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南昌工程学院《水电站自动化》课程教学大纲
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
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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：
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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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