电力系统自动装置(第一第二章)

1、第一章第一章 自动装置及其数据的采集处理自动装置及其数据的采集处理 自动装置的首要任务 自动装置的基本组成 一、自动装置的首要任务系统运行的主要参数是连续的模拟量，将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。二、自动装置的基本组成1硬件：电力系统自动装置的结构形式主要有微型计算机系统、工业控制机系统、集散控制系统（DCS）和现场总线系统（FCS）三种。各自的适用范围：硬件结构形式结构特点适用范围应用实例微型计算机系统结构简单，易实现，对环境要求不高，能在恶劣环境下工作。价格低，降低系统投资。控制功能单一采集的电气量不多自动并列装置工业控制机系统功能完善

2、，可靠性和实时性提高，配实时操作系统，过程中断系统，具有丰富的I/O功能和软件系统。有众多选配件，软件支持。控制功能要求较高软件开发任务繁重发电机励磁自动调节系统 DCS，FCSDCS适应性强，单一站的故障不影响，可靠性提高。系统各站为并行结构，实时性好，对上位机有一定技术要求。分散的多对象的成套监测控制装置发电厂变电所远动装置热电厂机炉集控系统FCS全数字开放系统，可互操作性和可互用性。全分布控制系统，其现场设备具有高智能化和自治性，控制能力强。2软件 信号采集与处理：采集的是数字信号可直接进入计算机存储。而模拟信号须经过模拟信号采集与处理程序经过采集、标度变换、滤波处理及二次数据计算，并进

3、行保存。 运行参数设置：设置系统的运行参数。 系统管理(主控制)：将各个功能模块组织成一个程序系统，并管理和调用各个功能模块，同时管理数据文件的存储和输出。 通信：完成上位机与各个站之间的数据传递工作，或用来完成主节点与从节点之间的数据传递。一般通信程序为DCS或FCS所有。 软件部分视具体的系统，具体的应用有不同的划分，规模、功能和所采用的技术也不相同。第二章第二章 同步发电机的自动并列同步发电机的自动并列 概述概述 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 自动并列装置的工作原理自动并列装置的工作原理 频率差与电压差的调整频率差与电压差的调整 微机型（数字型）并列装置的组成微机型（数字型）

4、并列装置的组成 第一节概述第一节概述 主要内容主要内容 并列操作的意义 并列操作应遵循的原则 准同期并列的理想条件与实际条件 并列操作时不满足理想条件时引起的后果滑差、滑差频率与滑差周期的关系 自同期并列的原理及特点1. 母线电压的状态量表示 任一母线电压瞬时值可表示为： 为运行母线电压（ ）的状态量)sin(tUum、mUU一、并列操作的意义（Fig.2-1）相量图电路示意图等值电路图2. 并列操作的概念和意义 概念：发电机的电压uG在投入系统运行之前，与并列母线电压uX的状态量不等，须适当调整待并发电机组的状态量，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸作并网运行。这一系列操作称为并列操作.

5、 意义：负荷的变化而引起发电机运行的台数经常改变，因此发电机组的投切是系统运行中的一项频繁操作（正常操作），随着系统的容量和单机的容量日益增大，不恰当的并列操作将导致严重后果。因此提高并列操作的准确度和可靠性对系统的可靠运行是很重要的。3. 机组并列时应遵循的原则QF合闸时的冲击电流应尽可能小：瞬时最大值一般不超过额定电流的1-2倍。机组并入电网后，应迅速进入同步运行状态，缩短暂态过程，减小对系统的扰动。4. 并列方法： 准同期并列：广泛采用。一般在系统正常运行情况下采用。这是学习的重点内容。 自同期并列：很少采用。这是过去当系统发生事故时为迅速投入水轮发电机组而曾经采取的一种方法。随着自动控

6、制技术的进步，微机型数字式自动并列方法日渐成熟，现在也可用准同期法快速投运水轮发电机组，因此只作简单介绍。二、准同期并列1基本过程：基本过程： Fig.2-1（a），QF为并列断 路器，其两侧电压发电机端电压和电网电 压在合闸前一般不相等，其相量差为 ，其值由Fig.2-1（b）的电压相 量求得。Fig.2-1 （c）是计算准同期并列时 冲击电流的等值电路图。发电机电压的角频 率为 ，电网电压的角频率为 。 xGsUUUGX 电网参数一定 冲击电流（合闸瞬间尽 可能小） 理想的 0 0 （同时并列后顺利进入同步运行状态，对电网无扰动）sU2定义：定义：发电机在并列合闸前已加励磁，当uG与uX的

7、状态量相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。3理想条件：理想条件：断路器两则电源电压的三个状态量全部相等。完全重合并且同步旋转。可表达为： (1) (即频率相等即频率相等) (2) (即电压幅值相等即电压幅值相等) (3) (即相角差为零即相角差为零)xGxGff或xGUU0e4.实际条件：实际条件：实际很难满足同时上述三个条件，只要求合闸时冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后对待并发电机和电网运行的影响较小，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短，不致引起任何不良后果。可表达为：(1) 频率差=额定频率的(0.2%-0.5%)(2) 电压幅值差=额定电压的( 5%10%)(3) 相角差

8、=5-10 (冲击电流为额定电流的冲击电流为额定电流的0.5倍倍)5不满足理想条件时引起的后果：不满足理想条件时引起的后果：（1）电压幅值差：满足(1)和(3)，不满足(2) 冲击电流的有效值为 发电机电压、电网电压有效值； 发电机次暂态电抗 电力系统等值电抗 冲击电流最大瞬时值的计算式为XdXGhXXUUI XGUU 、 dXXX 28 . 1hhmIi 影响：影响：电压幅值差引起的冲击电流主要为电压幅值差引起的冲击电流主要为无功电流分量无功电流分量，引起定子绕组发热和在定，引起定子绕组发热和在定子端部产生冲击力矩。相当于发电机的突子端部产生冲击力矩。相当于发电机的突然短路，损坏电气设备，须

9、限制在然短路，损坏电气设备，须限制在1-2倍额倍额定电流以下为宜。定电流以下为宜。（2）合闸相角差：满足(1)和(2)，合闸瞬间不满足(3) 此时发电机为空载情况，电动势为端电压，和电网电压相等。冲击电流的有效值为 发电机交轴次暂态电抗 发电机交轴次暂态电动势2sin2 exqqhXXEI qX qE 影响：相位不一致产生的冲击电流可能达影响：相位不一致产生的冲击电流可能达到额定电流的到额定电流的20-30倍。倍。 当相角差较小时，当相角差较小时，电压的相位差产生的冲电压的相位差产生的冲击电流主要为有功电流分量击电流主要为有功电流分量，在发电机的，在发电机的机轴上产生冲击力矩，非但不能把待并发

10、机轴上产生冲击力矩，非但不能把待并发电机拉入同步，还可能使其它并列运行的电机拉入同步，还可能使其它并列运行的发电机失去同步。发电机失去同步。 可以求出冲击电流最大瞬时值。可以求出冲击电流最大瞬时值。（3）频率不相等：满足(2)，不满足(1) a.分析 如图2-3(a)所示，断路器两侧间电压差为脉动电脉动电压压，可描述为： 设初始角 0，则 )sin()sin(21tUtUuxmxGmGs12)2cos()2sin(2ttUuxGxGmGs令 为脉动电压的幅值，则 可知， 可以看成是幅值为、频率接近于工频的交流波形。 又 为滑差角频率，两电压相量间的相角差为 )2sin(2tUUxGmGs)2c

11、os(tUuxGsssuxGstSeb-波形图a-相量图脉动电压于是 = uS:正弦脉动波，最大幅值为正弦脉动波，最大幅值为2UmG(2UmX),脉动电压、相量图及其瞬时值波形如图所脉动电压、相量图及其瞬时值波形如图所示。示。 2sin2tUUSmGs2sin22sin2emxemGUUb.影响：频率差影响发电机进入同步运行的影响：频率差影响发电机进入同步运行的过程过程 如果发电机在只存在频差的情况下合闸，那么并列合闸在一定时间内，发电机电压和系统电压相量的相位关系将发生改变，用以下简化相量图分析。 UG UX UX UX UG UG US=0 US=max US=0 e=0 e=180 e=

12、360 设系统电压固定，待并发电机的电压以恒定滑差角频率对系统电压转动。 当相角差从0到180变动时US的幅值从0变到最大值2UmG。 当相角差从180 到360 (重合)变动时, US的幅值从最大值2UmG回到0。 转动一圈的时间为脉动周期。因此产生具有振荡性质的周期性变化的冲击电流，影响发电机进入同步的过程。c. 参数的关系 由于 所以脉动周期为 用标么值表示时，有 SSf2SSSfT21NSSf2* 关于滑差关于滑差(滑差角频率滑差角频率)的概念：均可用来表的概念：均可用来表示待并发电机的频率与电网频率之间或两示待并发电机的频率与电网频率之间或两并列电网频率之间相差的程度。并列电网频率之

13、间相差的程度。 滑差频率滑差频率fS即频率差；即频率差； 滑差滑差s可以反映频率差，两者是可以反映频率差，两者是2倍数关倍数关系；系； 滑差周期滑差周期Ts是滑差频率的倒数，因此也可是滑差频率的倒数，因此也可以反映频率差，滑差周期小则频率差大。以反映频率差，滑差周期小则频率差大。 相角差是时间的函数，所以并列时合闸相相角差是时间的函数，所以并列时合闸相角差与发出合闸信号的时间有关角差与发出合闸信号的时间有关. 如果发出合闸信号的时间恰当，有可能在如果发出合闸信号的时间恰当，有可能在两电压重合的时间合闸，使冲击电流为零。两电压重合的时间合闸，使冲击电流为零。d. 频率差过大时发电机可能并列不成功

14、：频率差过大时发电机可能并列不成功：不恰当，可能在 较大时合闸，可能引起较大冲击电流 注意：如果并列时频差较大，即使合闸时的相角差很小，满足要求，但这时待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步，因而也是不允许的。（用Fig 2-4说明) 频差较小，滑差周期长，经过从发电机状态电动机状态来回摆动的振荡过程，可缩短发电机并列后的暂态过程，尽快拉入同步运行，并列成功。但如果频差过大，滑差周期短，经历较长时间才能进入同步，如图2-4所示，可能导致发电机失步，造成并列失败。(一般实际操作时，调一般实际操作时，调整发电机频率略高于系统频率，这样当拉入同步并列后立整发电机频率略

15、高于系统频率，这样当拉入同步并列后立即带上部分负荷，频率会适当降低，接近系统频率。即带上部分负荷，频率会适当降低，接近系统频率。)e三、自同期并列1. 定义：定义：将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率不超过允许值，且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，再合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。2. 冲击电流的计算冲击电流的计算 未加励磁时拉入电网，相当于电网经过很小的电抗而短路，产生的冲击电流的周期分量由下式求得： 归算到发电机端的电网电压； 归算后的电网等值电抗XdXhXXUI X

16、UXX 发电机母线电压为 机组一定时，自同期并列的冲击电流主要决定于系统的情况，发电机的端电压值与冲击电流成正比。 dXdXGXXXUU四、两种方式的特点和适用性比较并列方式准同期并列自同期并列 特点并列条件检测及产生的冲击电流须进行条件检测，并列时产生冲击电流小，不会对系统造成扰动。未加励磁，并列时吸收无功，造成电压下降，同时引起较大冲击电流。 并列时间和操作过程需对发电机电压、频率进行调整，并列时间长，且操作复杂。不存在电压和频率调整问题，并列时间短，且操作简单。 适用性自同期并列过去适用于故障情况下发电机的紧急并列。随着自动化程度的提高，逐渐趋于淘汰。微机型准同期并列同时适用于正常和故障

17、情况下的并列。 适用于发电机并入系统，两系统之间的并列（变电所采用的方式）。不能用于两系统间的并列操作。 自动准同期：正常情况下的同期并列。手动准同期：自动的备用方式。 本节重点：本节重点：脉动电压的概念；准同期并列装置的组成单元；两种提前量信号的概念。 准同期并列：系统运行中的主要并列方式。 并列断路器主触头闭合瞬间所出现的冲击电流以及进入同步运行的暂态过程，决定于合闸时的脉动电压值 和滑差角频率 。 准同期并列的任务：对 和 进行检测和控制，并选择一合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间 的值在允许值以内。 检测的信息：QF两侧的电压，主要针对 进行检测并提取信息，当提取信息表明并列条件满足，

18、即选择合适的时间合闸，完成并列。sUSsUSsUsU第二节准同期并列的基本原理第二节准同期并列的基本原理一、脉动电压 有两种情况： (1) 断路器两侧电压幅值相等 设 的幅值相等， ，令两电压相量重合瞬间为起始点，这时 的表达式可得XGUU与XGsU)2cos(tUuxGss =2sin2tUUSmGs2sin22sin2emxemGUU0tS0SUtSmGSUU2脉动电压波形为正弦脉动波形。(2) 断路器两侧电压幅值不相等， 的表达式如(2-15)式所示。 脉动电压波形如图所示。 sU0tSmXmGSUUUtSmXmGSUUU0tStSmXmGSUUU0tStSmXmGSUUUmXmGSUU

19、U0tStS 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，频率差以及相角差随时间的变化规律。因而并列两侧电压为自动并列装置提供并列条件信息，供选择合适的合闸信号发出时间等。 并列条件信息（1）电压幅值差 脉动电压波形的最小幅值即两电压的幅值差。脉动电压波形的最小幅值即两电压的幅值差。 即使合闸时机掌握得好，相角差为零，并列点即使合闸时机掌握得好，相角差为零，并列点两侧有电压幅值差存在时仍会导致冲击电流，两侧有电压幅值差存在时仍会导致冲击电流，为限制并网合闸时的冲击电流，设定电压幅值为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。差限制，作为并列条件之一。 mxmG

20、SUUUmin（2）频率差 间的频率差即脉动电压幅值间的频率差即脉动电压幅值 的的频率频率，它与滑差角频率 的关系如式(2-10)所示。 要求 小于某一允许值 脉动电压周期 大于某一给定值，实际操作中，可以通过测量 来检测待并发电机组与电网间的滑差角频率的大小，即频率差的大小。 XGUU与sUSSSf2SSTST 上述分析是基于 、 为恒定的前提下的，但对于要求快速并网的机组，这一前提未必成立，因此自动并列装置应能实时检测 和相角差加速度 等值，以利于快速并网的实施。GfxfSdtdS（3）合闸相角差的控制考虑到断路器操作机构和合闸回路控制电器的考虑到断路器操作机构和合闸回路控制电器的固有动作

21、时间，必须在两电压相量重合之前发固有动作时间，必须在两电压相量重合之前发出合闸信号，即取一提前量。出合闸信号，即取一提前量。提前量的类型：恒定越前相角：恒定越前相角：在两相量重合之前恒定角度发出合闸信号的。恒定越前时间恒定越前时间; 在两相量重合之前恒定时间发出合闸信号的。一般并列合闸回路有固定动作时间，这一装置得以广泛采用。二、准同期并列装置1. 控制单元 为使待并发电机组满足并列条件，主要由三个单元组成。（1）频率差控制单元 任务：任务：检测两电压相量间的滑差角频率。 实现：实现：调节待并发电机组的转速，使其频 率接近于系统频率。（2）电压差控制单元 任务任务：检测两电压相量间的电压差。

22、实现：实现：调节发电机电压，使其与电网电压 间的电压差值小于规定允许值，促 使并列条件的形成。（3）合闸信号控制单元 任务：任务：检查并列条件中的(1)和(2)是否满 足。 实现：实现：当待并机组的频率和电压满足并列 条件时，该单元就选择合适的时间 发出合闸信号，使并列断路器的主 触头接通时，相角差接近于零或控 制在允许范围以内。2. 自动化程度分类 按自动化程度可分为：（1）半自动并列装置 特点：特点：无频差和压差控制单元，只有合闸 信号控制单元。 实现：实现：并列时，待并发电机的频率和电压 由运行人员监视和调整，当频率和 电压满足条件时，并列装置在合适 的时间发出合闸信号. 与手动并列的区

23、别：与手动并列的区别：合闸信号由该装置判断后自动发出，不是由运行人员手动发出。（2）自动并列装置 组成部分如Fig.2-8所示。 有人值斑的发电厂：有人值斑的发电厂： 发电机的电压由运行人员直接操作控制，并列装置中不需配置压差控制单元，简化了结构。 无人值班的发电厂：无人值班的发电厂： 并列装置需设置压差控制单元。发电机并列时，发电机的频率和电压由并列装置自动调节，当它与电网频率、电压的差值满足并列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号，整个过程无须运行人员参与三、准同期并列合闸信号的控制逻辑 并列装置的核心部件：合闸信号控制单元，其控制原则是当频率和电压都满足并列条件的情况下，在两电压相量重合

24、之前发出合闸信号。 如Fig.2-9所示，频率和电压条件和提前量信号是与门的三个输入端，三个条件同时满足就发出合闸信号。1. 定义定义 越前相角：相对于=0提前(导前)的相角。 恒定越前相角：相对于=0提前(导前)的 相角，且这一相角不随频差(或滑差)、压差 变化。（一）恒定越前相角准同期并列2. 原理分析原理分析在脉动电压到达合闸相角差为零之前的 相角差时发出合闸信号。 设 =额定值 由式（2-9）得： ，如图2-10，设 对应的 为 ， 设断路器合闸时间为 ，如越前相角满 足 ，即在某一恒定滑差 下，越前相角越前时间 ，则合闸相角差为零。YJXGUU2sin2emxSUUYJSUAUQFt

25、S0syQFYJtSQFt = ：最佳滑差角频率，对应图2-10中。 在图2-10中， ，提前时间 ，断路器完全合闸的时间点过了两电压相量的重合点。 ，提前时间 ，离两电压相量的重合点还差一定时间。S0sy1S0syQFtt 3S0syQFtt 3结论：结论： 近乎恒定，合闸相角差 与 有关。只有 在允许范围内，可保证合闸冲击电流在允许值以内， 可由发电机参数计算得到。 QFteSSS（二）恒定越前时间准同期并列定义定义 导前时间：相对于=0提前(导前)的时间。 恒定导前时间：相对于=0提前(导前)的时间，且这一时间不随频差(或滑差)、压差变化。 原理说明原理说明(1) 为什么需要恒定越前时间

26、呢？ 断路器有合闸时间，对应断路器接收合闸命令到接通一次系统的时间。因此合闸命令即合闸脉冲应有提前量，即越前时间。考虑到断路器合闸时间是确定的，所以越前时间也是恒定的，与压差和频差无关，即恒定越前时间。(2) 怎样考虑越前时间? 在脉动电压到达两电压相量重合（ =0）之前tYJ发出合闸信号，一般取tYJ等于并列装置合闸出口继电器动作时间和断路器的合闸时间tQF之和，因此这种方法理论上可使合闸相角差等于零。但实际上由于各种装置的合闸时间存在着分散性，难免存在误差。四、恒定越前时间并列装置的整定计算 1越前时间tYJ 令 tYJ=tC+tQF tYJ主要取决于tQF，装置中的tYJ应便于整定，以适

27、应不同断路器的需要。2允许电压差 UG 与 UX 允许电压差一般定为(0.1-0.15)UN.3. 允许滑差角频率按冲击电流条件得到 设ey为发电机组的允许合闸相角，最大允许滑差为 (2-17) 式中， 、 自动并列装置、断路器的动作误差时间QFceysyttctQFt 决定于发电机的允许最大冲击电流值 ,可由下式求得 (rad) (2-18)ey hmi 28 . 12)(sin2qxqhmeyEXXiard第三节自动并列装置的工作原理第三节自动并列装置的工作原理主要内容：主要内容：并列装置的工作原理（装置的控制逻辑，获得并列所需检测信号的方式获得并列所需检测信号的方式，并列合闸控制原理）一

28、、装置的控制逻辑以恒定越前时间准同期并列装置进行说明，其中的合闸信号控制单元包括：滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号 如Fig.2-12(a)所示为并列装置的控制原理图.。只有在滑差角频率和电压差均符合条件，在tYJ发出合闸信号，越前时间信号才能通过与门成为合闸信号输出。 如图2-12(b)，在一个脉动周期内，必须在越前时间信号到达之前完成频率差和电压差的检测任务，作出是否允许并列合闸的判断。否则进入下一个滑差周期检测并列，当电压差和频率差都符合条件时，就在tYJ发出合闸信号，从而完成并列操作的合闸控制任务。模拟型或微机数字式的自动并列装置都得遵循上述基本原理所阐述的控制逻辑来制订软件框

29、图。二、并列的检测信号前述准同期并列原理时，主要分析了脉动电压的变化规律，阐明了在脉动电压中载有电压差和频率差的信息，并在一定条件下反映相角差的变化规律，可为自动并列装置检测和控制提供所需的信息。脉动电压可由断路器两侧电压互感器二次侧电压测得。(一) 整步电压：模拟式装置产生检测信号的方式。定义：定义：含有同步条件信息的电压，可以用来检查发电机并列时是否满足同步条件。 特点：整步电压含有频差信息、相位差信特点：整步电压含有频差信息、相位差信息和压差信息，整步电压的周期就是滑差息和压差信息，整步电压的周期就是滑差周期，可用于检测频差的大小。周期，可用于检测频差的大小。 作用：实现同步条件检查和产

30、生合闸脉冲。作用：实现同步条件检查和产生合闸脉冲。 分类分类(产生整步电压的方法产生整步电压的方法)： 1正弦型整步电压：正弦型整步电压： 早期准同期并列装置所采用的测量信号。早期准同期并列装置所采用的测量信号。包络线是正弦型的，称为正弦整步电压。包络线是正弦型的，称为正弦整步电压。 分析分析Fig.2-13，电压互感器二次侧电压经整，电压互感器二次侧电压经整流后直流侧的电压波形如流后直流侧的电压波形如Fig2-13(c),所测所测得直流电压反映了脉动电压的幅值。得直流电压反映了脉动电压的幅值。 正弦整步电压的最小值是电压差（如第二节所述）。正弦整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程。 最

31、小值-电压差 周期检测-频率差 随时间变化过程确定合闸时刻-相位差 利用正弦整步电压的最小值检测是否满足电压差利用正弦整步电压的最小值检测是否满足电压差条件，利用正弦整步电压的周期检测是否满足频条件，利用正弦整步电压的周期检测是否满足频率差的条件，利用正弦整步电压随时间变化过程率差的条件，利用正弦整步电压随时间变化过程确定合闸时刻，使相位差满足条件。确定合闸时刻，使相位差满足条件。 当 ，正弦型整步电压如公式（2-19）所示： （2-19） ， 的波形图和图2-7相似。表明：整步电压-相角差，电压差，使得检测时引入了电压的影响，容易造成越前时间信号的时间误差，从而引起合闸误差。因此被线性整步电

32、压的方法代替。XGUU2sin22sin2eZXSZXSZKUtKUUXGUUSZU2线性整步电压 线性整步电压含有频率差、相位差的信息，线性整步电压含有频率差、相位差的信息，但不含有电压差的信息。但不含有电压差的信息。 周期检测-频率差 随时间变化过程确定合闸时刻-相位差 另设专门电路检测压差 利用线性整步电压的周期检测是否满足频利用线性整步电压的周期检测是否满足频率差的条件，利用线性整步电压随时间变率差的条件，利用线性整步电压随时间变化过程确定合闸时刻，使相位差满足条件，化过程确定合闸时刻，使相位差满足条件，但需利用其他方法检查电压差是否满足并但需利用其他方法检查电压差是否满足并列条件，压

33、差检测另设专门电路完成。列条件，压差检测另设专门电路完成。 结合逻辑框图、电路图和各点波形图理解 (1) 半波线性整步电压 a.形成 如Fig.2-15：电路图的原理省略。从逻辑框图(b)图中可看出，经方波变换后在a点电位(反映两电压相量差)的波形如Fig2-15所示，是一系列幅值一定而宽度与相角差有关的矩形波。 相角差=180时，矩形最宽。相角差为0或360时，矩形宽度为0。 0-180，宽度渐增，180-360，宽度渐减。 可见，一系列矩形波宽度的变化，反映了两电压相量相角差e的变化，为并列装置判别相角差提供了检测信息。b.在模拟式自动并列装置中的实现： 图2-16 RC滤波 双形滤波 矩

34、形波-锯齿三角波-理想三角波 （a） (b) (c) 如Fig.2-16(c)所示为线性整步电压与相角差之间的关系可用两个直线方程表示如公式(2-20)所示。常称为三角波整步电压。 和t成线性关系-相角差特性，与压差无关，提高了并列装置的控制性能，被模拟式自动并列装置广泛使用。 Fig2-16(c)是在完全理想的情况下获得的，实际情况偏离理想化直线，使控制合闸时间引入误差。(2)全波线性整步电压： a.形成 结合图2-17，2-18分析。 控制逻辑图如图2-17(b) 方波变换 原始交流-两电压方波-Y点矩形波- 电压波形 LC滤波 -理想平滑三角波形 原理和半波整步电压类似，最大值是半波的2

35、倍，多了一倍矩形脉冲，可通过适当减小滤波器时间常数来改善性能。多用这种。Fig.2-17Fig.2-18。数学表达式如公式(2-21)所示。 (二) 相角差e(t)的实时检测：数字式装置 产生检测信号的方式。 上述线性整步电压e的对应关系从 宽度不等的矩形波经滤波处理后获得的。 结论：矩形波的宽度与并列电源波结论：矩形波的宽度与并列电源波 形的相角差形的相角差e相对应，记录矩形波的宽度相对应，记录矩形波的宽度 即记录相角差的运动轨迹即记录相角差的运动轨迹e（t），其中载），其中载 有除电压幅值外的并列条件信息。作用与有除电压幅值外的并列条件信息。作用与 整步电压相似，数字式装置充分利用整步电压

36、相似，数字式装置充分利用e(t)随时间变化规律的信息，提高了并列装置随时间变化规律的信息，提高了并列装置的合闸控制技术水平。的合闸控制技术水平。 e的测量方案，利用Fig2-20相角差测量的 逻辑图可得到一系列宽度不等的矩形波。 如Fig2-21.所示。通过分析波形可获得并列 所需检测信息，和全波逻辑图不同的是， 全波是利用滤波器电路获得矩形波形的， 而这里是通过CPU计数方式来检测的。 两种类型的装置：实时响应性（并列速度）、准确性（合闸误差）三、并列合闸控制（一）恒定越前时间电子模拟式自动并列装置，用电阻电容作为运算器件，实际电路偏离理想化假设条件，在实际应用中难免引入误差。采用微机型数字

37、式自动并列装置利用较严密的数学模型计算越前时间，符合脉动电压的实际规律，相当准确。1数学模型，求2求出当前计算点的合闸相角差，利用 条件进行判断3e（t）轨迹4错过合闸时机的应对措施。yJyJi)2(（二）频率差检测实施检测的方法：实施检测的方法：(1)在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件。在数字式装置中，利用相角差的轨迹中含有滑差角频率的信息进行检测，符合机组和系统的实际运行情况。(2)直接测量两并列电压频率，求得频率差值以及频率高、低的信息。数字电路测量频率的方法是测量交流信号的周期T。只有在频率差允许的条件下，才进行恒定越前时间的计算。（三）电压差检测在频差和相角差检测电路中，不载有并列点两侧电压幅值的信息，需设置专门电压差检测电路。，同时也必须在恒定越前时间之前作出电压幅值差是否符合并列条件的判断。检测方法：检测方法：（1）直接读入两电压值，然后作计算比较。 用传感器实现较为简单。（2）先直接比较两电压相量的幅值大小，再读入比较结果。第四节第四节 频率差与电压差的调整频率差与电压差的调整本节内容：频差和压差的调整方法本节内容：频差和压差的调整方法一、频率差调整 任务：发电压频率接近系统频率，使频率差满足允许的范围，促成并列的实现。方法：升速/减速 1频率差测量参照第三节数字式频率测量的方法，直接测量两并列电压的频率，判别频差大小。