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文档简介
1、同步发电机自动并列原理2/542022-4-11第四章 同步发电机的自动并列 重点讲解发电机同步准同期并列的自动化原理. 这是将同步发电机投入电网进行并列运行以组成电力系统的基本步骤.3/542022-4-11第四章 同步发电机的自动并列一、概述(同步并列和准同期概念)二、准同期并列的基本原理三、自动并列装置的工作原理四、微机并列装置4/542022-4-11第二章 同步发电机的自动并列一、概述(同步并列和准同期概念)同步并列和准同期的基本概念同步并列和准同期的基本概念同步发电机并列的基本原则同步发电机并列的基本原则准同期并列理想条件准同期并列理想条件偏离理想条件三种情况下的后果偏离理想条件三
2、种情况下的后果自同期并列自同期并列二、准同期并列的基本原理三、自动并列装置的工作原理四、微机并列装置5/542022-4-11一、同步并列与准同期一、同步并列与准同期发电机投入电力系统参加并发电机投入电力系统参加并列运行的操作称为列运行的操作称为“并列操并列操作作”。同步发电机的并列操作称为同步发电机的并列操作称为“同期同期”。以近于同步运行。以近于同步运行条件进行的并列操作称为条件进行的并列操作称为“准同期准同期”。发电厂将一台发电机组用发电厂将一台发电机组用准同期方式并入电厂母线。准同期方式并入电厂母线。将电力系统的两部分用准将电力系统的两部分用准同期的方式进行并列。同期的方式进行并列。并
3、并列列操操作作6/542022-4-11同步发电机并列需遵循的基本原则同步发电机并列需遵循的基本原则1、并列断路器合闸时,冲击电流应尽可能小,其瞬时、并列断路器合闸时,冲击电流应尽可能小,其瞬时最大值一般不超过最大值一般不超过1-2倍的额定电流。倍的额定电流。2、发电机并入电网后,应能迅速进入同步运行状态,、发电机并入电网后,应能迅速进入同步运行状态,其暂态过程要短,以减少对电力系统的扰动。其暂态过程要短,以减少对电力系统的扰动。7/542022-4-11同步发电机的并列方法同步发电机的并列方法同同步步发发电电机机的的并并列列方方法法准准 同同 期期 并并 列列自自 同同 期期 并并 列列在电
4、力系统正常运行的情况下,一般采在电力系统正常运行的情况下,一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。用准同期并列方法将发电机组投入运行。只有当电力系统发生故障时,为了迅速只有当电力系统发生故障时,为了迅速投入水轮发电机组,投入水轮发电机组,过去过去曾采用自同期曾采用自同期并列方法。并列方法。由于微机型数字式自动并列方法已经趋由于微机型数字式自动并列方法已经趋于成熟,于成熟,现在也用准同期并列方法现在也用准同期并列方法投运投运水轮发电机组。水轮发电机组。8/542022-4-11同步发电机并列的理想情况同步发电机并列的理想情况发电机端电压为发电机端电压为GU电网电压为电网电压为XU两者之间的相量
5、差为两者之间的相量差为XGSUUU当电网参数一定时,当电网参数一定时,冲击电流就取决于合冲击电流就取决于合闸瞬间闸瞬间 的值的值SU最理想的情况就是最理想的情况就是 的值为零,此时,的值为零,此时,QF合闸冲击电流为零。合闸冲击电流为零。SU9/542022-4-11同步发电机并列的理想条件同步发电机并列的理想条件发电机并列的理想条件发电机并列的理想条件 并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。XGXGff或或1、频率相等、频率相等XGUU2、电压幅值相等、电压幅值相等0e3、相角差为零、相角差为零此时,合闸冲击电流为零,并列后发电机可以立即与电
6、网同步运此时,合闸冲击电流为零,并列后发电机可以立即与电网同步运行,不会出现扰动现象。行,不会出现扰动现象。 实际上,待并发电机组调节系统实际上,待并发电机组调节系统很难实现理想条件很难实现理想条件;在实际;在实际的操作中也的操作中也没有这样的苛求没有这样的苛求。只要合闸冲击电流小,不危及电。只要合闸冲击电流小,不危及电气设备,合闸后机组迅速进入同步运行,对电网影响小,不致气设备,合闸后机组迅速进入同步运行,对电网影响小,不致于引起任何不良后果即可。于引起任何不良后果即可。10/542022-4-11实际并列条件之一实际并列条件之一电压幅值差电压幅值差XUGUhIXGff0eXGUU并列时的电
7、气状态:并列时的电气状态:可以计算得到冲击电流最大瞬可以计算得到冲击电流最大瞬时值:时值:dSdXGhXUXUUi 55. 228 . 1max冲击电流主要为无功电流分量。冲击电流主要为无功电流分量。GUXU发电机电压、电网电压的有效值发电机电压、电网电压的有效值dX 发电机直轴次暂态电抗发电机直轴次暂态电抗冲击电流的影响:冲击电流的影响: 冲击电流为无功分量,冲击电流为无功分量,不会加重原动机的负担,但不会加重原动机的负担,但会在电枢绕组中产生很大的会在电枢绕组中产生很大的冲击力,使电枢绕组端部受冲击力,使电枢绕组端部受冲击力的作用而变形。冲击力的作用而变形。并列冲击电流的波形并列冲击电流的
8、波形三相短路时最严重相的电流波形图三相短路时最严重相的电流波形图cos()atTshshpmshpmiItIeshpi周期分量部分shapi非周期分量部分shim12/542022-4-11实际并列条件之一实际并列条件之一电压幅值差电压幅值差冲击电流的电动力对发电机组的绕组产生影响,而定子冲击电流的电动力对发电机组的绕组产生影响,而定子绕组端部机械强度最弱,需特别注意对其造成的危害。绕组端部机械强度最弱,需特别注意对其造成的危害。并列操作是正常操作,冲击电流最大瞬时值限制在并列操作是正常操作,冲击电流最大瞬时值限制在1-2倍的额定电流以下。倍的额定电流以下。为了保证机组的安全,我国规定电压差并
9、列冲击电流不为了保证机组的安全,我国规定电压差并列冲击电流不允许超过机端短路电流的允许超过机端短路电流的1/201/10。据此,得到。据此,得到同期同期并列的一个条件:并列的一个条件:电压差电压差Us不能超过额定电压的不能超过额定电压的5%10%.现在的一些大型发电机组规定现在的一些大型发电机组规定电压差不超过电压差不超过1%,以尽量避免无以尽量避免无功冲击电流功冲击电流13/542022-4-11实际并列条件之二实际并列条件之二合闸相角差合闸相角差GUXUhISUe并列时的电气状态:并列时的电气状态:XGffXGUU0e计算得到冲击电流最大瞬时值:计算得到冲击电流最大瞬时值:2sin255.
10、 2maxeqXhXUi qX XU电网电压的有效值电网电压的有效值发电机交轴次暂态电抗发电机交轴次暂态电抗冲击电流主要为有功电流分量。冲击电流主要为有功电流分量。冲击电流的影响:冲击电流的影响:1)1)电枢绕组端部受电枢绕组端部受力力变形变形; ; 2)2)转轴上受冲击转轴上受冲击转矩转矩的作用的作用, ,使机轴扭曲变形使机轴扭曲变形; ;) )电枢绕组电枢绕组发热发热。14/542022-4-11实际并列条件之二实际并列条件之二合闸相角差合闸相角差在有相角差的情况下合闸后,发电机与电网间立刻进行在有相角差的情况下合闸后,发电机与电网间立刻进行有功功率的交换,使得发电机组的联轴受到冲击,这对
11、有功功率的交换,使得发电机组的联轴受到冲击,这对于发电机组和电网均产生不利影响,为了保证机组安全,于发电机组和电网均产生不利影响,为了保证机组安全,一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。15/542022-4-11实际并列条件之三实际并列条件之三频率差频率差XUGUSUGXj2tX1tGe并列时的电气状态:并列时的电气状态:XGUU0eXGff断路器断路器QF两侧的电压差为脉两侧的电压差为脉动电压:动电压:21sinsintUtUuXmXGmGS021tUttUuXGSXGXGmGS2cos2cos2sin2脉动电压的幅值脉动电压的幅值16/542022-
12、4-11实际并列条件之三实际并列条件之三频率差频率差Su 是幅值为是幅值为 ,频率接频率接近工频的交流电压波形。近工频的交流电压波形。SU2sin22sin22sin22sin2emXemGSmGXGmGSUUtUtUUXGSSSf22ST脉动电压周期脉动电压周期 、滑差频率、滑差频率 、滑差角频率、滑差角频率 都可以都可以用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频率之间的相差程度。率之间的相差程度。SSfST冲击电流的影响:冲击电流的影响:拍振电流使电枢绕组端部受力拍振电流使电枢绕组端部受力变形,使电枢绕组发热。变形,使电枢绕组发热。17
13、/542022-4-11实际并列条件之三实际并列条件之三频率差频率差此时的合闸相角差是时间的函数,与发出合闸时间有关。此时的合闸相角差是时间的函数,与发出合闸时间有关。若发出合闸信号的时刻不恰当,就会产生较大的冲击电若发出合闸信号的时刻不恰当,就会产生较大的冲击电流,若发出合闸信号的时刻恰当,就会在流,若发出合闸信号的时刻恰当,就会在QF两侧电压相两侧电压相量重合时合闸,冲击电流为零。量重合时合闸,冲击电流为零。若并列时频率差较大,即使合闸相角差很小,满足要求,若并列时频率差较大,即使合闸相角差很小,满足要求,也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程,才能也需要发电机经历一段时间的加速或者减
14、速过程,才能实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击,严重时实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击,严重时甚至会导致失步。甚至会导致失步。我国在发电厂进行人工手动并列操作时,一般限制滑差我国在发电厂进行人工手动并列操作时,一般限制滑差周期在周期在10S16S之间。之间。18/542022-4-11同步发电机并列的同步过程分析同步发电机并列的同步过程分析0S0S0e发电机发出发电机发出功率功率发电机吸收发电机吸收功率功率0e0S 19/542022-4-11自同期并列自同期并列自同期并列自同期并列就是将一台未加励磁电流的发电机组升速就是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率,滑差角频
15、率不超过允许值,而且,到接近于电网频率,滑差角频率不超过允许值,而且,在机组的加速度小于某一给定值的条件下,首先合上并在机组的加速度小于某一给定值的条件下,首先合上并列断路器列断路器QF,接着立刻合上励磁开关,给转子加上励磁电接着立刻合上励磁开关,给转子加上励磁电流,在发电机电动势逐渐增长的过程中,由电力系统将流,在发电机电动势逐渐增长的过程中,由电力系统将并列发电机拉入同步状态。并列发电机拉入同步状态。优点:控制操作非常简单,不需要选择合闸时刻。优点:控制操作非常简单,不需要选择合闸时刻。 在电力系统发生故障、频率波动较大的情况下,应在电力系统发生故障、频率波动较大的情况下,应用自同期并列可
16、以迅速把备用的水轮机组投入电网,用自同期并列可以迅速把备用的水轮机组投入电网,因此,曾作为系统事故的重要措施之一。因此,曾作为系统事故的重要措施之一。20/542022-4-11自同期并列的缺点自同期并列的缺点1、自同期并列方式、自同期并列方式不能用于两个系统间的操作不能用于两个系统间的操作。2、发电机以自同期方式投入电网。在投入瞬间,未加、发电机以自同期方式投入电网。在投入瞬间,未加励磁电流的发电机接入电网,相当于电网经过发电机次励磁电流的发电机接入电网,相当于电网经过发电机次暂态电抗形成短路,因而暂态电抗形成短路,因而不可避免出现较大的冲击电流不可避免出现较大的冲击电流。3、发电机母线电压
17、瞬时下降对其他用电设备的正常工、发电机母线电压瞬时下降对其他用电设备的正常工作产生影响,自同期并列方法也受到限制。作产生影响,自同期并列方法也受到限制。自同期并列方法现在已经很少采用。自同期并列方法现在已经很少采用。相序不同对并列的影响相序不同对并列的影响,120 ,3,.GXGUUUU相序不同的发电机绝不能并列 因为此时与恒差恒等于它将产生巨大的冲击电流而危及电机nU不超过不超过10%n相位差不超过相位差不超过10%n频率偏差不超过频率偏差不超过0.2%-0.5%(0.1-0.25Hz)。 发电机实际并列时,除了相序必须一致外,其它条件允许发电机实际并列时,除了相序必须一致外,其它条件允许有
18、一定的偏差有一定的偏差: :22/542022-4-11第二章 同步发电机的自动并列一、概述(同步并列和准同期概念)二、准同期并列的基本原理脉动电压、滑差电压脉动电压、滑差电压恒定越前时间、恒定越前相角恒定越前时间、恒定越前相角恒定越前时间并列装置的整定计算恒定越前时间并列装置的整定计算例子例子三、自动并列装置的工作原理四、微机并列装置23/542022-4-11二、准同期并列的基本原理二、准同期并列的基本原理并列断路器并列断路器QF主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及进入同步运行的暂态过程,及进入同步运行的暂态过程,取决于合闸时的脉动电取决于合闸时的脉动电压
19、和滑差角频率。压和滑差角频率。准同期并列准同期并列主要对脉动电压和滑差角频率进行检测和主要对脉动电压和滑差角频率进行检测和控制控制,并且选择合适的时间发出合闸信号,使得合闸,并且选择合适的时间发出合闸信号,使得合闸瞬间的脉动电压在于允许值之内。瞬间的脉动电压在于允许值之内。检测的信息主要取自并列断路器检测的信息主要取自并列断路器QF两侧的电压,而两侧的电压,而且主要是对脉动电压且主要是对脉动电压 进行检测并提取信息。进行检测并提取信息。SU24/542022-4-111 1 脉动电压脉动电压 QF两侧电压相量幅值相等两侧电压相量幅值相等(1)QF两侧电压相量幅值相等两侧电压相量幅值相等tUuX
20、GSS2cos2sin22sin2tUtUUSmXSmGS可以得到脉动电压:可以得到脉动电压:S1S2ST1ST2SUtXUGU26/542022-4-111 1 脉动电压脉动电压QF两侧电压相量幅值不相等两侧电压相量幅值不相等(2)QF两侧电压相量幅值不相等两侧电压相量幅值不相等tUUUUUSmGmXmXmGScos222应用三角函数可以得到脉动电压:应用三角函数可以得到脉动电压:S1S2ST1ST2SUtmXmGUUmXmGUU0tStS27/542022-4-111 1 脉动电压脉动电压利用脉动电压检测准同期并列条件利用脉动电压检测准同期并列条件(3)利用脉动电压检测准同期并列条件)利用
21、脉动电压检测准同期并列条件 在脉动电压波形中,载有准同期并列所需检测的信息在脉动电压波形中,载有准同期并列所需检测的信息电压幅值差(随时间变化的规律)电压幅值差(随时间变化的规律) 频率差(随时间变化的规律)频率差(随时间变化的规律) 相角差(随时间变化的规律)相角差(随时间变化的规律) 利用脉动电压可以为自动并列装置提供鉴别并列条件利用脉动电压可以为自动并列装置提供鉴别并列条件的信息和选择合适的合闸信号发出时间。的信息和选择合适的合闸信号发出时间。28/542022-4-112 2 脉动电压脉动电压并列检测电压幅值差并列检测电压幅值差1、并列检测条件之一、并列检测条件之一电压幅值差:电压幅值
22、差:电压幅值差电压幅值差 对应于脉动电压对应于脉动电压 波形的最小波形的最小幅值幅值mXmGUUSUmXmGSUUUmin通过对通过对 的测量就可以判断的测量就可以判断QF两端电压幅值差是否两端电压幅值差是否超出允许值。超出允许值。minSU为了限制并网合闸时的冲击电流,设定电压幅值差限制,为了限制并网合闸时的冲击电流,设定电压幅值差限制,作为并列条件之一。作为并列条件之一。29/542022-4-112 2 脉动电压脉动电压并列检测频率差并列检测频率差 与与 之间的频率差就是脉动电压之间的频率差就是脉动电压 的频率的频率 ,他与滑差角频率他与滑差角频率 存在关系:存在关系:GUXUSUSfS
23、SSf2 反映了频率差反映了频率差 的大小,要求的大小,要求 小于允许值,就小于允许值,就相当于要求脉动电压周期相当于要求脉动电压周期 大于一个给定值。大于一个给定值。SSfSST例如:设滑差角频率例如:设滑差角频率NSy%2 . 0HzfN50SradfNSy/2 . 010022 . 0 STSyS102 测量测量 的值可以检测出发电机组与电网之间滑差的值可以检测出发电机组与电网之间滑差角频率的大小,即频率差的大小。角频率的大小,即频率差的大小。ST30/542022-4-112 2 脉动电压脉动电压并列检测合闸相角差并列检测合闸相角差最理想的合闸瞬间是在最理想的合闸瞬间是在 与与 两相量
24、重合的瞬间。两相量重合的瞬间。GUXU 考虑到断路器操动机构和合闸回路控制电器的固有考虑到断路器操动机构和合闸回路控制电器的固有时间,必须在两电压相量重合之前发出合闸信号,即需时间,必须在两电压相量重合之前发出合闸信号,即需要有一个提前量,这一段时间称为要有一个提前量,这一段时间称为“越前时间越前时间”提提前前量量恒定越前相角恒定越前相角恒定越前时间恒定越前时间在两相量重合之前恒定角度在两相量重合之前恒定角度 发出合闸信号发出合闸信号在两相量重合之前恒定时间在两相量重合之前恒定时间 发出合闸信号发出合闸信号广泛应用广泛应用YJYJt合闸回路具有合闸回路具有固定动作时间固定动作时间31/5420
25、22-4-112 恒定越前时间准同期并列恒定越前时间准同期并列电压差允许频率差允许提前量信号与门提前量信号形成合闸信号S1S2SUtS3tYJtYJtYJ在理论上,按照恒定越在理论上,按照恒定越前时间进行并列合闸,前时间进行并列合闸,可以使合闸相角差为零可以使合闸相角差为零 由于装置的越前信号时间、出口继电器动作时间、由于装置的越前信号时间、出口继电器动作时间、断路器的合闸时间都存在分散性,故而并列时会有合闸断路器的合闸时间都存在分散性,故而并列时会有合闸相角误差。相角误差。 发电机与系统电压在频率和相角基本相同的情况下(不能发电机与系统电压在频率和相角基本相同的情况下(不能完全相同),完全相
26、同),向发电机断路器发出闭合信号,将发电机并入电,向发电机断路器发出闭合信号,将发电机并入电力系统。这个越前时间等于发电机断路器的力系统。这个越前时间等于发电机断路器的。()e 一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理定义定义()0e 恒定越前时间自动准同期并列矢量示意图恒定越前时间自动准同期并列矢量示意图恒定越前一个恒定时间的目的:使合闸瞬间恒定越前一个恒定时间的目的:使合闸瞬间()e XGXUsUGUj01一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理GX 恒定越前时间自动准同期合闸信号控制单元的控制原则是当频率和电恒定越前
27、时间自动准同期合闸信号控制单元的控制原则是当频率和电压满足并列条件的情况下,在压满足并列条件的情况下,在 与与 要重合之前发出合闸信号。在两要重合之前发出合闸信号。在两电压向量重合之前的信号称为提前量信号。电压向量重合之前的信号称为提前量信号。 GUXU(1)越前时间越前时间tYJ 通常令通常令 YJcQFttT式中式中 tc 自动准同期装置的动作时间;自动准同期装置的动作时间; tQF并列断路器的合闸时间。并列断路器的合闸时间。tYJ主要决定于主要决定于tQF,其值随断路器的类型不同而不同。,其值随断路器的类型不同而不同。 一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列
28、基本原理(2)允许滑差角速度允许滑差角速度 恒定越前时间原理恒定越前时间原理 一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理(2)允许滑差角速度允许滑差角速度 由于由于YJ = s tYJ ,当,当tYJ 为定值时,为定值时, YJ 与与s 成正比。成正比。 即由于即由于 s1 s2 s3 , 所以所以 YJ1 YJ2 YJ3 由于装置的越前信号时间、出口继电器的动作时间以及断路器的合由于装置的越前信号时间、出口继电器的动作时间以及断路器的合闸时间闸时间tQF存在着分散性,并列时难免具有合闸相角差,这就使并列时的存在着分散性,并列时难免具有合闸相角差,这就使并列时
29、的允许滑差角速度允许滑差角速度SY 受到限制。受到限制。 一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理(2)允许滑差角速度允许滑差角速度 设设ey为发电机组的允许合闸相角,最大允许滑差为为发电机组的允许合闸相角,最大允许滑差为sy eysycQFtt 式中式中 自动准同期装置的动作误差时间;自动准同期装置的动作误差时间; 并列断路器的合闸动作误差时间。并列断路器的合闸动作误差时间。ctQFtey决定于发电机的最大冲击电流值决定于发电机的最大冲击电流值 ,当给定,当给定 值后,可求得值后,可求得 shmishmi()2arcsin()2 1.8 2shmqXeyq
30、iXXradE将将ey 代入上式,即可求得允许滑差代入上式,即可求得允许滑差sy 。 一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理一、恒定越前时间自动准同期并列基本原理38/542022-4-113 恒定越前时间并列装置的整定计算恒定越前时间并列装置的整定计算1、越前时间:、越前时间:2、允许电压差:、允许电压差:3、允许滑差角频率:、允许滑差角频率:QFcYJtttNXGUUU15. 01 . 0QFceysyttqXqhmeyEXXi 28 . 12arcsin2hhmIi 28 . 12sin2eXqqhXXEI 最大时间误差下,最大时间误差下,冲击电流不越界。冲击电流不越界。39/54202
31、2-4-11第二章 同步发电机的自动并列一、概述(同步并列和准同期概念)二、准同期并列的基本原理三、自动并列装置的工作原理并列信号的检测:并列信号的检测:整步电压、半波和全波线性整步电压整步电压、半波和全波线性整步电压频率差和电压差的检测频率差和电压差的检测并列合闸控制并列合闸控制并列装置的控制逻辑并列装置的控制逻辑频率差频率差/电压差调整电压差调整四、微机并列装置40/542022-4-11自动装置补充模拟型机电型电磁型电子(晶体管)型数字型(微机)增加的功能:计数,存储,程序运行,计算功能带来的变化?重点了解重点了解历史,一般了解历史,一般了解41/542022-4-11三、自动并列装置的
32、工作原理三、自动并列装置的工作原理G频率差频率差测控单元测控单元电压差电压差测控单元测控单元合闸信号合闸信号控制单元控制单元电源电源并列断路器并列断路器来自厂用电来自厂用电增速增速 减速减速升压升压 降压降压合闸合闸TVTVTVTVa aa ab bb bc cXUGU42/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压GbTVGTVXGUXUQFSUSZU正弦型整步电压正弦型整步电压2sin22sin2eZXsZXsZKUtKUU正弦型整步电压与正弦型整步电压与相角差相角差和和电压差值电压差值有关有关线性整步电压线性整步电压S1S2ST1ST2SUtmXmGUU
33、mXmGUU线性整步电压线性整步电压UsL 其幅值在一周期内与相角差其幅值在一周期内与相角差e分段按比例变化的电压,一般分段按比例变化的电压,一般呈三角形波形。其特点如下:呈三角形波形。其特点如下: eGX0sLeU 区间时,与成反比esLsLmUU=0时,为最大值0sLeU 区间时,与 成正比sLeGXUUU与成分段比例关系与和无关44/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压波形变换波形变换波形变换波形变换方波 1方波 1方波 2方波 2与与门门滤波电路滤波电路a ab b1XU2GU射极跟随器射极跟随器半波线性整步电压半波线性整步电压45/542022
34、-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压波形变换波形变换波形变换波形变换方波 1方波 1方波 2方波 2与与门门滤波电路滤波电路a ab b1XU2GU半波线性整步电压半波线性整步电压46/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压半波线性整步电压半波线性整步电压波形变换波形变换波形变换波形变换方波 1方波 1方波 2方波 2与与门门滤波电路滤波电路a ab b1XU2GU理想波形理想波形esLmsLUUe0esLmsLmsLmUUU 22e只反映发电机和系统电压间只反映发电机和系统电压间的相角差特性,与电压幅值的相角差特性,与电压幅值
35、无关。无关。滤波器时间常数影响相移滤波器时间常数影响相移47/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压全波线性整步电压全波线性整步电压方方波波 1 1方方波波 2 2与与门门与与门门或或门门滤滤波波电电路路GuXuoutu射极跟随器射极跟随器48/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压全波线性整步电压全波线性整步电压方方波波 1 1方方波波 2 2与与门门与与门门或或门门滤滤波波电电路路GuXuoutuesLmsLUUesLmsLUU0ee0 比较半波线性整步比较半波线性整步电压,全波线性整步电压,全波线性整步电压多了一
36、倍矩形脉电压多了一倍矩形脉冲,从而可以减少滤冲,从而可以减少滤波器时间常数波器时间常数49/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 2 相角差相角差(数字式数字式)电电压压变变换换电电压压变变换换整整形形方方波波整整形形方方波波异异或或门门定定时时/ /计计数数C CP PU U XuGu 在整步电压的产生在整步电压的产生电路中,矩形波的宽度电路中,矩形波的宽度与并列电源波形的相角与并列电源波形的相角差相对应。把矩形宽度差相对应。把矩形宽度实时记录,就是相角差实时记录,就是相角差的运动轨迹。的运动轨迹。XiiXii21ii1ii50/542022-4-111 并列的检测信号并列
37、的检测信号 3 频率差频率差相角差的运动轨迹中含有滑差角频率的信息相角差的运动轨迹中含有滑差角频率的信息XiiiSit21频率差检测可以直接测量两个并列电压频率频率差检测可以直接测量两个并列电压频率频频率率差差检检测测Nffc含机组加速度含机组加速度(稳稳定性定性)信息信息51/542022-4-112.并列合闸控制并列合闸控制 恒定越前时间恒定越前时间模拟式自动并列装置模拟式自动并列装置电平检测R1R2C恒定越前时间信号us sL L 恒定越前时间部分由恒定越前时间部分由R C组成的比例组成的比例微分回路微分回路和电平检测电路构成和电平检测电路构成CRtYJ1 在一定匀速滑差范围内,误差是比
38、较小的,但是在一定匀速滑差范围内,误差是比较小的,但是不能不能用于有加速度滑差的情况用于有加速度滑差的情况。主要是存在微分环节主要是存在微分环节,会使,会使加速度中的噪声放大,使信号变差而影响正常工作。加速度中的噪声放大,使信号变差而影响正常工作。利用叠加原理求利用叠加原理求UR2示意图示意图222RRRUUU恒定越前时间的整定恒定越前时间的整定在在 区间,若电平检测器翻转电平置为区间,若电平检测器翻转电平置为2122121212()sLmsLmss YJsLmUURR RRtCURRRRRR0st212sLmRURR反转时间为反转时间为tYJ,则动作的临界条件为,则动作的临界条件为22212
39、RRsLmRUUURR即即111s YJstRC11s YJstRC得得1YJtRC 恒定越前时间的整定恒定越前时间的整定1YJtRC 电平检测器反转瞬间的电平检测器反转瞬间的tYJ值与值与s无关,无关,而是仅与而是仅与R1及及C 的的数值有关的常量,右端的数值有关的常量,右端的负号表示与所取时间标尺的方向相反,即为负号表示与所取时间标尺的方向相反,即为“越前越前”时间,故时间,故tYJ 为恒定越前时间。为恒定越前时间。 左图表示在不同的滑差周期下,越前时左图表示在不同的滑差周期下,越前时间能够恒定的示意图。间能够恒定的示意图。恒定越前时间电平检测器原理示意图恒定越前时间电平检测器原理示意图(
40、3)滑差检测)滑差检测 利用比较恒定越前利用比较恒定越前时间电平检测器时间电平检测器和恒和恒定越前定越前相角电平检测器相角电平检测器的动作次序来实现滑的动作次序来实现滑差检测,如左图所示。差检测,如左图所示。 恒定越前相角电平检测器输入恒定越前相角电平检测器输入UsL,当,当UsL 等于或大于等于或大于UsLK 时,检测器动作,输出低电时,检测器动作,输出低电平。平。 随着滑差的减小,即随着滑差的减小,即Ts1 |tYJ| ,即恒定越前相角电平检,即恒定越前相角电平检测器先于越前时间动作时,才说明这时的测器先于越前时间动作时,才说明这时的s小于允许滑差的频率小于允许滑差的频率sy,从而做出频率
41、差符,从而做出频率差符合并列条件的判断。合并列条件的判断。恒定越前相角电平检测器工作原理图恒定越前相角电平检测器工作原理图频差检测不合格频差检测不合格临界频差临界频差频差检测合格频差检测合格syAYJstt(4)电压差电压差检测检测 线性整步电压不载有并列电两侧电压幅值的信息线性整步电压不载有并列电两侧电压幅值的信息 无法利用其进行电压差检测无法利用其进行电压差检测 电压差检测可直接用电压差检测可直接用 和和 的幅值进行比较:的幅值进行比较: 两电压分别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路后检测电压差的绝对值两电压分别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路后检测电压差的绝对值 当此电压差小于允许值时
42、发出当此电压差小于允许值时发出“电压差合格允许合闸电压差合格允许合闸”信号信号GUXU58/542022-4-111 并列的检测信号并列的检测信号 4 电压差电压差电电压压差差检检测测直接通过计算机直接通过计算机接口读入两个电接口读入两个电压值后进行计算压值后进行计算通过电路比较两通过电路比较两个电压值的大小个电压值的大小后读入计算机后读入计算机59/542022-4-112 并列合闸控制并列合闸控制 恒定越前时间恒定越前时间数字式自动并列装置数字式自动并列装置DCSiDCSiYJttt221 数字式自动并列装置利用严密的数学模型,计算出数字式自动并列装置利用严密的数学模型,计算出恒定越前时间
43、,具有相当的准确性。恒定越前时间,具有相当的准确性。很方便地计及了很方便地计及了加速度的情况加速度的情况XiiiSit21为计算点的滑差角速度为计算点的滑差角速度分别为本计算点和上一次计算点的角度值分别为本计算点和上一次计算点的角度值两计算点间的时间两计算点间的时间CPU发出合闸信号到断路器主触头闭合时需经历的时间发出合闸信号到断路器主触头闭合时需经历的时间i1iX2DCt60/542022-4-112.并列合闸控制并列合闸控制 恒定越前时间恒定越前时间DCSiDCSiYJttt221计算最佳的合闸越前相角计算最佳的合闸越前相角YJi2是是发出合闸发出合闸信号信号YJi2对下一个计算点的相角值
44、对下一个计算点的相角值进行预测,推算出进行预测,推算出 iYJ否否是是否否61/542022-4-113 控制逻辑控制逻辑越越前前时时间间信信号号电电压压差差不不允允许许滑滑差差不不允允许许或非门与门合合闸闸信信号号62/542022-4-114 频率差频率差/电压差调整电压差调整频率差调节频率差调节的任务:的任务: 将待并发电机频率调整到接近于电网频率,使频率将待并发电机频率调整到接近于电网频率,使频率差满足并列允许条件,促成并列的实现。差满足并列允许条件,促成并列的实现。频频率率差差调调节节频率差测量频率差测量调节量控制调节量控制XGffXGff升速升速减速减速发电机转速以比例调节准则进行
45、调整,发电机转速以比例调节准则进行调整,输出的调节脉冲时间与频率差成比例输出的调节脉冲时间与频率差成比例(1)频率)频率差差控制控制GUXU滑差方向的检测原理滑差方向的检测原理滑差方向的检测原理图滑差方向的检测原理图当当fG fX,s0时,在相角差时,在相角差e自自0运动到运动到180的过程中,的过程中, 始终超前始终超前 ;当当fG fX ,s0时,在相角差时,在相角差e自自0运动到运动到180的过程的过程中,中, 始终超前始终超前 ;因此,要判断因此,要判断s的方向,只需在的方向,只需在e 自自0运动到运动到180的过的过程中的任一时间,看程中的任一时间,看 和和 谁超前谁滞后即可。谁超前谁滞后即可。 的下倾侧就是所要求的鉴别区间,该区间的任一点的下倾侧就是所要求的鉴别区间,该区间的任一点都可用来进行越前鉴别。都可
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