《建筑电气自动化技术》教学大纲

《建筑电气自动化技术》教学大纲
一、课程的性质、地位与任务
本课程是本专业开设的一门专业基础课，包括发电机励磁自动控制、发电厂自动化、电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化等。

通过本课程的学习，使学生对电力系统相关问题形成较为系统的认识和了解；使学生深入了解建筑发电机自动励磁控制的基本原理和方法，掌握建筑发电机的并网过程；使学生了解建筑电力系统频率调整及电压调整的基本问题，使学生了解建筑电力系统自动化的基本知识，熟悉电网调度自动化、配电网自动化、变电站自动化的相关问题，训练和培养学生独立思考、解决实际工程问题的能力，为以后走上工作岗位打下基础。

二、教学基本要求
主要讲述建筑电力系统中几类主要的电气自动装置的基本原理及其在电力系统运行中的作用，以及电力系统调度自动化方面的一些基本情况。

目的是使毕业生在从事建筑电力系统的设计、运行工作时对电力系统自动化具有必要的基本知识。

了解建筑电力系统调度自动化的过程和目前的基本情况，自动装置整定计算和实验调整的一般方法；掌握建筑电力系统中几类主要的电气自动装置的基本原理及其在电力系统运行中的作用；通过对自动装置基本环节的学习，对具体的自动装置应具有一定的分析能力。

四、教学内容与学时安排
第一章概述…… 6学时
本章教学目的和要求：电力系统自动化对提高运行可靠性、经济性及保证电能质量所起的作用。

重点和难点：电力系统自动化的基本内容。

电力系统常用的自动操作及自动调节装置。

第一节电力系统自动化的现状和发展
一、本课程的目的、任务和学习方法。

第二章 SCADA/EMS系统…… 6学时
本章教学目的和要求：
数据采集与监视控制（SCADA)是电网调度自动化系统最基本的功能，本章介绍SCADA功能和新一代的系统SCADA/EMS系统。

重点和难点：数据采集与远方终端的控制
第一节支撑系统
一、数据库管理子系统
二、网络管理子系统
三、图形管理子系统
第二节前置机系统
一、前置机的特点
二、前置机设置遥测与遥信参数
第三节远方终端
一、结构
二、故障检测及故障诊断
第四节交流采样
一、交流采样的接口电路
二、交流采样的算法
三、交流采样的微机电量变送器
四、模拟量的采集与处理
第三章同步发电机励磁自动控制系统…… 6学时
本章教学目的和要求：了解同步发电机励磁控制系统的任务，励磁系统稳定器的工作原理；理解同步发电机不同励磁系统的工作特点，励磁调节器的工作原理，电力系统稳定器的工作原理；掌握励磁系统中转子磁场的建立和灭磁原理和相关的计算。

重点和难点：励磁系统中转子磁场的建立和灭磁原理和相关的计算
第一节概述
第二节同步发电机励磁系统
一、励磁系统
二、同步发电机励磁系统
第三节励磁调节器原理
一、励磁调节器的构成
二、励磁调节器原理
第四节励磁系统稳定器
一、励磁控制系统曲线
二、励磁控制传递函数
三、励磁控制稳定性
第四章电力系统频率及有功功率的自动调节…… 6学时
本章教学目的和要求：了解电力系统频率和有功功率之间的关系,电力系统的经济调度与自动调频原理；理解和区分电力系统负荷调节效应和发电机的功率－频率特性；掌握不同调频方式的应用,电力系统低频减载中的相关计算。

重点和难点：调频和调频方程式的表达式，掌握不同调频方式的应用
第一节电力系统频率特性
一、负荷的频率特性
二、发电机组的频率特性
三、电力系统的频率特性
第二节电力系统的频率调整
一、系统频率的一次调整
二、系统频率的二次调整
三、系统频率的三次调整
四、发电机组调速器的基本原理
第三节电力系统的自动调频方法
一、虚有差调节法
二、积差调节法
第五章电力系统调度自动化…… 6学时
本章教学目的和要求：了解电力系统调度自动化的主要任务、功能及构成，局域网在电力系统自动化中的应用和不同通信通道的特点，调度中心的计算机系统；理解远方终端RTU的任务及结构。

理解数据通信的通信方式。

理解自动发电控制的原理和负荷预测的意义和方法；掌握状态估计的方法和计算。

重点和难点：状态估计的方法和计算
第一节概述
第二节远方终端RTU
一、远方终端的功能
二、远方终端硬件与软件的配置
三、遥测信息采集
第三节数据通信的通信规约
一、数据通信的基本概念
二、数据传输的差错控制
三、电力系统通信信道
四、电力系统通信信信道
第五节自动发电控制
一、自动发电的任务和目标
二、自动发电的基本原则
三、自动发电的电路原理
第六节 EMS的网络分析功能
一、网络接线分析
二、电力系统状态估计
三、安全分析与安全控制
第六章电力系统安全自动控制装置…… 6学时
本章教学目的和要求：了解电力系统安全自动控制装置的示例，加深对知识的理解和运用。

重点和难点：掌握各种运行状态的安全控制
第一节电力系统运行状态及其安全稳定控制
一、电力系统运行状态
二、安全稳定控制的三道防线
三、电力系统运行稳定性分类
第二节各种运行状态的安全控制
一、正常运行状态的安全控制
二、紧急状态时的安全控制
三、恢复状态时的安全控制
第三节电力系统区域稳定安全控制
一、紧急控制装置
二、区域型稳定安全控制及其分类
三、区域稳定控制策略表形成方案
第七章控制电器和基本线路……6学时
本章教学目的和要求：了解电气控制线路电路图、布置图和接线图的特点，并掌握绘制、识读的原则。

掌握电动机基本控制线路的安装步骤；掌握三相异步电动机的启动、正反转、制动和调速控制线路的构成、工作原理及其安装、调试与维修；掌握位置控制、自动循环控制、顺序控制、多地控制等各种典型控制线路的构成、工作原理及其安装、调试与维修；掌握绕线转子异步电动机控制线路的构成、工作原理及其安装、调试与维修。

重点和难点：三相异步电动机的启动、正反转、制动和典型控制线路；三相异步电动机控制线路的应用。

第一节电动机基本控制线路图的绘制及线路安装步骤
一、绘制、识读电气控制线路图的原则
二、电动机基本控制线路的安装步骤
第二节三相异步电动机的正转控制线路
一、手动正转控制线路
二、点动正转控制线路
三、接触器自锁正转控制线路
四、具有过载保护的接触器自锁正转控制线路
五、连续与点动混合正转控制线路
第三节三相异步电动机的正反转控制线路
一、倒顺开关正反转控制线路、
二、接触器联锁的正反转控制线路
三、按钮联锁的正反转控制线路
四、按钮；接触器双重联锁的正反转控制线路
第四节位置控制与自动循环控制线路
一、位置控制线路(又称行程控制或限位控制线路)
二、自动循环控制线路
第五节顺序控制与多地控制线路
一、顺序控制线路
二、多地控制线路
第六节三相异步电动机降压启动控制线路
一、定子绕组串接电阻降压启动控制线路
二、自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路
三、 Y一Δ降压启动控制线路
四、延边Δ降压启动控制线路
第七节绕线转子异步电动机的启动与调速控制线路
一、转子绕组串接电阻启动控制线路
二、转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路
三、凸轮控制器控制线路
第八节三相异步电动机的制动控制线路：
一、机械制动；
二、电力制动
第九节多速异步电动机的控制线路
一、双速异步电动机的控制线路
二、三速异步电动机的控制线路
第八章电动机的自动调速系统……6学时
本章教学目的和要求：理解开环控制与闭环控制的原理；熟悉调速系统的指标；熟悉变频器的基本原理及应用；熟悉电动机自动调速系统的调试与维修重点和难点：变频器的应用、电动机自动调速的系统；电动机的自动调速。

第一节晶闸管一直流电动机调速系统
一、概述
二、开环与闭环调速系统
三、调速系统的质量指标
四、转速负反馈自动调速线路
五、电压负反馈及电流正反馈自动调速线路
六、带电流截止负反馈的自动调速线路
七、电压微分负反馈和电流微分负反馈
八、速度、电流双闭环自动调速系统
九、晶闸管一直流电动机调速系统实例分析
第二节交磁电机扩大机自动调速系统
一、交磁电机扩大机的结构及工作原理
二、交磁电机扩大机的调速系统分析
三、交磁电机扩大机调速系统的维修
第三节变频调速系统
一、概述
二、变频器的基本结构和工作原理
三、变频器的安装与调试
四、变频调速系统的维修
第九章常用电气设备控制电路……6学时
本章教学目的和要求：了解常用生产机械的主要结构及运动形式；熟悉常用生产机械电气控制线路的构成及工作原理；掌握常用生产机械电气控制线路的分析方法及其安装、调试与维修。

重点和难点：常用生产机械电气控制线路的分析和维修；常用生产机械电气控制线路的维修。

第一节工业机械电气设备维修的一般要求和方法
一、工业机械电气设备维修的一般要求
二、工业机械电气设备维修的一般方法
第二节车床电气控制线路
一、 CA6140车床电气控制线路
二、 C5225车床电气控制线路
第三节钻床电气控制线路
一、 Z37摇臂钻床电气控制线路
二、 Z3050摇臂钻床电气控制线路
第四节磨床电气控制线路
一、 M7130平面磨床电气控制线路
二、M7475B平面磨床电气控制线路
三、M1432A万能外圆磨床电气控制线路
第五节 X62W万能铣床电气控制线路
一、X62W万能铣床的主要结构及运动形式
二、 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求
三、 X62W万能铣床电气控制线路分析
第六节 T610卧式镗床电气控制线路
一、T610卧式镗床的主要结构及运动形式
二、 T610卧式镗床电力拖动的特点及控制要求
三、 T610卧式镗床电气控制线路分析
五、实训内容与学时分配
实训一同步发电机手动准同期并列实验探讨（5学时）
1.目的要求
加深理解同步发电机准同期并列原理。

2.掌握要点
掌握准同期并列条件；掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；熟悉同步发电机准同期并列过程。

3.实训内容
1）机组启动与建压
2）观察与分析
3）自动准同期并列
4）手动准同期并列
将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。

准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

实训二调差实验（5学时）
1.目的要求
1）理解调差原理，掌握改变发电机电压调节特性斜率的方法。

2）多台机组在同一母线上并联运行时，无功功率分配与无功调节特性的关系。

3）理解调差系数的涵义及其发电机外特性曲线。

2.掌握要点
电流调差电路的工作原理：主要是利用电流信号在调差电阻R 上的压降，迭加到测量电压信号上去，从而使发电机的外特性陡度发生变化。

当上述压降叠加后使外特性陡度向右下方向倾斜时，为正调差特性，表现为负载无功电流增加时，端电压下降，改变正调差系数（即直线陡度），可使并列运行机组之间按合理比例稳定地分配无功负荷；如果将中间电流互感器ZTA 的极性反接，则使外特性陡度向右上方倾斜，为负调差特性。

3.实训内容
1）零调差实验
2）正调差实验
3）负调差实验。