同步发电机的自动并列

1、North China Electric Power University第二讲 同步发电机的自动并列主讲人：李岩松North China Electric Power Universitypage22022-6-12二、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

2、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。SUNorth China Electric Power Universitypage32022-6-121 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XUGUSUGXj2tX1tGe（1）QF两侧电压相量幅值相等两侧电压相量幅值相等tUuXGSS2cos2sin22sin2tUtU

3、USmXSmGS可以得到脉动电压：可以得到脉动电压：S1S2ST1ST2SUtNorth China Electric Power Universitypage42022-6-121 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：S1S2ST1ST2SUtmXmGUUmXmGUU0tSmXmGSUUUtSmXmGSUUUNorth China Electric Power Universitypage52022-6-

4、121 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。North C

5、hina Electric Power Universitypage62022-6-122 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。North Ch

6、ina Electric Power Universitypage72022-6-122 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：GUXUSUSfSSSf2 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

7、 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。STNorth China Electric Power Universitypage82022-6-122 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

8、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North China Electric Power Universitypage92022-6-122 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

9、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。North China Electric Power Universitypage102022-6-123 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：QFcYJtttNXGUUU1

10、5. 01 . 0QFceysyttqXqhmeyEXXi 28 . 12arcsin2hhmIi 28 . 12sin2eXqqhXXEI North China Electric Power Universitypage112022-6-12三、自动并列装置的工作原理三、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 cXUGUNorth China Electric Power Univer

11、sitypage122022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 1 整步电压整步电压GbTVGTVXGUXUQFSUSZU正旋型整步电压正旋型整步电压2sin22sin2eZXsZXsZKUtKUU正旋型整步电压是相角差和电压差值有关正旋型整步电压是相角差和电压差值有关线性整步电压线性整步电压North China Electric Power Universitypage132022-6-121 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

12、整步电压半波线性整步电压North China Electric Power Universitypage142022-6-121 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North China Electric Power Universitypage152022-6-121 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

13、电路a ab b1XU2GU理想波形理想波形esLmsLUUe0esLmsLmsLmUUU 22e 线性整步电压只反映发电线性整步电压只反映发电机和系统电压间的相角差特机和系统电压间的相角差特性，与他们的电压幅值无关。性，与他们的电压幅值无关。滤波器时间常数影响相移滤波器时间常数影响相移North China Electric Power Universitypage162022-6-121 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North C

14、hina Electric Power Universitypage172022-6-121 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North China Electric Power Universitypage182022-6-121 并列的检测信号并列的检

15、测信号 2 相角差相角差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。XiiXii21ii1iiNorth China Electric Power Universitypage192022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 3 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

16、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。North China Electric Power Universitypage202022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 3 恒定越

17、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，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i1iX2DCtNorth China Electr

18、ic Power Universitypage212022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 3 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North China Electric Power Universitypage222022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 4 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

19、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NffcNorth China Electric Power Universitypage232022-6-121 并列的检测信号并列的检测信号 5 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North China Electric Power Universitypage242022-6-122 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

20、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North China Electric Power Universitypage252022-6-123 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

21、时间与频率差成比例North China Electric Power Universitypage262022-6-123 频率差频率差/电压差调整电压差调整电压差调节电压差调节的任务：的任务： 将待并发电机电压值自动调整到接近于电网电压，将待并发电机电压值自动调整到接近于电网电压，使电压差满足并列允许条件，促成并列的实现。使电压差满足并列允许条件，促成并列的实现。电电压压差差调调节节电压差测量电压差测量调节量控制调节量控制setUUsetUU不调节不调节调节调节North China Electric Power Universitypage272022-6-12四、微机型并列装置四、微机型并列装置 数字型自动并列装置可以进行数字型自动并列