1、第一章第一章 同步發電機的自動并列同步發電機的自動并列電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理主要內容主要內容同步發電機自動并列的條件和原則同步發電機自動并列的條件和原則1.準同期自動并列的分析準同期自動并列的分析2.準同期自動并列裝置的實現原理準同期自動并列裝置的實現原理3.頻差壓差調節的方法數字型并列裝置頻差壓差調節的方法數字型并列裝置4.電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理電路示意圖GGUXUDL第一節 概 述 一 并列操作的意義一臺發電機組在未投入系統運行之前，它的電壓與并列母線電壓的狀態量往往不等，須對待并發電機組進行適當的調節，使之符合并列條件, 并將斷路器DL合閘作并網運行的

2、一系列操作稱為并列操作。GUxU電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理并列操作的重要性并列操作的重要性:(1) 操作頻繁操作頻繁(2) 不恰當操作后果嚴重（大型機組）不恰當操作后果嚴重（大型機組）電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理1 母線電壓的狀態量母線電壓瞬時值: ftUtUumm2sinsin幅值 頻率 相角a)斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小、其瞬時最大值一般不超過l一2倍的額定電流。 b)發電機組并入電網后，應能迅速進入同步運行狀態其暫態過程要短，以減小對電力系統的擾動。 2 2 同步發電機組并列時應遵循的原則同步發電機組并列時應遵循的原

3、則：GGUXUDL自同期準同期 3 3 并列方法并列方法電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理自同期并列 自同期并列操作自同期并列操作是將一臺未加勵磁電流的發電機組升速到接近于電網頻率，滑差角頻率不超過允許值，且機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DL，接著立刻合上勵磁開關KE，給轉子加上勵磁電流，在發電機電動勢逐漸增長的過程中，由電力系統將并列的發電機組拉入同步運行。 KEUEXUDLGXxGUSystem電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理SEGEUQFXXXU發電機的并列方法發電機的并列方法1.準同期并列：嚴格按照發電機理想并列條件進行并列。準同期并列：嚴格按照發

4、電機理想并列條件進行并列。2.自同期并列：自同期并列：發電機事先發電機事先未經未經勵磁。將轉子提到接近同步轉速。勵磁。將轉子提到接近同步轉速。此法適用于小型機。此法適用于小型機。優點：快速、方便；控制簡單。優點：快速、方便；控制簡單。缺點：沖擊電流大；缺點：沖擊電流大；引起系統電壓突降；應用受限。引起系統電壓突降；應用受限。XdXhXXUI 電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 引起沖擊電流；引起沖擊電流； 發電機母線電壓瞬時下降對其它用電設備發電機母線電壓瞬時下降對其它用電設備的正常工作將產生影響。的正常工作將產生影響。 三缺點：XdXhXXUIdXdXGXXXUU 控制操作非常簡單，在

5、電力系統發生事故、控制操作非常簡單，在電力系統發生事故、頻率波動較大的情況下，應用自同期并列可頻率波動較大的情況下，應用自同期并列可以迅速把備用機組投入電網運行。以迅速把備用機組投入電網運行。二優點：電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理發電機G電壓系統電壓兩者的電壓差稱為滑差電壓二、準同期并列v發電機準同期并列條件的分析發電機準同期并列條件的分析XUABGUQF0SUGUXUGXeQFSUXUGUXXGXGEXE)sin(1tUUGmGG)sin(2tUUXmXX)sin()sin(21tUtUUUUXmXGmGXGS電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 發電機并列的理想條件發電機并列

6、的理想條件0exGxGffUU并列斷路器兩側電源電壓的三個狀態量全部相等。123電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理發電機準同步并列的實用條件：發電機準同步并列的實用條件：(1)待并發電機與系統電壓幅值接近相等，電壓差待并發電機與系統電壓幅值接近相等，電壓差不應超過額定電壓的不應超過額定電壓的5%10%。(2)在斷路器合閘瞬間，待并發電機電壓與系統電在斷路器合閘瞬間，待并發電機電壓與系統電壓的相位差應接近零，誤差不應大于壓的相位差應接近零，誤差不應大于5。(3)待并發電機電壓與系統電壓的頻率應接近相等，待并發電機電壓與系統電壓的頻率應接近相等，頻率差不應超過額定頻率的頻率差不應超過額定頻率

7、的0.2%0.5%。電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 電壓幅值差 設 ，頻率與相角相等。 此時沖擊電流 ，主要為無功分量無功分量。 最大值 相角差 設 ，頻率與電壓相等。 此時沖擊電流 ， 較小時，主要為有功分量有功分量。 發電機并列時偏離理想條件所引起的后果mXmGUUxdmXmGhXXUUI hhmIi 28 . 100XG2sin2exqqhXXEI e電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 發電機并列時偏離理想條件所引起的后果發電機并列時偏離理想條件所引起的后果(一) 電壓幅值差 0eXGXGffUUhhmXdXGhIiXXUUI28 . 1沖擊電流的有效值:沖擊電流最大瞬時

8、值: GUxUhI電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理（二） 合閘相角差 0eXGXGffUUhhmeXqqeXqGhIiXXEXXUI28 . 12sin22sin2eGUxUSUhI電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理（三） 頻率不相等 SSSXGSseGSGXGGsXGXGGsXXGGsfTtUuUtUtUUttUutUtUu212cos2sin22sin22sin22cos2sin20sinsin2121滑差角頻率滑差頻率 脈動周期 脈動電壓脈動電壓: :假定:脈動電壓的幅值脈動電壓的幅值: :UsusTstXUsUGU2tX1tGeXGXGffUU,電力系統電力系統自動裝置原

9、理自動裝置原理 頻率差頻率差脈動電壓的表現形式脈動電壓的表現形式 設設 ，電壓，電壓的幅值的幅值相等。相等。 脈動電壓XG2sincos22GxGxsmGuUtt脈動電壓幅值SUcos2GxssuUt滑差頻率脈動周期SXGSf2SSSfT21電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理脈動電壓脈動電壓 相量圖 波形圖 電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 并列的同步過程1)ab, GX , 減速2)b點, G=X3)b a o, GX , 減速4)o c, GsY ssYusLt-Uzdt放大器輸入電壓t放大器輸出電壓tuht電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理由于線性整步電壓中不載有并列

10、點兩側電壓幅值的信息，所以它就無法作為電壓差的檢測。3 電壓差檢測zdABzdABzdABDUUUUUUUD點電位為正, 發閉鎖信號D點電位為負, 發合閘信號電平檢測uxuGDUABUzdUxUGAB+電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理自動并列裝置的基本原理自動并列裝置的基本原理（二）頻差檢測 都要受到限制。 可采用電壓頻率測量法（ ） 求得。（三）電壓差檢測 a、直接讀入法：采用交流采樣 A/D CPU b、直接比較法：例圖2-25（b）、siNffCtsi/電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理第四節第四節 頻率差與電壓差的調整頻率差與電壓差的調整v 頻率差控制頻率差控制 頻率差檢

11、測ZXGfffZXGfff發調速脈沖，不進行越前時間合閘控制計算。不發調速脈沖，進行越前時間合閘控制計算。XGffXGff輸出減速脈沖信號輸出加速脈沖信號調節量控制v電壓差調整電壓差調整電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理頻率差控制單元的任務是將待并發電機的頻率調整到接近于電網頻率，使頻率差趨向并列條件允許的范圍，以促成并列的實現。如果待并發電機的頻率低于電網頻率，則要求發電機升速，發升速脈沖。反之，應發減速脈沖。 頻率差控制 頻率差控制單元頻率差方向測量環節頻率調整執行環節v相位差鑒別法v邏輯判別法電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理1 相位差鑒別法 fGfxuGuxuGux2ux1

12、一 頻率差方向測量環節電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理S1S2D2D1與門A1與門A2usL1usL2降速升速SG1SG2usL2usL1tD2 and SG1能同時出現高電平A2發出升速脈沖fG0s0ee電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理UGUXttUGUGUXUXtttt電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理倒相微分與門雙穩倒相微分與門UXUGUGUX降速升速UGUGUXUXtttt電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理二 頻率調整執行環節倒相微分與門電平檢測脈沖形成與門雙穩與門倒相微分與門UXUGUGUX降速脈沖升速脈沖脈沖展寬減速繼電器脈沖展寬升速繼電器USLUsL-

13、0tt電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理第五節第五節 微機型并列裝置的組成微機型并列裝置的組成v 概述概述v 硬件電路硬件電路v 軟件軟件 主機 輸入/輸出 過程通道 人機電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理輸入輸出接口電路主機第五節 數字型并列裝置組成CPURAM定時/計數A/DROM接口I/O并行接口顯示鍵盤調速調壓合閘電壓變換uxuG/輸入通道輸出通道一 硬件電路電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理 交流電壓幅值測量 頻率測量 相角差測量1) 主機2) 輸入輸出接口電路3) 輸出通道4) 輸入通道電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理A/D交流電壓變送器CPUu交流電壓幅值測量電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理降壓濾波整型二分頻定時記數CPU頻率測量NffNfTcc1UtUt電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理異或門電壓變換整形方波電壓變換整形方波定時/計數CPUuxuG相角差測量電力系統電力系統自動裝置原理自動裝置原理二軟件部分 電壓檢測 頻率檢測 越前時間檢測GxGxUGxUGxDDDDDDDDDD合閘信號 升壓信號降壓信號x