同步发电机自动并列装置

同步发电机自动并列装置第一页，共二十六页，编辑于2023年，星期二概述电力系统并列操作的作用并列操作发电机并列：未投入系统的空载发电机经调节满足并列条件后经断路器操作投入系统参加并列运行的操作系统并列：已解列为两部分的系统经调节满足并列条件后经断路器进行的操作同步发电机并列操作的基本要求并列瞬间，冲击电流不应超过规定的允许值；并列后，发电机应能迅速进入同步运行，即暂态过程要短。第二页，共二十六页，编辑于2023年，星期二

自动并列装置的作用减轻运行人员的劳动强度提高运行的可靠性和稳定性同步发电机并列操作的方法准同步并列手动准同步并列；自动准同步并列优点：冲击电流小，并网后拉入同步快，不会引起系统电压降低自同步并列优点：并列速度快，但冲击电流大，要短时从系统吸收无功，会引起系统电压短时下降。很少应用。第三页，共二十六页，编辑于2023年，星期二准同步并列条件准同期并列的理想条件待并发电机电压与系统电压的幅值相等;待并发电机频率与系统频率相等;断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零，即δ＝0°。实际上，同时满足三个条件几乎是不可能的，事实上也没有必要。准同期并列的实际条件分析Gich第四页，共二十六页，编辑于2023年，星期二产生的冲击电流为电压差允许值设fG=fs,δ=0，UG≠US且UG>US冲击电流周期分量有效值为Ich＝△U/Xd″与△U成正比。一般冲击电流不允许超过机端短路电流的1/10~1/20，因此，并列时要求电压差值不超过（5～10）％额定电压。相角差允许值设fG=fs,UG＝US＝U，δ≠0°第五页，共二十六页，编辑于2023年，星期二相角差δ（0～180）越大，冲击电流越大；δ＝180°时，出现最大值。为了保证发电机的安全，应在δ接近0°合闸。通常允许的合闸相角差不超过10°，200MW及以上发电机不超过2°～4°。频率允许差设UG＝US＝U，fG≠

fs,以作参考向量，则绕以角速度ωG－ωS旋转。ωG>ωS逆时针旋转；ωG>ωS顺时针旋转；δ从0°～180°～360°变化，电压差、冲击电流也从小～大～小变化。由于fG≠

fs，系统并列时会产生振荡。计及非周期分量，冲击电流最大瞬时值为第六页，共二十六页，编辑于2023年，星期二据运行经验，频率差不宜超过（0.2～0.5）％额定频率，即0.1~0.25Hz。准同期条件的实际条件为待并发电机电压与系统电压的幅值接近相等，其电压差值不超过（5～10）％额定电压；待并发电机电压与系统电压间的相角差在并列瞬间接近于零，相角差δ不应大于10°；待并发电机频率与系统频率接近相等，其频率差不宜超过（0.2～0.5）％额定频率。合闸脉冲命令的发出发电机电压和频率与系统接近相等时，尽量使并列合第七页，共二十六页，编辑于2023年，星期二 闸时（即断路器主触头闭合瞬间）相角差为0。由于从合闸脉冲发出，到断路器主触头闭合，要经历一段时间，所以要求提前发出合闸脉冲，这一提前的时间叫“导前时间’，用δle表示，应为发出合闸脉冲到断路器主触头闭合时中间所有元件的动作之和。为使δle不随压差、频差变化，为固定数值，也就是说“恒定导前时间’。自动准同步装置的功能自动检测待并发电机与系统之间的压差、频差，满足准同步要求时，自动发出合闸脉冲，使断路器主触头闭合瞬间）相角差为0。第八页，共二十六页，编辑于2023年，星期二压差或频差不满足要求时，能自动闭锁合闸脉冲，同时检测压差和频差的方向进行调整，加快并列过程。整步电压包含同步条件信息的电压正弦整步电压设uG＝UGmsinωGt，us＝Usmsinωst则滑差电压（发电机并列前，并列断路器两端电压）ud＝uG－us＝UGmsinωGt－Usmsinωst若UGm＝Usm＝Um，则第九页，共二十六页，编辑于2023年，星期二ud＝Um（sinωGt－sinωst）=2Umsin[(ωG－ωs)t/2]cos[(ωG＋ωs)t/2]是一个幅值随sin[(ωG－ωs)t/2]变化，频率为（ωG＋ωs)/2的交变电压。正弦整步电压usy：滑差电压的正半包络线usy=2Um|sin[(ωG－ωs)t/2]|=2Um|sin(ωdt/2)|=2Um|sinδ/2|滑差周期Td=2π/|ωd|=1/|fG－fs|=1/|fd|特点：整步电压周期与频差绝对值成反比，反映频差大小；第十页，共二十六页，编辑于2023年，星期二整步电压最低点反映电压差的大小；δ＝0°时，整步电压出现最小值；δ＝180°整步电压出现最大值，整步电压的大小反映了相角差大小。第十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期二线性整步电压第十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期二特点：δ＝0°时，usy出现最大值；δ＝180°整步电压出现最小值，usy的大小反映了相角差大小。usy的斜率与频差绝对值成正比，反映了频差的大小。线性整步电压的电压波形、顶值电压与us、uG幅值无关，不包含电压差信息。第十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期二ZZQ-5装置整体介绍第十四页，共二十六页，编辑于2023年，星期二微机自动并列装置概述模拟型缺点：一个滑差周期检测一次，有时并列过程太长恒定导前时间内滑差是不变的常数，即匀速准则，可能引起较大的冲击电流。参数保护导致误差大，影响系统运行的可靠性微机型：高速运算和逻辑判断能力，可以每周（0.02s)计算一次；可以采用较为精确的计算公式，考虑δ加速运动；并列速度快，装置技术性能好。实现自检功能，提高装置的可靠性。第十五页，共二十六页，编辑于2023年，星期二微机自动准同步装置同步条件的检测原理电压检测 交流电压变送器把交流电压u变成直流U，经A/D送入cpu变为对应的数字量DG、DS。设允许电压偏差ΔUSET对应的数字量为DΔU,当|DS－DG|>DΔU时，不允许合闸信号输出；否则允许合闸信号输出。DS>

DG输出升压信号，DS<DG输出降压信号。第十六页，共二十六页，编辑于2023年，星期二频率测量 交流信号转换成方波，经二分频后进入可编程定时器计数，交流信号频率为f=fc/N。把频率差的绝对值和允许的频差进行比较，作出是否允许并列的判断。按发电机频率高于或低于系统频率输出减速或增速信号（在δ[0～180°]区间内按频差大小调节）。第十七页，共二十六页，编辑于2023年，星期二导前时间检测相角差测量第十八页，共二十六页，编辑于2023年，星期二 矩形波的宽度τi与相角差δi对应。（系统电压方波的宽度τs为已知）δi=(τi/τs)π（τi≥τi－1，0<δ≤π）δi=【2π－(τi/τs)π】＝（2－τi/τs)π(τi≤τi－1，π≤δ≤2π）Cpu从定时器读入τi

和τs的值，每一工频周期计算一次，记录δi的轨迹。第十九页，共二十六页，编辑于2023年，星期二计及加速度时导前时间相角计算δle=ωditle+(1/2)(Δωdi/Δt)tle

2ωdi=Δδi/Δt=(δi－δi-1)/(2τs)tle=ton.QF+tcΔωdi/Δt=(ωdi－ωdi-n)/(2nτs)（式中因两计算点间ωd变化很小）比较|2π－δi－δle|≤ε是否成立，若成立，则给出合闸信号。若|2π－δi－δle|>ε且2π－δi>δle,则继续进行下一点运算，直到满足条件为止。第二十页，共二十六页，编辑于2023年，星期二微机自动准同步装置的构成第二十一页，共二十六页，编辑于2023年，星期二单片机系统 包括微处理器cpu、EPROM、E2PROM、RAM、定时器及输入输出接口（可编程并行接口）。整定值存放在E2PROM中。Cpu执行EPROM中的程序，对数据采集系统输入至RAM的原始数据分析处理，完成各种保护功能。频差、相角差鉴别电路鉴别频差是否符合准同步并列条件，并作为发电机调速的依据；计算理想导前合闸角，不断搜索相角差等于合闸角的时机，发出合闸命令，使待并发电机正好在δ＝0°时并入系统。第二十二页，共二十六页，编辑于2023年，星期二电压差鉴别电路 整定压差和鉴别电压差的大小、极性，对励磁调节器进行均压控制。输入电路 并列点两侧的电压和开关量信号（并列点选择、断路器辅助触点（实测断路器合闸时间）、远方复位信号、面板的按键和拨轮开关）。输出电路控制类：均频、均压、合闸。信号类：指示装置异常及电源消失报警。第二十三页，共二十六页，编辑于2023年，星期二录波类：对反映同步过程的电量如脉动电压和合闸接触器触点进行录波。显示类：监视装置工况、实时参数、整定值及