優勢，電力系統一體化操控也能為后期繼電保護裝置的運用提供了必要的條件。

2.3結構更加簡單化。妨礙電力系統功能發展的一個重要因素就是結構問題，當很多種設備同時與系統連接的時候就會導致技術操作人員的調控質量大大降低，有一部分設備在系統運行的時候有可能失靈，不能發揮它的作用。系統自動化改造以后系統結構變的更加簡化，同時系統功能也顯著的優化。建構的簡單化使得電力行業的發展前景更廣闊。

2.4設備逐漸智能化。電廠中發電、變電和輸電等多個環節都需要依賴機器設備的操作與運行。電力系統發揮作用的載體就是電力設備。計算機作為自動化改造的控制中心，使用專用的程序代碼來調控電力設備的操作，這種方式智能化執行了設備的命令，從而有效提高了工作效率。

3.電氣工程及其自動化建設的措施

3.1建立通用網絡結構。網絡結構在電氣工程及其自動化系統中占據舉足輕重的地位，通用的網絡結構可以再各行業實施工業領域自動化的進程中，對于生產過程中的技術監控該系統、企業管理系統和設備控制系統等各個環節間的數據搞下、便捷、安全的實現交換。通用的網絡結構，還可以進行對中心控制系統以及其他管理通信設備之間的網絡資源配置，以便做到數據正確安全及時的傳輸。

3.2突破現有技術，建立統一的系統同平臺。在創新開電氣工程及其自動化技術的同事，應該以正確的思想為主導，對開發的目的、目標人群、目標行業的等信息進行充分調研了解，做到科學規劃實施。在具體的實施、試運行等環節中，更要給予科學的流程指導，以便節約成本和時間，將企業的消耗降到最低。此外，無論是面對其終端客戶的不同要求，還是企業項目的流程特點，任何的控制系統，都應符合基于PC自動化系統的相關需求，以便建成電氣工程及其自動化系統的唯一平臺，這樣，既可以減少電氣工程及其自動化技術的科研成本，也可以減少企業的運營成本。

總而言之，時展到今天，經濟全球化已經成為必然趨勢。工業經濟改革也朝著更加先進的方向發展。而我國作為世界經濟強國之一，參與國際競爭也日漸激烈，我國只有充分發揮本國自己的經濟優勢，才能爭取到更多的籌碼，得到更大的經濟利益。而電氣工程及其自動化技術不但解決了工業自動化系統的技術問題，而且為商業的發展帶來了巨大變革。因此，研究電氣工程改造及其自動化這門學科，顯然成為了提升我國經濟實力的必然途徑。

參考文獻：

[1]電氣與控制工程學院簡介[J].遼寧工程技術大學學報.2007（06）

[2]杭州電子科技大學自動化學院簡介[J].化工學報.2010（08）

[3]江西理工大學資源與環境工程學院簡介[J].江西理工大學學報.2009（06）

[4]大慶石油學院電氣信息工程學院簡介[J].大慶石油學院學報.2007（03）

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關鍵詞 電氣工程；改造；自動化；趨勢研究

中圖分類號 TP 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0124-02

發展是推動社會進步的根本要素，制定科學發展觀是促進我國國民經濟效益增收的最佳方式。工業經濟是三大產業的核心，決定了未來國民經濟的改革發展趨勢，搞好工業產業的內部結構模型是極為關鍵的。電氣工程是工業經濟的重點項目，對企業生產加工、系統供電、人機操作等均有較大的決定作用。經濟全球化發展以來，中國企業參與國際競爭成為了必不可少的趨勢，只有充分發揮本國經濟等方面的優勢，才能爭取創造更多的經濟收益。從社會主義科學發展觀角度思考，工業經濟改革也應朝著更加先進的方向邁進。實施電氣工程改造既可以提升電力行業的科技實力，也能為廣大用戶創造更加有力的條件。本文主要分析了電氣工程自動化改造的相關問題。

1 電氣工程及其自動化

電氣工程是現代科技領域中的核心學科之一，更是當 今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。例如正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來，并將改變人類的生活工作模式等等。從某種意義上講，電氣工程的發達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此，電氣工程的教育和科研一直在發達國家大學中占據十分重要的地位。今后若干年內對電氣工程發展影響最大的主要因素包括以下內容。

1.1 信息技術

信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網絡及通訊系統，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。信息技術對電氣工程的發展具有特別大的支配性影響。信息技術持續以指數速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學科領域的持續技術創新。反過來，信息技術的進步又為電氣工程領域的技術創新提供了更新更先進的工具基礎。

1.2 操控系統

由于三極管的發明和大規模集成電路制造技術的發展，固體電子學在20世紀的后50年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學間的緊密聯系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵，并且將拓寬到生物系統、光子學、微機電系統（MEMS）。21世紀中的某些最重要的新裝置、新系統和新技術將來自上述領域。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異，使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或審查。

2 電氣工程的實際運用情況

電力是發展生產和提高人類生活水平的重要物質基礎，電力的應用在不斷深化和發展，電氣自動化是國民 經濟和人民生活現代化的重要標志。就目前國際水平而言，在今后相當長的時期內，電力的需求將不斷增長，社會對電氣工程及其自動化科技工作者的需求量呈上升態勢。電氣自動化用于工業控制系統，例如一條設備怎樣運行才能保證它能正常生產出合格的產品，現代工業不是全人工，靠人來操作，卻是由機器來制作，啟動機器，就會自己運行下去，機器之所以能自動運行，就是電氣自動化，所謂電氣自動化，就是利用繼電器、感應器等電氣元件實現順序控制、時間控制的過程。其他如一些儀表或伺服電機，能根據外界環境的變化反饋到內部，從而改變輸出量，達到穩定的目的。電氣工程的實際運用如下。

2.1 智能建筑

智能化建筑的發展必然離不開電氣自動化，隨著我國國民經濟的飛速發展以及數字電子化科技發展，高檔智能化建筑無疑已經成為當今建筑界的主要發展方向。自然達到合理利用設備，在資源方面，人力的節省就有了建筑設備的自動化控制系統。智能化建筑內有大量的電子設備與布線系統。這些電子設備及布線系統一般都屬耐壓等級低，防干擾要求高，是最怕受到雷擊的部分。智能建筑多屬于一級負荷，應該設計為一級防雷建筑物，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。

2.2 凈化系統

凈化空調系統控制自動監控裝置，可以設計成單個系統的測量、控制系統，也可以設計成以數字計算機控制管理的系統。在溫度控制方面，凈化空調系統采用DDC控制。裝設在回風管的溫度傳感器所檢測的溫度送往DX一9100，與設定點比較，用比例加積分、微分運算進行控制，輸出相應電壓信號，控制加熱電動調節閥或冷水電動調節閥的動作，控制回風溫度應保持在18度-16度之間，從而使得潔凈室溫度符合GMP要求。

3 電氣自動化控制系統的設計

最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。生產機械和工藝對電氣控制系統的要求是電氣設計的依據，這些要求常常以工作循環圖、執行原件動作節拍表、檢測元件狀態表等形式提供，對于有調速要求的場合，還應給出調速技術指標。其他如：啟動，轉向、制動、照明、保護等要求，應根據生產需要充分考慮；在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單，經濟；妥善處理機械與電氣的關系。很多生產機械是采用機電結合控制方式來實現控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結構復雜性、使用維護方便等方面協調處理好二者的關系；正確合理地選用電器元件；確保使用安全、可靠；制造美觀、使用維護

方便。

3.1 集中監控方式

集中監控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統設計也很容易。但由于這種方式是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設備全部進入監控，致使主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

3.2 遠程監控方式

遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高和組態靈活等優點。但由于各種現場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統監控，而在全廠的電氣自動化系統的構建中卻不適用。

3.3 現場總線監控方式

目前，對于以太網（Ethernet）、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，而且已經擁有了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了堅實的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加具有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣就可根據間隔的情況進行設計。這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，節省了大量控制電纜，節約了很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。此外，各裝置的功能相對獨立，組態靈活，使整個系統具有可靠性而不會導致系統癱瘓。因此，現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。

4 電力系統自動化改造的趨勢

電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統。電力系統可以的一次能源通過發電動力裝置轉化成電能，再經輸電、變電和配電將電能供應到各用戶。為了滿足城市現代化建設發展的需要，對電力系統實施自動化改造是必不可少的，其改造的主要趨勢包括以下內容。

4.1 功能多樣化

傳統電力系統的重點功能集中于發電、輸電，在傳輸期間對電能值大小的轉換缺乏足夠的功能。電力系統自動化改造之后，系統功能日趨多樣化，電壓轉變、電能分配、用電調控等功能均會得到明顯的改善，系統自動化狀態，符合了系統高負荷運行狀態的操作要求。

4.2 結構簡單化

結構問題是阻礙電力系統功能發揮的一大因素，多種設備連接于系統導致操作人員的調控質量下降，部分設備在系統運行時發揮不了作用。系統自動化改造后結構得到了充分的簡化，且功能也明顯優越于傳統模式，促進了電力行業的持續發展。

4.3 設備智能化

電力設備是系統發揮作用的載體，電廠發電、輸電、變電等各個環節都要依賴于設備運行。早期人工操控設備的效率較低，自動化改造之后可利用計算機作為控制中心，利用程序代碼指導電力設備操作，智能化執行設備命令，以逐漸提升作業效率。

4.4 操控一體化

當電力系統設備實現智能化之后，系統操控的一體化便成為現實。如：機械一體化、機電一體化、人機一體化等模式，都是電力系統自動化改造的發展趨勢。電力系統一體化操控“省力、省時、省錢”，也為后期繼電保護裝置的安裝運用創造了有利的條件。

5 繼電保護運用于自動化改造

除了對原始電能進行調控處理外，電力系統在各個環節和不同層次還具有相應的信息與控制系統，對電能的生產過程進行測量、調節、控制、保護、通信和調度，以保證用戶獲得安全、經濟、優質的電能。為了保證電力系統在穩定可靠的環境下運行，添加繼電保護裝置是必不可少的，其對電力系統具有多方面功能。

5.1 針對性

由于電力系統自動化改造屬于技術改造范疇，需要對系統潛在的故障問題檢測處理。繼電保護具有針對性的處理功能，可根據系統不同的故障形式采取針對性的處理方案。如：電力設備出現短路問題，繼電保護可立刻把設備從故障區域隔離；線路保護拒動作時，繼電保護可將線路故障切除，具有針對性的故障防御處理功能。

5.2 穩定性

繼電保護對電力系統的穩定性作用顯著，特別是在故障發生之后可維持系統的穩定運行，以免故障對設備造成的損壞更大。良好的運行環境是設備功能發揮的前提條件，如：繼電保護裝置能快速地切除故障，減短了設備及用戶在高電流、低電壓運行的時間。通過模擬仿真，保證了系統在故障狀態下的穩定運行，防止系統中斷引起的

損壞。

5.3 可靠性

對電力系統實施自動化改造的根本目的是滿足廣大用戶的用電需求，系統能否可靠地運行也決定了用戶或設備的用電質量。繼電保護裝置的運用為系統可靠性提供了多方面的保障，如：安全方面，強大的故障處理功能保障了人員、設備的安全；效率方面，多功能的監測方式可及時發現異常信號，提醒技術人員調整系統結構。

6 自動化改造中的在線監測系統

“狀態維修”技術憑借其獨特的功能優勢，在電氣設備維修時得到了充分的運用，促進了電力系統運行水平的改善。在線監測系統是電氣設備狀態維修技術的關鍵系統，技術人員根據在線監測系統顯示的數據可及時發現異常問題，引導技術人員盡快實施故障維修方案。

6.1 絕緣監測

電氣設備的絕緣性能關系著電力系統運行的安全性，對線路絕緣進行監測是狀態維修的重要內容。我國電網建設期間設計的絕緣監測系統多數是掛網運行的絕緣子，如：瓷、玻璃、復合絕緣子等，這些絕緣裝置會受到外界因素的變化而減弱性能，對絕緣元件積極配備監測系統可保證電氣設備的穩定作業。

6.2 雷擊監測

線路是向電氣設備傳輸電壓的載體，若輸電線路發生故障則會影響到電能的正常供應，不利于電氣設備的持續性運行。狀態維修方案中的在線監測系統需顧及到雷擊的危害，參照電氣設備的具體結構規劃雷擊監測系統。如：常用的雷擊監測方法是安裝避雷針或避雷器，電氣設備遭受雷擊前后可起到監測、保護的作用。

6.3 環境監測

環境對電氣設備或連接線路也有很大的影響，若不采取有效的措施保護電氣設備，則會造成設備的故障發生率上升。環境監測系統的主要監測對象是大氣溫度、濕度、二氧化硫等，當這些因素對電氣設備的性能造成不利影響后，監測系統會把異常信號傳遞給監控中心，警告技術人員盡快采取維修措施保護系統及設備。

7 設備狀態維修的輔助技術

電網改造工程的廣泛開展，使得國內電氣設備的功能日趨多樣，而相應的電氣設備的故障形式更加輔助，給設備維修人員的處理造成了很大的難度。隨著電力科技研究工作的深入進行，設備狀態維修引進了許多相關的輔助技術，降低了電氣設備故障維修的難度。

7.1 傳感技術

傳感技術是狀態維修時獲取數據的主要手段，維修人員將傳感器安裝于電氣設備，可定期接收有關設備的狀態信號，為異常故障的判斷提供了可靠的依據。此外，傳感技術可以擴大電氣設備的監測范圍，其對電網工程建設范圍內的任何區域的信號都能精準地捕捉。

7.2 傳輸技術

傳輸技術即“通信技術”，城市電網連接的設備數量、種類、型號等復雜多樣。狀態維修操作時需把電氣設備的異常信號快速傳輸給控制中心，以引導維修人員盡快制定出處理方案，如：采取GMS或CDMA系統或GPS全球定位系統進行數字傳輸。

7.3 處理技術

利用傳感器捕捉信號后，維修人員應對信號實施加工處理，篩選出最優價值的電氣設備感應信號，保證后期故障維修操作具有針對性。一般信息處理技術要借助于計算機平臺，憑借計算機強大的數據處理功能完成數據的收集、處理、分析等工作。

8 結論

總之，電氣工程是社會現代化發展的重點工程，關系著我國工業經濟及科學技術水平的進步情況。深入研究電氣工程改造及其自動化趨勢，是企業未來發展的必然要求。面對電氣工程自動化改造活動，企業應加強多方面的調控管理，確保改造工程達到預期的成效，提升電氣工程的運行水平。

參考文獻

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篇9

方向。

關鍵詞：電力系統；自動化；重要性；發展方向

中圖分類號：TM7文獻標識碼：A文章編號：1673-9671-(2012)042-0191-01

1電力系統自動化的重要性

電力系統自動化是保證電力系統既穩定又安全運行的前提，如果沒有電力系統自動化現代電力系統根本無法正常運行，由此看來，電力系統自動化的重要性。具體表現如下。

1.1保證優質電能的供應

電能質量問題包括很多內容，例如：電壓工作不正常、電流偏差、用電設備被損壞等，如果缺少了電力系統自動化設備將很難發現這些問題，在尋故障時需要花費很多的時間，既耗時又費力，電力系統自動化裝置可以很快發現問題并且及時處理問題，從根本上提高供電效率和質量，保證優質電能輸送給各個用

電戶。

1.2電力系統的設備穩定、安全運行

有了電力系統的自動化裝置，才能保證輸變電設備正常運行，迅速找到故障，及時加以恢復，這樣才能保證整個電力系統穩定、安全的運行。

1.3保證經濟運行

經濟優化，降低網損，必須要在電力系統中加入自動化裝置。隨著經濟和技術的飛速發展，電力系統主要應用計算機技術、控制、通信和電子設備。電力系統不僅需要處理的信息量較大，而且影響因素也越來越多，直接觀察的范圍比較廣泛，閉環控制內容也較豐富。所以，電力系統自動化保證經濟的運行，而且還減少了電網損壞費用的支出。

2電力系統的自動化發展方向

2.1供電方式及一次設備

由于經濟發展和地域因素的共同影響，我國配電網的管理可以劃分為城市電網和農村電網，城市電網主要是電纜網方式，而農村電網主要采用架空線方式。配電網的供電方式由線路開關設備、電源點、網架三個部分決定，電源點、網架的組合方式不同，架構了很多不同方式的供電方式，例如單電源輻射狀供電、雙電源環網供電、網格狀供電等等，而線路開關設備如環網柜、分段器、斷路器、重合器、負荷開關等提供了功能各不相同的供電配合方案。我國城市電纜網主要采用環網柜當做配電線路主設備，而在農村電架空線網中重合器、斷路器、分段器、負荷開關等作為配電線路主設備應用較為廣泛。區分線路開關設備的供電方案有：電纜環網柜方案、分段器方案、架空重合器方案、負荷開關方案等等。

2.2遠動系統及二次設備

變電自動化系統的遠動實現主要使FTU和TTU對配電臺區、線路開關的監控。遠動系統和設備可靠性的主要功能有環網控制、保護動作、遠方控制等多個方面。配電自動化遠動系統主要問題出現在線路電源和傳輸規約方面，實現配電自動化的主要難題是如何設計出可靠的、適用于戶外環境的不間斷電源。因為配電線路設備的地理分布性，當前變電所采用的CDT，POLLING規約，都不適合配電自動化系統，一定程度的應用于新的101規約，它是否能夠成為配電自動化遠動傳輸的標準，還很難評定，當前 IEC新的傳輸協議正在制定中。

2.3電力系統及其自動化中應用以太技術

隨著我國電力系統的迅速發展，綜合自動化對通訊的實時性的要求越來越高，電力系統需要傳輸的數據也越來越多。以太網具有傳輸速度快、傳輸數據量大的特點，完全能夠滿足現代電力系統及其自動化的要求。Ethemet+TCP/IP是以太最典型的應用形式。電力系統及其自動化未來的發展方向應該是結合電力工業應用實際，以太網技術為基礎，研究出新一代以太網為核心的現場總線技術。

2.4主站網絡與軟件功能

電力系統的自動化的主站功能有GIS在線管理、電網經濟運行分析、SGADA實時監控等等，主站框架需要突破以往單一調度自動化系統C/S模式，以P-P-C/S-B/S一體化架構，可以很好地體現分布式網絡的管控一體的綜合集成系統特點。

2.5變電站綜合自動化和智能保護

科學家認真研究了電力系統電保護的新理論，并在新型繼電保護裝置中應用現在世界上最新、最先進的網絡通信、自適應理論、微機新技術、綜合自動控制理論、模糊理論和人工智能等理論，使新型繼電保護裝置擁有智能控制等特點，極大的提高了電力系統的安全可靠性，有利于保護工作人員的人身安全和節約企業的運行成本。在長期研究變電站自動化的基礎上，我國研制出了分層分布式變電站綜合自動化裝置，這種裝置使用范圍十分廣泛，35 kV-500 kV之間各個電壓等級的變電站都可以使用分層分布式變電站綜合自動化裝置。我國在微機保護領域的研究已經躋身于世界先進行列；在變電站綜合自動化領域，我國掌握的技術也已經達到了國際先進水平。所以，在以后的發展過程中，我們要繼續保持自己的優勢領域，提高創新意識，并帶動其他領域共同發展。

3結束語

隨著信息產業的發展，電力行業進入實時信息提供管理服務、管理信息（包括地理信息）支持實時應用的新階段，發展CADA/GIS信息系統。電力和自動化的研究方向和發展方向對我國電力行業的進步具有不可估量的作用，因此，我國的科學工作者們還需不懈的努力。

參考文獻

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關鍵詞：電力系統；縣級電網；繼電保護；整定計算

1 縣級電網接線形勢與繼電保護自動化工作的矛盾

1.1 缺少繼電保護的計算機輔助整定軟件，短路電流和保護定值的計算依賴于上級運行管理部門，或者主要靠手工計算，或者是憑經驗。

1.2 缺少整定工作的計算管理系統，故障計算、整定、定值管理等各項工作未能在連貫的工作流程下進行管理和維護。

1.3 從事繼電保護工作的人員往往負責多項工作，任務負擔重，亟需繼電保護整定系統來保證整定工作的正確性。

上述現狀，與縣級電網接線形式日趨復雜、所轄線路逐漸增多、運行方式靈活多變、運行安全性要求提高的生產實際形成了矛盾。為了提高繼電保護工作的自動化水平，保證繼電保護整定的正確性和工作效率，我們總結了縣級電網繼電保護整定軟件的功能需求，合作開發了適用性較強的整定軟件，實現了整定計算、定值校核、定值單管理等工作的自動化與一體化，提升了繼電保護運行管理水平，為電網的安全運

行提供了可靠的保障。

2 縣級電網繼電保護整定軟件功能需求

2.1 縣級電網的運行具有如下特點：

1）接線形式復雜，具有輻射型及llOkY環網(雙側電源)并存網絡結構，存在一定數量的T接線。

2）轄區一般有多個小型水電站上網供電，這些電站的運行方式變化較大。

3）一次設備與保護設備型號繁多，參數計算和設備管理工作的復雜性高。

4）難以獲得上級電網的計算參數。

2.2 為了滿足安全生產的要求，考慮到縣級電網的特點，繼電保護整定軟件應具有如下功能特點：

1）充分考慮地區電網的特點。如電網多為單一輻射狀開環運行：不規則接線較多，含多重T接線路；不同保護類型可能需要配合；低壓網絡中需要考慮綜合等值阻抗的電阻部分等。

2）數據充分共享。應用功能集成于數據庫平臺統一開發，實現各功能塊的有機結合和無縫連接，個體類和公共類分別管理，減少數據冗余，簡化數據關系，使用方便。

3） 全圖形化人機交互界面。

用戶可以在圖形界面上啟動幾乎所有的功能，無需記憶大量的操作命令，只需通過其熟悉的網絡接線圖即可進行數據的錄入、修改、查詢，進行整定計算、短路計算、斷點調整、定值調整等。軟件實現了整個電網拓撲結構圖形的編輯、縮放、漫游和圖元的放大、縮小、編輯、旋轉等功能，大大縮短了電網拓撲圖形的繪制時間，提高了工作效率。

4）結果輸出形式豐富，查詢手段多樣。

用戶既能通過我們提供的表格以傳統的模式輸出計算結果，又能隨時在網絡拓撲上對結果進行查看

并能自動形成各種運行方式下系統正序、零序阻抗圖，保護配置圖，保護定值圖等。

5）系統維護和升級方便。能夠適應線路型號和繼電保護保護型號增加的需要。

3軟件實現

3.1 系統管理模塊：對電網接線圖以及電網中所有一次，二次設備的固有信息進行管理。

1）圖形管理：用戶可根據選定的電力系統，以圖形方式表達電力系統的拓撲連接關系，進行圖檔管理；可以生成各種常用圖形，方便信息的表達和查詢。

2）設備參數管理：管理電力系統中各種設備的計算用參數。如一次設備的各種電氣參數，保護設備定值參數等。提供常用線路電氣元件參數庫，電氣元件參數輸入簡便，提供變壓器銘牌參數與計算參數的自動轉化計算功能，各元件參數采用圖形結合表格等各種靈活的輸入方式；可方便輸入設計參數、實測參數并形成計算參數，自動進行有名值／標幺值轉換；各元件的名稱可由用戶靈活設置。

3）系統運行方式管理：管理電力系統的運行方式和運行約束條件信息。可以設置電網的多個運行方式，提供方式的新建、繼承、刪除和編輯功能

4）用戶管理：對用戶權限分級、分類，控制不同用戶對數據的訪問。

3.2 整定計算模塊：整定計算模塊主要完成對管轄范圍內現有的和即將接入的繼電保護裝置進行整定計算，包括線路保護、變壓器保護、母線保護、斷路器失靈保護等；編制整定方案和形成定值通知單；對整定計算的歷史記錄和基礎資料進行有效管理。其功能包括：

1）實現縣級電網各電壓等級(3― 110kV)供、配電線路各種類型保護的整定計算，包括差動保護、零序電流保護、階段電流保護和后備保護的配合，并自動完成各種常見保護裝置的整定。對于新的保護裝置和整定算法，能進行插件式升級。

2）整定計算過程的高度自動化。系統在沒有人工干預的情況下自動完成整定計算全過程的工作，給出完整的定值結果，供整定計算人員參考。

3）提供豐富的人工干預手段。由于整定計算中網絡的復雜性、整定規則特別是配合關系的復雜性，計算機自動整定的定值有時不能完全滿足實際工作的要求，因此系統提供給用戶在整定計算的各個階段靈活干預計算過程的功能，并在用戶手工設定計算條件的基礎上繼續進行計算。

4）全面、準確的運行方式組合功能。能夠快速準確地確定對于待整定保護的定值影響較大的廠站和元件，自動進行這些元件方式變化的組合，從而確定故障預備量的最極端運行方式。

5）對整定原則的考慮全面、靈活、方便。整定計算程序以部頒整定計算規程為基本規則，同時又綜合考慮不同地區的多樣化整定規則要求，整定計算中給出各種整定原則下的整定結果，供選擇和校核。

6）能夠處理各種特殊接線形式，包括多重T接線路／變壓器等。

7）整定計算完成后，自動形成清晰易讀的整定計算方案書。

3.3 故障計算模塊：提供了強大的故障計算功能，既能為保護整定過程提供保護預備量計算，又能提供獨立的故障計算功能，完成用戶要求的故障計算；能夠批處理各種類型的簡單故障、任意重復故障；此外，還應提供網絡等值計算、短路曲線計算以及整定預備量計算等功能。該模塊還可以完成繼電保護定值的校核。該模塊界面如圖所示。

3.4 定值單管理模塊：該模塊的主要功能是根據整定計算的結果，對需要更改定值的保護，自動形成定值審核表和通知單，處理和控制定值審核和下發通知單的工作流程，管理和維護各繼電保護設備的定值通知

單庫。值得一提的是，該模塊實現了保護裝置模扳定義以及定值通知單模板定義功能，新的保護裝置及其定值通知單可以在圖形界面上進行簡單的定值即可，實現了保護裝置型號的插件式升級，極大的降低了軟件的維護成本，特別適用于保護型號繁雜的縣級電網。

4整定工作流程管理

4.1 整定軟件的應用需要各種基礎資料，包括電氣一次接線圖、保護原理圖、電器設備參數等，可以在推廣應用整定軟件時對上述基礎資料進行整理和歸檔，為進行規范化的技術管理提供素材。

4.2 對新、改(擴)建設備，整定計算人員根據相關部門提供的資料，修改整定計算用網絡圖，計算參數，同時對網絡變化情況及參數計算結果進行校核，報相關部門進行審核和歸檔。

4.3 整定計算過程符合各項規程、規定、制度及繼電保護裝置技術規范，可以通過整定軟件的設置來保證這項要求的貫徹實施。

4.4 由于本整定軟件能夠自動形成配合定值計算書和保護裝置定值計算書，避免了人工出錯的可能，同時文檔可以通過MIS系統進行審核、簽名、執行和歸檔。

4.5 通過本整定軟件定值單管理模塊，可以實現定值單流程管理的自動化。計算人員按軟件規定格式創建定值單，計算人員確認該定值單編制無誤后簽名，并和計算書一起提交定值校核人員，定值校核人員對

定值單進行全面校核，確認無誤后進行電子簽名，連同計算書一并提交給審核人員。審核并執行后，可以對定值單進行分類管理、查詢、打印。

5總結與展望

縣級電網的發展對繼電保護工作提出了更高的要求。以往手工計算、校核的方式，已經不能保證計算的正確性和定值的合理性。為此，我們在總結縣級電網繼電保護工作特點的基礎上，歸納了繼電保護整定軟件的功能需求，基于．Net平臺開發了該系統，實現了系統管理、整定計算、定值校核及定值單管理的全面自動化，極大的提高了繼電保護的管理和運行水平。

隨著該系統的逐步推廣和應用，縣級電網的繼電保護的運行管理水平必然會進一步提升，為縣級電網的安全生產和經濟運行發揮重要作用。

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