电力系统自动装置 第2章 同步发电机的自动并列

电力系统自动装置第2章同步发电机的自动并列2.1概述2.1.1

并列的定义及并列操作的重要性为了避免并列操作不当而影响电力系统的安全运行，发电机的同期并列应满足下列两个基本要求：①发电机投入瞬间冲击电流应尽可能小，其最大值及冲击力矩不应超过允许值；②发电机组并入系统后，应尽可能快地进入同步运行状态。2.1.2并列的方式(1)准同期并列(2)自同期并列自同期合闸时最大冲击电流的周期分量Ii·cy可由下式求得

式中

X″d—发电机纵轴次暂态电抗X—系统电抗U—系统电压

发电机母线电压Ug为2.2准同期并列原理2.2.1准同期并列的条件

采用准同期并列的条件为：①待并发电机和系统相序相同；②待并发电机和系统频率相同；③待并发电机电压和并列点的系统侧电压相等；④待并发电机电压和并列点的系统侧电压相位角相等。图2.1

发电机并列示意图

（１）存在电压幅值差

若并列时,发电机角频率ωg等于系统角频率ωx;发电机电压与系统电压相位相等,即相角差δ=0;电压幅值不等,即Ug≠U。这时有相量图如图2.2所示图2.2

电压不等时的相量图(2)存在相角差

图2.3

相位不等时的相量图(3)存在频率差

图2.4

脉动电压

相角差

δ=φg-φ=ωgt-ωxt=±102.2.2脉动电压的分析及恒定越前相位与恒定越前时间的概念(1)脉动电压的分析将us=ug-u=Ugmsin

ωgt-Umsin

ωxt称为脉动电压。若Ugm=Um,此即为只有频率偏差时的情况。Us的相量与波形如图2.4所示,并有

设图2.1(a)中待并发电机电压的瞬间值为

以ωs=ωg-ωx代入式(2.6)中得

脉动电压us的幅值包络线Us含有准同期并列3个条件的信息:电压差、频率差、相位差图2.5

Us=U时的波形1)电压差条件在δ=0时检测Us的大小,若它的值足够小,说明电压差条件满足,反之,电压差不满足要求2)频率差条件因脉动电压Us的滑差角频率ωs=ωg-ωx就是频率差,因此,通过对ωs的检测,就能判别频率差条件是否满足3)相位条件并列断路器主触头能于两电压相位差角δ=0的时刻闭合,则说明满足相位条件(2)恒定越前相角与恒定越前时间的概念在δ=0之前某一恒定角度δyq发出合闸信号,则该同期装置称为恒定越前相角型同期装置,δyq称为恒定越前相角。若在δ=0之前某一恒定时间tyq发出合闸信号,则该同期装置称为恒定越前时间型同期装置,tyq称为恒定越前时间图2.6

不同ωs时,恒定越前相角与恒定越前时间对比图2.2.3自动准同期装置的组成及分类

(1)组成①频率差控制单元②电压差控制单元③合闸控制单元

图2.7

自动准同期基本结构框图

(2)分类1)按自动化程度分类按自动化程度可分为半自动型与全自动型2)按装置中信号处理方式分类①模拟式自动准同期装置②数字式自动准同期装置2.2.4发电厂同期点在发电厂中，凡是可以进行同期并列操作的断路器，都是发电厂的同期点。2.2.5准同期并列参数的计算

(1)确定允许合闸误差角δa·e

(2)确定允许滑差角频率ωs·a

2.3模拟式自动准同期装置2.3.1模拟式自动准同期装置的功能

①能自动检查频率差和电压差，鉴别它们是否满足同期条件；②当待并发电机与系统频率差与电压差大于允许范围时，ＺＺＱ⁃５型装置能自动调整发电机的频率与电压值，使之接近系统频率，且电压差满足要求；③当频率差和电压差满足同期条件时，在两电压矢量重合（δ＝０）之前某一给定时间发出合闸脉冲，实现恒定越前时间自动并列。2.3.2合闸控制部分（１）合闸部分的组成①线性整步电压环节②恒定越前时间环节ａ.频差闭锁环节ｂ.压差闭锁环节图2.8

出口合闸回路逻辑方框图（２）线性整步电压环节（1）全波线性整步电压环节电路及整步电压①整形电路的作用在于将正弦波电压变换成方波图2.9全波线性整步电压电路全波线性整步电压的特点图2.10整步电压电路的波形图全波线性整步电压的特点

（３）恒定越前时间环节

图2.11

恒定越前时间信号形成电路2.3.3频率差检测

2.3.4电压差检测

图2.12

电压差检测原则框图2.3.5其他环节的工作原理

（１）合闸控制单元（２）频率差控制单元

图2.13

逻辑判别频率差方向法控制原理

图2.14

逻辑判别区间确定原理（３）电压差控制单元图2.15电压差控制逻辑框图2.4数字型自动准同期装置

2.4.1模拟式准同期装置存在的问题2.4.2数字式（微机式）自动准同期装置工作原理（１）主机（２）输入输出接口电路（３）输入电路1)并列点参数选择信号2)并列断路器辅助接点信号3)复位信号图2.16

数字式自动准同期装置硬件系统原理框图（４）输出电路①控制信号②报警信号③录波④显示2.4.3软件功能的工作原理

图2.17

频率检测原理框图2)相角差检测

图2.18

相角差检测原理框图及波形图2.19

δe(t)随ωs变化的轨迹(3)并列合闸命令发出的原理

（2.25）（2.26）

(4)微机并列装置的功能

1)能适应电压互感器不同相别与电压值2)应有良好的电压差、频率差控制功能3)确保在δe=0时同步4)应能在第一次出现同期条件时发合闸命令5)应具有低压和高压闭锁功