1、 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期1 2同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則1.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析2.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理3.一、一、并列操作的基本概念電力系統(tǒng)運(yùn)行中，任一母線電壓瞬時(shí)值可表示為 式中: Um 電壓幅值 電壓的角速度 初相角3)sin(tUum并列操作如圖所示，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組在投入系統(tǒng)之前，它的電壓與并列母線電壓的狀態(tài)往往不等，須對(duì)待并發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之符合并列條件后才允許斷路器合閘作并網(wǎng)運(yùn)行。 這一系列操作稱(chēng)為并列操作。 4檢測(cè)調(diào)整并網(wǎng)并列操作的重要性并列操作的重要性:5 同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)遵循的原則：同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)遵循的原則：(1) 操作頻繁(2)

2、不恰當(dāng)操作后果嚴(yán)重（大型機(jī)組）6并列方法分類(lèi)并列方法分類(lèi):(1) 準(zhǔn)同期并列：（一般采用） If合閘暫態(tài)同步過(guò)程：發(fā)電機(jī)在并列合閘前已加勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、相位分別與并列點(diǎn)系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。優(yōu)點(diǎn)：是沖擊電流小；不足：并列時(shí)間較長(zhǎng)且操作復(fù)雜。(2) 自同期并列： 無(wú)IfUN合閘加If暫態(tài)同步過(guò)程：將未加勵(lì)磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，隨后給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、同步力矩的作用下將發(fā)電機(jī)拉入同步，完成并列操作。優(yōu)點(diǎn)：并列時(shí)間短且操作簡(jiǎn)單。不足：從系統(tǒng)中吸收無(wú)功而造成系統(tǒng)電壓下降，產(chǎn)生沖擊電流。7 發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件的

3、分析發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件的分析發(fā)電機(jī)G電壓系統(tǒng)電壓兩者的電壓差稱(chēng)為滑差電壓XUABGUQF0SUGUXUGXeQFSUXUGUXXGXGEXE)sin(1tUUGmGG)sin(2tUUXmXX)sin()sin(21tUtUUUUXmXGmGXGS8 發(fā)電機(jī)并列的理想條件0exGxGffUU并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個(gè)狀態(tài)量全部相等。1239發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果 電壓幅值差 設(shè) ，頻率與相角相等。 此時(shí)沖擊電流 ，主要為無(wú)功分量無(wú)功分量。 最大值 相角差 設(shè) ，頻率與電壓相等。 此時(shí)沖擊電流 ， 較小時(shí)，主要為有功分量有功分量。 mXmGUUxdmXmGhXXUUI hhmI

4、i 28 . 100XG2sin2exqqhXXEI 下面分析如果同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果。 101 1、電壓幅值差、電壓幅值差 并列時(shí)的電壓相量如圖所示 。沖擊電流主要為無(wú)功電流分量。沖擊電流的電動(dòng)力對(duì)發(fā)電機(jī)繞組產(chǎn)生影響，由于定子繞組端部的機(jī)械強(qiáng)度最弱，所以須特別注意對(duì)它所造成的危害。由于并列操作為正常運(yùn)行操作，沖擊電流最大瞬時(shí)值限制在12倍額定電流以下為宜。2、合閘瞬間存在相角差。、合閘瞬間存在相角差。當(dāng)相角差較小時(shí)，這種沖擊電流主要為有功電流分量，說(shuō)明合閘后發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間立刻交換有功功率，使機(jī)組聯(lián)軸受到突然沖擊，這對(duì)機(jī)組和電網(wǎng)運(yùn)行都是不利的。為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，一般將

5、有功沖擊電流限制在較小數(shù)值。 0SUGUXUGXe11 頻率不相等 SSSXGSseGSGXGGsXGXGGsXXGGsfTtUuUtUtUUttUutUtUu212cos2sin22sin22sin22cos2sin20sinsin2121滑差角頻率滑差頻率 脈動(dòng)周期 脈動(dòng)電壓:假定:脈動(dòng)電壓的幅值:UsusTstXUsUGU2tX1tGeXGXGffUU,12頻率不相等頻率不相等 設(shè)并列合閘時(shí)，電壓幅值相等；頻率不相等。斷路器兩側(cè)電壓相量如圖所示。這時(shí)斷路器DL兩側(cè)電壓差為脈動(dòng)電壓。其大小如公式所示。脈動(dòng)電壓波形可以看成是幅值為US，頻率接近于工頻的交流電壓波形。 由此可見(jiàn)，us為正弦脈動(dòng)

6、波，其最大幅值為2UG(或2Ux)。us的瞬時(shí)值波形如圖所示。如設(shè)想系統(tǒng)電壓Ux固定，而待并發(fā)電機(jī)的電壓UG以滑差角頻率s對(duì)Ux轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)相角差e從0到變動(dòng)時(shí)， us的幅值相應(yīng)地從零變到最大值2UG，當(dāng)e從到2變動(dòng)(重合)時(shí)， us的幅值又從最大值回到零。轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間為脈動(dòng)周期Ts。脈動(dòng)電壓周期、滑差頻率和滑差角頻率都可用來(lái)表示待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率之間相差的程度。相角差是時(shí)間的函數(shù)，所以并列時(shí)合閘相角差與發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)間有關(guān)。如果發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)間不恰當(dāng)，就有可能在相角差較大時(shí)合閘，以致引起較大的沖擊電流。同時(shí)也可看到，如果發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)間恰當(dāng)，就有可能在兩電壓重合的時(shí)間合閘，從而使

7、沖擊電流等于零。還需指出，如果頻率差較大，即使合閘時(shí)的相角差很小，滿足要求，但這時(shí)待并發(fā)電機(jī)需經(jīng)歷一個(gè)很長(zhǎng)的暫態(tài)過(guò)程才能進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)甚至失步，因而也是不允許的。 三、自同期并列 13 自同期并列操作是將一臺(tái)未加勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)組升速到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻率不超過(guò)允許值，且機(jī)組的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并列斷路器，接著立刻合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)KE，給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，在發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)逐漸增長(zhǎng)的過(guò)程中，由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機(jī)組拉入同步運(yùn)行。 KEUEXUQFGXxGUSystem14 引起沖擊電流； 發(fā)電機(jī)母線電壓瞬時(shí)下降對(duì)其它用電設(shè)備的正常工作將產(chǎn)生影響。 缺點(diǎn)：XdXhX

8、XUIdXdXGXXXUU 控制操作非常簡(jiǎn)單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、頻率波動(dòng)較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可以迅速把備用機(jī)組投入電網(wǎng)運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)同期并列的基本原理15v 一、脈動(dòng)電壓一、脈動(dòng)電壓0SU1ST2STt1S2SXGUUXGUU16脈動(dòng)電壓的幅值US2sin2tUUUUSXSXGTs1Ts2tUstUUUUUUUSXGXGSXGcos222ttSS0XGSXGSUUUUUUTs1Ts2XGUU XGUU tUsminSXGUUUSSSTf211電壓幅值差 2頻率差3合閘相角差的控制考慮到斷路器操作機(jī)構(gòu)和合閘回路控制電器的固有動(dòng)作時(shí)間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合間信號(hào)。 US中載有的

9、準(zhǔn)同期并列所需檢測(cè)的信息 17v 二、準(zhǔn)同期并列裝置二、準(zhǔn)同期并列裝置并列裝置的構(gòu)成 自動(dòng)化程度一般分為頻率差控制單元電壓差控制單元合閘信號(hào)控制單元半自動(dòng)全自動(dòng)18自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置 三個(gè)控制單元(1) 檢測(cè)電壓間的滑差角頻率, 且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速, 使發(fā)電機(jī)的頻率接近于系統(tǒng)頻率。(2) 檢測(cè)電壓值差, 且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓, 使兩電壓的差值小于規(guī)定允許值。(3)檢查并列條件, 條件滿足時(shí)發(fā)出合閘信號(hào)。 電源G升速 減速升壓 降壓并列斷路器合閘頻率差控制單元電壓差控制單元合閘信號(hào)控制單元與門(mén)提前量信號(hào)形成電壓差允許頻率差允許合閘信號(hào)19三、準(zhǔn)同期并列合閘信號(hào)的控制邏輯三、準(zhǔn)同期并列合閘信號(hào)的控制

10、邏輯 （一）恒定越前相角準(zhǔn)同期（一）恒定越前相角準(zhǔn)同期 提前量信號(hào)取某一恒定相角 。 斷路器的合閘時(shí)間為 。同期裝置動(dòng)作時(shí)間為 。YJQFtCtCQFttttsyYJ0常數(shù)最佳滑差角頻率0SUtt1s02systtAU321sss3s0sys0sys0sys過(guò)零后合閘過(guò)零時(shí)合閘過(guò)零前合閘20（二）恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期（二）恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期 提前量信號(hào)取恒定時(shí)間提前量信號(hào)取恒定時(shí)間常數(shù)CQFttt0SUt1s02syst321sss3stt 理論上可以完全無(wú)沖擊，但是動(dòng)作時(shí)間存在誤差，設(shè) 為允許合閘相角。CQFttttSey所以，還是要限制Sey21邏輯關(guān)系滿足即可以合閘。必須在 之前判定完畢。

11、v 合閘信號(hào)控制單元合閘信號(hào)控制單元裝置的控制邏輯裝置的控制邏輯YJt越前時(shí)間信號(hào)電壓差不允許滑差不允許與門(mén)或非門(mén)合閘信號(hào)電壓差、頻率差判別區(qū)SUtYJtst22四、信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)四、信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)模擬方案：模擬方案：電壓信號(hào)的變換、比較等電路實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的變換、比較等電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字方案：數(shù)字方案：CPU采樣、脈沖計(jì)數(shù)、計(jì)算分析采樣、脈沖計(jì)數(shù)、計(jì)算分析（*）23正弦整步電壓法采用 與 直接做差，得到正弦性的包絡(luò)線來(lái)判別。誤差較大。v 一、模擬方案一、模擬方案GU兩種方法應(yīng)用于模擬式并列裝置中，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。線性整步電壓法XU采用三角波（線性）的整步電壓。不考慮電壓差，只考慮相角差。精度較好。24（一

12、）利用正弦整步電壓(脈動(dòng)電壓的幅值)作測(cè)量信號(hào)的并列檢測(cè)方法脈動(dòng)電壓的幅值Us相角差電壓差越前時(shí)間信號(hào)頻差檢測(cè)合閘誤差影響線性整步電壓的方法(相角差的特性)Ts1Ts2tUs Ts1Ts2XGUU XGUU tUs GUs uxuG25（二） 線性整步電壓的產(chǎn)生半波線性整步電壓 全波線性整步電壓261 半波線性整步電壓 VT1基極 VT2基極 a + + - + - - - + - - - +27ux2uuG2t半波線性整步采用濾波器，把高次諧波濾掉，獲得較為平滑的特性。但濾波器的時(shí)間常數(shù)將會(huì)影響其相移。全波線性整步電壓線路可以提高矩形的密度，從而減小濾波器的時(shí)間常數(shù)，進(jìn)一步改善它的性能。 u

13、dt0 2ubtesLmsLmsLesLmsLUUuUu220ee0 2e : 0, 矩形e : 2, 矩形uat0 2282 全波線性整步電壓 uG正VT1導(dǎo)通A低ux正VT2導(dǎo)通B低A高B高Y高A低B低29uGuAtuxuBtuAuBtuYtesLmsLesLmsLUuUuee00t- 0 2 usL30v （三）相角差（三）相角差 原理：矩形波的寬度（變化）與 相對(duì)應(yīng)。在數(shù)字式準(zhǔn)同期裝置中采用。 分析：假設(shè)系統(tǒng)頻率為額定值50Hz，待并發(fā)電機(jī)頻率低于50Hz。)(te)(te1,2iixii計(jì)算公式：三角形上升邊三角形下降邊1,iixii312. 頻率差頻率差線性整步電壓也可用于頻率差的檢測(cè)32 頻率差和相角差檢測(cè)電路中，不載有并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值的信息，所以需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的電壓差檢測(cè)電路。方法直接讀入并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值，然后計(jì)算差值。3. 電壓差電壓差（1）直接交流采樣；（2）使用傳感器芯片；33二、數(shù)字型并列裝置組成 交流電壓幅值測(cè)量 頻率測(cè)量 相角差測(cè)量主機(jī)輸入輸出接口電路輸出通道輸入通道34輸入輸出接口電路主機(jī)CPURAM定時(shí)/計(jì)數(shù)A/DROM接口I/O并行接口顯示鍵盤(pán)調(diào)速調(diào)壓合閘電壓變換uxuG/輸入通道輸出通道35 頻率差調(diào)整頻率差調(diào)整任務(wù)：將待并發(fā)電機(jī)的