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英文名称：Automation in Hydropower Plant

课程编码：080520006

学时：40 实验学时：0 学分：2.5

适用对象：热能与动力工程专业本科生

先修课程：水轮机、电子技术及其应用、电机学、电气设备、微机原理及单片机、水力机组辅助设备、水轮机调节

大纲主撰人：谢云敏、刘恩喆 大纲审核人：李志红

一、课程性质、目的和任务

本课程是热能与动力工程专业的主干课程，是全面反映水电厂自动化原理及技术的涉及面广、实践性强的必修课程。

学生应熟悉水电站监控系统的内容和任务，掌握发电机励磁系统和同期装置的工作原理、结构和接线，熟悉辅助设备的自动控制，掌握水轮发电机组的自动程序操作，了解自动化新技术及其发展趋势。为今后从事中小型水轮发电机组和水电站辅机系统自动化的运行、设计和技术改造打下必要的基础。

本课程采用课程讲授、专题讨论与案例讨论、虚拟实验等教学方式并开展网络教学平台辅导，实行互动研究型教学，重点培养学生的理论分析能力、解决实际问题能力和科学创造能力。因此，本课程要求课前必须阅读教材的相关部分和参考文献；课上主动参与讨论；课后按时完成布置的作业。

二、教学内容及要求

第1章：绪论

授课学时： 2学时

基本要求：

1-1了解水电厂自动化的目的、内容与发展趋势

1-2掌握水电厂计算机监测与控制

重点：水电厂自动化目的、任务、监控系统、现地控制单元、主控级、以太网、通信。

难点：水电厂自动化的内容、监控系统各部件作用。

第2章：水轮发电机组的自动并列

授课学时： 10学时

基本要求：

2-1熟悉水轮发电机的并列方式

2-2掌握同期点选择和同期电压的引入

2-3掌握准同期条件分析

2-4了解手动准同期

2-5掌握自动准同期及数字式自动准同期装置

2-6掌握自动自同期

重点：同步发电机同期的基本概念、同期的方式、同期点的确定、同期点的同期方式的拟定、自动并列的方式、准同期并列条件，准同期并列要求的分析，准同期装置的分类，微机并列装置的硬件组成、软件编程方法。自同期并列时发电机拉入同步过程的分析、水轮发电机自同期接线原理及要求。

难点：并列要求的分析；采用自动准同期、手动准同期、自动自同期装置的同期系统接线原理及操作。

第3章：水轮发电机励磁的自动调节

授课学时： 10

基本要求：

3-1了解水轮发电机的励磁方式

3-2熟悉自动调节励磁装置的任务和对其的要求

3-3熟悉水轮发电机励磁系统调节特性和调节励磁电流的方法

3-4掌握继电强行励磁、强行减磁和自动灭磁

3-5了解复式励磁、熟悉相位复式励磁

3-6熟悉励磁调节器的硬件组成、软件编程方法

重点：水轮发电机的励磁方式，整流电路，启励，逆变，并列机组的无功分配；复式励磁的基本原理和接线、工作特性、、相位复式励磁工作原理；复励、相复励与电压校正器的配合；继电强行励磁原理及装置；继电强行减磁原理及装置；自动灭磁及励磁的附属设备；励磁调节器的硬件组成、软件编程方法。

难点：整流电路逆变、励磁调节器硬件结构和软件编程。

第4章：频率和有功功率的自动控制

授课学时： 4

基本要求：

4-1掌握频率和有功功率的自动调节的主要方法

4-2掌握频率和有功功率的成组调节装置

4-3掌握并列运行机组的最优组合

重点：频率和有功功率的自动调节的主要方法。

难点：并列运行机组的最优组合的方法、自动发电控制。

第5章 水轮发电机组辅助设备的自动控制

授课学时： 4

基本要求：

5-1熟悉辅助设备控制系统的信号元件、控制元件

5-2掌握油、气、水系统的PLC自动控制

5-3掌握主阀的PLC自动控制

重点：辅助设备控制系统的信号元件、控制元件，油系统自动控制系统，水系统自动控制系统，气系统自动控制系统，主阀自动控制系统。

难点：油气水自动控制系统。

第6章：水轮发电机组的自动程序控制

授课学时： 10

基本要求：

6-1了解水轮发电机组自动程序控制的任务和要求

6-2掌握水轮发电机组润滑、冷却、制动及调相压水系统的自动控制

6-3掌握水轮发电机组自动程序控制原理

6-4了解水轮发电机组保护及信号

6-5了解可逆式机组的特点及其自动程序控制

重点：水轮发电机组附属设备的自动控制的原理，包括水轮发电机组润滑和冷却系统的自动控制；水轮发电机组制动系统的自动控制。

难点：内部油循环立轴水轮发电机组的自动控制原理与操作：停机-发电的自动程序控制；发电-停机的自动程序控制；发电-调相的自动程序控制；调相-发电的自动程序控制；停机-调相的自动程序控制；调相-停机的自动程序控制；机组的自动保护及信号。

三、实践环节

无。后续设置了水电厂自动化课程设计。

四、学时分配

课程总学时为40，其中理论学时40，实验学时0，设置了课程设计、模拟水电厂实习等实践教学环节。

章	内 容	讲课	实验课	习题课	实践课	总学时
1	绪论	2				2
2	水轮发电机的自动并列	10				10
3	水轮发电机励磁的自动调节	10				10
4	频率和有功功率的自动控制	4				4
5	水轮发电机组辅助设备的自动控制	4				4
6	水轮发电机组的自动程序控制	10				10
	合计	40				40

五、推荐教材及参考书

教 材：《水电厂自动运行》陈启卷、南海鹏主编 中国水利水电出版社 2009年

参考书：《水电站自动化》刘忠源、徐睦书合编 中国水利水电出版社 2006年

六、网络资源

中国水利水电网：http://www.slsdw.com/

中国农村水电及电气化信息网：http://www.shp.com.cn/

七、课程考核

课程成绩中期末考试成绩占70%，平时成绩占30%（含期中测验）。期末考试笔试。

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