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南昌工程學院《水電站自動化》課程教學大綱
英文名稱：Automation in Hydropower Plant
課程編碼：080520006
學時：40 實驗學時：0 學分：2.5
適用對象：熱能與動力工程專業本科生
先修課程：水輪機、電子技術及其應用、電機學、電氣設備、微機原理及單片機、水力機組
輔助設備、水輪機調節
大綱主撰人：謝云敏、劉恩喆 大綱審核人：李志紅
一、課程性質、目的和任務
本課程是熱能與動力工程專業的主干課程，是全面反映水電廠自動化原理及技術的涉及
面廣、實踐性強的必修課程。
學生應熟悉水電站監控系統的內容和任務，掌握發電機勵磁系統和同期裝置的工作原
理、結構和接線，熟悉輔助設備的自動控制，掌握水輪發電機組的自動程序操作，了解自動
化新技術及其發展趨勢。為今后從事中小型水輪發電機組和水電站輔機系統自動化的運行、
設計和技術改造打下必要的基礎。
本課程采用課程講授、專題討論與案例討論、虛擬實驗等教學方式并開展網絡教學平臺
輔導，實行互動研究型教學，重點培養學生的理論分析能力、解決實際問題能力和科學創造
能力。因此，本課程要求課前必須閱讀教材的相關部分和參考文獻；課上主動參與討論；課
后按時完成布置的作業。
二、教學內容及要求
第 1 章：緒論
授課學時： 2 學時
基本要求：
1-1 了解水電廠自動化的目的、內容與發展趨勢
1-2 掌握水電廠計算機監測與控制
重點：水電廠自動化目的、任務、監控系統、現地控制單元、主控級、以太網、通信。
難點：水電廠自動化的內容、監控系統各部件作用。
第 2 章：水輪發電機組的自動并列
授課學時： 10 學時
基本要求：
2-1 熟悉水輪發電機的并列方式
2-2 掌握同期點選擇和同期電壓的引入
2-3 掌握準同期條件分析
2-4 了解手動準同期
2-5 掌握自動準同期及數字式自動準同期裝置
2-6 掌握自動自同期
重點：同步發電機同期的基本概念、同期的方式、同期點的確定、同期點的同期方式的
擬定、自動并列的方式、準同期并列條件，準同期并列要求的分析，準同期裝置的分類，微
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機并列裝置的硬件組成、軟件編程方法。自同期并列時發電機拉入同步過程的分析、水輪發
電機自同期接線原理及要求。
難點：并列要求的分析；采用自動準同期、手動準同期、自動自同期裝置的同期系統接
線原理及操作。
第 3 章：水輪發電機勵磁的自動調節
授課學時： 10
基本要求：
3-1 了解水輪發電機的勵磁方式
3-2 熟悉自動調節勵磁裝置的任務和對其的要求
3-3 熟悉水輪發電機勵磁系統調節特性和調節勵磁電流的方法
3-4 掌握繼電強行勵磁、強行減磁和自動滅磁
3-5 了解復式勵磁、熟悉相位復式勵磁
3-6 熟悉勵磁調節器的硬件組成、軟件編程方法
重點：水輪發電機的勵磁方式，整流電路，啟勵，逆變，并列機組的無功分配；復式勵
磁的基本原理和接線、工作特性、、相位復式勵磁工作原理；復勵、相復勵與電壓校正器的
配合；繼電強行勵磁原理及裝置；繼電強行減磁原理及裝置；自動滅磁及勵磁的附屬設備；
勵磁調節器的硬件組成、軟件編程方法。
難點：整流電路逆變、勵磁調節器硬件結構和軟件編程。
第 4 章：頻率和有功功率的自動控制
授課學時： 4
基本要求：
4-1 掌握頻率和有功功率的自動調節的主要方法
4-2 掌握頻率和有功功率的成組調節裝置
4-3 掌握并列運行機組的最優組合
重點：頻率和有功功率的自動調節的主要方法。
難點：并列運行機組的最優組合的方法、自動發電控制。
第 5 章 水輪發電機組輔助設備的自動控制
授課學時： 4
基本要求：
5-1 熟悉輔助設備控制系統的信號元件、控制元件
5-2 掌握油、氣、水系統的 PLC 自動控制
5-3 掌握主閥的 PLC 自動控制
重點：輔助設備控制系統的信號元件、控制元件，油系統自動控制系統，水系統自動控
制系統，氣系統自動控制系統，主閥自動控制系統。
難點：油氣水自動控制系統。
第 6 章：水輪發電機組的自動程序控制
授課學時： 10
基本要求：
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6-1 了解水輪發電機組自動程序控制的任務和要求
6-2 掌握水輪發電機組潤滑、冷卻、制動及調相壓水系統的自動控制
6-3 掌握水輪發電機組自動程序控制原理
6-4 了解水輪發電機組保護及信號
6-5 了解可逆式機組的特點及其自動程序控制
重點：水輪發電機組附屬設備的自動控制的原理，包括水輪發電機組潤滑和冷卻系統的
自動控制；水輪發電機組制動系統的自動控制。
難點：內部油循環立軸水輪發電機組的自動控制原理與操作：停機-發電的自動程序控
制；發電-停機的自動程序控制；發電-調相的自動程序控制；調相-發電的自動程序控制；停
機-調相的自動程序控制；調相-停機的自動程序控制；機組的自動保護及信號。
三、實踐環節
無。后續設置了水電廠自動化課程設計。
四、學時分配
課程總學時為 40，其中理論學時 40，實驗學時 0，設置了課程設計、模擬水電廠實習
等實踐教學環節。
章 內 容 講課 實驗課 習題課 實踐課 總學時
1 緒論 2 2
2 水輪發電機的自動并列 10 10
3 水輪發電機勵磁的自動調節 10 10
4 頻率和有功功率的自動控制 4 4
5 水輪發電機組輔助設備的自動控制 4 4
6 水輪發電機組的自動程序控制 10 10
合計 40 40
五、推薦教材及參考書
教 材：《水電廠自動運行》陳啟卷、南海鵬主編 中國水利水電出版社 2009 年
參考書：《水電站自動化》劉忠源、徐睦書合編 中國水利水電出版社 2006 年
六、網絡資源
中國水利水電網：http://www.slsdw.com/
中國農村水電及電氣化信息網：http://www.shp.com.cn/
七、課程考核
課程成績中期末考試成績占 70%，平時成績占 30%（含期中測驗）。期末考試筆試。
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