1、第第1 1章章 發電機的自動并列發電機的自動并列第第1章章 發電機的自動并列發電機的自動并列并列操作何時進行？并列操作何時進行？正常負荷發生變化時正常負荷發生變化時當電力系統發生事故時當電力系統發生事故時并列操作每天都在進行！并列操作每天都在進行！并列不當還會產生嚴重的后果！并列不當還會產生嚴重的后果！第第1章章 發電機的自動并列發電機的自動并列第一節第一節 概概 述述一、一、 并列操作的意義并列操作的意義 1 1、并列的概念：、并列的概念： 將一臺發電機投入電力系統并列運行的操作，稱將一臺發電機投入電力系統并列運行的操作，稱并列操作并列操作。發電機的并列操作又稱為發電機的并列操作又稱為“并車

2、并車”、“并網并網”、“同同期期”。第一節第一節 概概 述述 2 2、對并列操作的基本要求：、對并列操作的基本要求：（1 1）并列斷路器合閘時，）并列斷路器合閘時，沖擊電流沖擊電流應盡可能的小，其瞬時最大應盡可能的小，其瞬時最大值不宜超過值不宜超過1212倍的額定電流。倍的額定電流。（2 2）發電機組并入電網后，應能迅速進入同步運行狀態，進入）發電機組并入電網后，應能迅速進入同步運行狀態，進入同步運行的暫態過程要短，以減少對電力系統的擾動。同步運行的暫態過程要短，以減少對電力系統的擾動。 準同期并列（一般采用）準同期并列（一般采用）自同期并列（很少采用）自同期并列（很少采用）3 3、并列操作的

3、兩種方式、并列操作的兩種方式并列合閘時流過并列合閘時流過斷路器主觸頭的斷路器主觸頭的電流電流3 3、并列操作的方式、并列操作的方式（1 1）準同期并列的概念：）準同期并列的概念： 發電機發電機在并列在并列合閘前合閘前已勵磁已勵磁，當發電機頻率、電壓相角、電，當發電機頻率、電壓相角、電壓大小分別和并列點處系統側的頻率、電壓相角、電壓大小壓大小分別和并列點處系統側的頻率、電壓相角、電壓大小接近相等時，將發電機斷路器合閘，完成并列操作，這種方接近相等時，將發電機斷路器合閘，完成并列操作，這種方式稱為準同期。式稱為準同期。GXXXU.DL系統系統KMCK MCRZ（2 2）自同期并列的概念：）自同期并

4、列的概念： 將一臺將一臺未加勵磁未加勵磁的發電機組升速到接近于電網頻率，在滑的發電機組升速到接近于電網頻率，在滑差角頻率不超過允許值，機組的加速度小于某一給定值的條件差角頻率不超過允許值，機組的加速度小于某一給定值的條件下，下，先合并列斷路器先合并列斷路器QFQF，接著合勵磁開關，接著合勵磁開關，給轉子加勵磁電流，給轉子加勵磁電流，在發電機電勢逐步增長的過程中，由電力系統將并列機組拉入在發電機電勢逐步增長的過程中，由電力系統將并列機組拉入同步運行。同步運行。3 3、并列操作的方式、并列操作的方式GXXXU.DL系統系統KMCK MCRZ第一節第一節 概概 述述二、準同期并列二、準同期并列 設待

5、并發電機組設待并發電機組G G已經加上了勵磁電流，其端電壓為已經加上了勵磁電流，其端電壓為U UG G， QFQF為并列斷路器，系統的電壓為為并列斷路器，系統的電壓為U UX X，如圖，如圖(a)(a)所示。所示。 調節調節U UG G的狀態參數使之符合并列條件。的狀態參數使之符合并列條件。sin()muUt準同期并列的電路示意圖準同期并列的電路示意圖準同期并列的相量圖準同期并列的相量圖（）準同期并列的理想條件（）準同期并列的理想條件(1) f(1) fG G=f=fX X 待并發電機頻率與系統頻率相等，即滑差待并發電機頻率與系統頻率相等，即滑差( (頻差頻差) )為零；為零；(2) U(2)

6、 UG G=U=UX X 待并發電機電壓與系統電壓的幅值相等，即壓差為零；待并發電機電壓與系統電壓的幅值相等，即壓差為零；(3)(3)e e=0 =0 斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發電機電壓與系統電斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發電機電壓與系統電壓間的瞬時相角差為零。壓間的瞬時相角差為零。sin()muUt0U-UUXGS三個條件很難同時滿足三個條件很難同時滿足! !分析機組并列時偏離理想條件所引起的后果分析機組并列時偏離理想條件所引起的后果第一節第一節 概概 述述q沖擊電流沖擊電流mMhIKI mmmMhIIIKI55. 228 . 12.max.概念：在短路后約半個周波（概念：在短路后約半個周波

7、（0.010.01秒）時將出現短路秒）時將出現短路 電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。計算公式計算公式： ，KM-沖擊系數，發電機端取1.8； 沖擊電流有效值 ，Ih.max-沖擊電流最大值。物理意義物理意義：它會產生很大的電動力（在電氣設備中產生的電動力與其平方成正比），其大小可用來校驗電工設備在發生短路時機械應力的動穩定性。mI（二）并列誤差對并列的影響（二）并列誤差對并列的影響1. 電壓幅值差對并列的影響電壓幅值差對并列的影響頻率頻率fG=fX相角差相角差e=0幅值幅值UGUX（1）并列操作時條件）并列操作時條件（2）向量圖）向量圖sin()muUt1 1、

8、 電壓幅值差對并列的影響電壓幅值差對并列的影響（3 3）產生的沖擊電流）產生的沖擊電流X dX d max.X55. 2X)(28 . 128 . 1XXiiSXGchchUUUU UG G U UX X發電機、系統電壓有效值；發電機、系統電壓有效值；Xd-發電機的直軸次暫態電抗。發電機的直軸次暫態電抗。X XX X-系統等值電抗系統等值電抗X dX d XX)(XXiSXGchUUU 在只存在電壓差的情況下，并列機組產生的沖擊電在只存在電壓差的情況下，并列機組產生的沖擊電流主要為無功沖擊電流。流主要為無功沖擊電流。 !沖擊電流的電動力對發電機繞組產生影響由于定子繞組沖擊電流的電動力對發電機繞

9、組產生影響由于定子繞組端部的機械強度最弱，所以須特別注意對它所造成的危害，端部的機械強度最弱，所以須特別注意對它所造成的危害，必須限制沖擊電流。必須限制沖擊電流。結論：我國規定：電壓差結論：我國規定：電壓差U US S不能超過額不能超過額定電壓的定電壓的5 51010。現在一些巨型發電。現在一些巨型發電機組更規定在機組更規定在0.10.1以下，即要求盡量以下，即要求盡量避免無功沖擊電流。避免無功沖擊電流。1 1、 電壓幅值差對并列的影響電壓幅值差對并列的影響2 2、合閘相角差對并列的影響、合閘相角差對并列的影響XqchSXqSXqXGchchXXUXXUXXUUIII G max.G max.

10、2sinU255.22sinU255.255.228.1而頻率頻率 f fG G=f=fX X幅值幅值 U UG G=U=UX X相角差相角差 e e 0 0（2 2）產生的沖擊電流為：）產生的沖擊電流為： 并列時并列時e e一般都很小，一般都很小，U UG G與與U UX X基本上同相位，基本上同相位，所以在所以在只有相角差情況下并列時的沖擊電流主要是有功分量。只有相角差情況下并列時的沖擊電流主要是有功分量。!（1 1）并列操作時條件）并列操作時條件抗發電機的交軸次暫態電Xq 當相角差較小時，沖擊電流主要為有功電流分量。說當相角差較小時，沖擊電流主要為有功電流分量。說明合閘后發電機立刻向電網

11、輸出有功功率，使機組聯軸明合閘后發電機立刻向電網輸出有功功率，使機組聯軸受到突然沖擊，這對機組和電網運行都是不利的。受到突然沖擊，這對機組和電網運行都是不利的。此時發電機為空載情況3 3、合閘頻率差對并列的影響、合閘頻率差對并列的影響頻差頻差f fS S： f fS S f fG G-f-fX X 滑差滑差s s: :電角速度之差稱為滑差角速度，簡稱滑差。電角速度之差稱為滑差角速度，簡稱滑差。SSGXG2)(2fffs滑差周期：滑差周期：S12fTss(1)(1)有關的有關的幾個概念幾個概念: :它們都是描述兩電壓矢量相對運動快慢的一組數據。它們都是描述兩電壓矢量相對運動快慢的一組數據。3 3

12、、合閘頻率差對并列的影響、合閘頻率差對并列的影響 在有滑差的情況下，將機組投入電網，需經過一段加速或在有滑差的情況下，將機組投入電網，需經過一段加速或減速的過程，才能使機組與系統在頻率上減速的過程，才能使機組與系統在頻率上“同步同步”。加速。加速或減速力矩會對機組造成沖擊。或減速力矩會對機組造成沖擊。(2)(2)并列操作時條件并列操作時條件相角差相角差 e e=0=0 幅值幅值 U UG G=U=UX X頻率頻率 f fG GffX X 結論：滑差越大，并列時的沖擊就越大，因而應該嚴格結論：滑差越大，并列時的沖擊就越大，因而應該嚴格限制并列時的滑差。限制并列時的滑差。!發電機準同步并列的實際條

13、件：發電機準同步并列的實際條件：(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的0.2%0.5%。第一節第一節 概概 述述三、自同期并列三、自同期并列1 1、概念：、概念： 將一臺未加勵磁的發電機組升速到接近于電網頻率，在

14、將一臺未加勵磁的發電機組升速到接近于電網頻率，在滑差角頻率不超過允許值，機組的加速度小于某一給定值的滑差角頻率不超過允許值，機組的加速度小于某一給定值的條件下，先合并列斷路器條件下，先合并列斷路器QFQF，接著合勵磁開關，給轉子加勵，接著合勵磁開關，給轉子加勵磁電流，在發電機電勢逐步增長的過程中，由電力系統將并磁電流，在發電機電勢逐步增長的過程中，由電力系統將并列機組拉入同步運行。列機組拉入同步運行。 由于由于自同期并列自同期并列合閘時發電機合閘時發電機尚無勵磁尚無勵磁，所以在斷路器閉，所以在斷路器閉合的瞬間相當于合的瞬間相當于電力系統電力系統通過通過發電機定子繞阻金屬性三相短發電機定子繞阻金

15、屬性三相短路路，沖擊電流較大。，沖擊電流較大。三、自同期并列三、自同期并列2 2、優點：、優點：操作簡單，并列迅速，易于實現自動化操作簡單，并列迅速，易于實現自動化。3 3、缺點、缺點: : 沖擊電流大，對電力系統擾動大，不僅會引起電力系統頻率振沖擊電流大，對電力系統擾動大，不僅會引起電力系統頻率振蕩，而且會在自同期并列的機組附近造成電壓瞬時下降蕩，而且會在自同期并列的機組附近造成電壓瞬時下降。4 4、適用：（規程規定）、適用：（規程規定） 對于對于一切水輪發電機、同步調相機、發變組方式連接的汽輪發電機及一切水輪發電機、同步調相機、發變組方式連接的汽輪發電機及小容量的汽輪發電機小容量的汽輪發電

16、機只要其端部固定良好，可采用自同期。只要其端部固定良好，可采用自同期。 對于對于3000KW3000KW以上與母線直接連接的汽輪發電機以上與母線直接連接的汽輪發電機，需要驗算：，需要驗算： 要求：要求：自同期合閘沖擊電流產生的電動力自同期合閘沖擊電流產生的電動力不超過不超過發電機出口三發電機出口三相短路時所產生電動力相短路時所產生電動力的一半。的一半。第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理 =基本知識點基本知識點= 脈動電壓脈動電壓 自動準同期裝置組成自動準同期裝置組成 準同期并列合閘信號的控制準同期并列合閘信號的控制第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理一、脈

17、動電壓一、脈動電壓兩電壓幅值相等與XGUU（一）（一）(G與X不等)）則的幅值）為電壓令）得：，應用積化和差公式可設初始角t2cos(Ut2sin(2Ut2cos(t2sin(20)tsin(U-)tsin(xGSSxGGSxGxGGS212xX1GGSuuUUuUusus可看成是幅值為可看成是幅值為Usm，頻率，頻率接近工頻的交流電壓波形。接近工頻的交流電壓波形。1、目標：找一電量，包含同步三條件信息。目標：找一電量，包含同步三條件信息。第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理2 2、由于、由于G G與與X X不等不等tse兩電壓相量間的相角差兩電壓相量間的相角差：）2sin(

18、22sin(22tsin(2UexeGsGSUUUeSGeSG0 U02U 2U2U0當相角差從變動時， 的幅值相應的從 變到最大值當相角差從變動時， 的幅值又從最大值變到由此可見，Us為正弦脈動波，又稱脈動電壓，最大幅值為2UG或2UXSeT的時間稱脈動周期變動2XGS第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理Us波形圖如下：相量圖如下：相量圖如下：SU第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理兩電壓幅值不相等與XGUU（二）（二）此時可求得US的值為：tcosU2U-UUUSGX2G2XS為兩電壓幅值和。時，當為兩電壓幅值差；時，當XGSXGSUUUU-UU0tts

19、sus波形圖如下：第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理（三）利用脈動電壓（三）利用脈動電壓us檢測準同期并列的條件檢測準同期并列的條件1、電壓幅值差、電壓幅值差為兩電壓幅值差XGSminU-UU2、頻率差、頻率差S12fTss要求要求s小于某一允許值，就相當于要求脈動電壓周期小于某一允許值，就相當于要求脈動電壓周期TS大于某一個給定值。大于某一個給定值。第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理（三）利用脈動電壓（三）利用脈動電壓us檢測準同期并列的條件檢測準同期并列的條件3、合閘相角差、合閘相角差e e的控制的控制（1 1）越前時間）越前時間 考慮到斷路器操動機

20、構和合閘控制回路的固有動作時間，必考慮到斷路器操動機構和合閘控制回路的固有動作時間，必須在兩電壓相量重和之前發出合閘信號，即取一提前量。這須在兩電壓相量重和之前發出合閘信號，即取一提前量。這一段時間一般稱為一段時間一般稱為“越前時間越前時間”。（2）恒定越前時間）恒定越前時間 由于越前時間只需按斷路器的合閘時間由于越前時間只需按斷路器的合閘時間(準同期裝置的動作準同期裝置的動作時間可忽略時間可忽略)進行整定，整定值和滑差及壓差無關，故稱其進行整定，整定值和滑差及壓差無關，故稱其為為“恒定越前時間恒定越前時間”。第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理二、自動準同期裝置二、自動準同

21、期裝置1 1、自動準同期裝置的組成、自動準同期裝置的組成(1)(1)頻差控制單元頻差控制單元(2)(2)電壓差控制單元電壓差控制單元(3)(3)合閘信號控制單元合閘信號控制單元注意：掌握每一個組成單元的任務！注意：掌握每一個組成單元的任務！檢測檢測U UG G與與U UX X間的滑差角頻率，且調節發間的滑差角頻率，且調節發電機轉速，使發電機電壓的頻率接近于電機轉速，使發電機電壓的頻率接近于系統頻率。系統頻率。檢測檢測U UG G與與U UX X間的電壓差，且調節發電機電壓間的電壓差，且調節發電機電壓U UG G ，使它與，使它與U UX X間的電壓差小于規定值。間的電壓差小于規定值。檢測并列條

22、件，當待并機組的檢測并列條件，當待并機組的頻率和電壓都滿足并列條件時，頻率和電壓都滿足并列條件時，控制單元就選擇合適的時間控制單元就選擇合適的時間( (恒定越前時間）發出合閘信恒定越前時間）發出合閘信號，使并列斷路器的主觸頭接號，使并列斷路器的主觸頭接通時，相角差為零。通時，相角差為零。第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理2 2、自動準同期裝置的類型（按自動化程度分類）自動準同期裝置的類型（按自動化程度分類）半自動準同期并列半自動準同期并列自動準同期并列自動準同期并列半自動準同期并列半自動準同期并列 調壓：手動調壓：手動 調頻：手動調頻：手動 合閘：自動合閘：自動全自動準同期

23、并列全自動準同期并列 調壓：自動調壓：自動 調頻：自動調頻：自動 合閘：自動合閘：自動第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理三、準同期并列合閘信號的控制三、準同期并列合閘信號的控制YJt1 1、越前時間、越前時間YJtQFYJtttc第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理三、準同期并列合閘信號的控制三、準同期并列合閘信號的控制2 2、允許滑差角速度、允許滑差角速度YJtsYJ當當tYJ為定值時，發出合閘脈為定值時，發出合閘脈沖時的越前相角與沖時的越前相角與s s成正比成正比 在在e等于零之前的恒定時間等于零之前的恒定時間tYJ發出合閘信號，它對應的發出合閘信號，

24、它對應的越前相角越前相角YJ的值是隨的值是隨s而變化的。而變化的。（1 1）理想情況，合閘時）理想情況，合閘時e e應為零應為零第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理三、準同期并列合閘信號的控制三、準同期并列合閘信號的控制2 2、允許滑差角速度、允許滑差角速度（1 1）實際上，合閘時很難做到）實際上，合閘時很難做到e e為零為零允許允許e e存在誤差，設其存在誤差，設其最大允許合閘相角為最大允許合閘相角為eyey此時，此時，最大允許滑差為最大允許滑差為sysy。QFceyYJeysytttXqychXXI eG max.2sin2U55. 2XqchXXI eyq max.2s

25、in2E55. 2所以三、準同期并列合閘信號的控制三、準同期并列合閘信號的控制2 2、允許滑差角速度、允許滑差角速度第二節第二節 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理考慮到并列前發電機空載運行，定子電壓考慮到并列前發電機空載運行，定子電壓Eq與與電勢相等。電勢相等。 max28 . 12)(sina2qXqcheyEXXirc因為因為ey決定于發電機的允許最大沖擊電流決定于發電機的允許最大沖擊電流Ich max.考慮并列時電壓可能超過額定電壓的5 第三節第三節 恒定越前時間裝置恒定越前時間裝置=基本知識點基本知識點=o 線性整步電壓線性整步電壓o 信號的實時檢測信號的實時檢測o 頻率差和電

26、壓差的調整頻率差和電壓差的調整o 合閘信號控制邏輯合閘信號控制邏輯o 最佳恒定越前時間最佳恒定越前時間第三節第三節 恒定越前時間并列裝置恒定越前時間并列裝置 脈動電壓含有同期合閘所需要的所有信息：電脈動電壓含有同期合閘所需要的所有信息：電壓幅值差、頻率差和合閘相角差。但是，在實際壓幅值差、頻率差和合閘相角差。但是，在實際裝置中，卻不能利用它檢測并列條件。裝置中，卻不能利用它檢測并列條件。 ）2sin(22sin(22tsin(2UexeGsGSUUU因為它的幅值與發電機電壓及系統電壓有關。因為它的幅值與發電機電壓及系統電壓有關。 這就使得利用脈動電壓檢測并列條件的越前時間信號這就使得利用脈動電

27、壓檢測并列條件的越前時間信號和頻率檢測引入了受電壓影響的因素，造成越前時間信號和頻率檢測引入了受電壓影響的因素，造成越前時間信號時間誤差不準，從而成為引起合閘誤差的原因之一。時間誤差不準，從而成為引起合閘誤差的原因之一。tcosU2U-UUUSGX2G2XSXGUU若：1、脈動電壓脈動電壓）2sin(22sin(22tsin(2UexeGsGSUUU 若XGUU：第三節第三節 恒定越前時間并列裝置恒定越前時間并列裝置tcosU2U-UUUSGX2G2XS特點：脈動電壓不僅是相角差的函數，還與電壓差有關。此并列條件檢測特點：脈動電壓不僅是相角差的函數，還與電壓差有關。此并列條件檢測引入誤差成為合

28、閘誤差的原因之一。引入誤差成為合閘誤差的原因之一。應用：早期曾采用，現已被應用：早期曾采用，現已被“線性整步電壓線性整步電壓”替代。替代。第三節第三節 恒定越前時間并列裝置恒定越前時間并列裝置一、線性整步電壓一、線性整步電壓 1 1、線性整步電壓定義：、線性整步電壓定義： 線性整步電壓線性整步電壓-指其幅值指其幅值在一周期內與相角差在一周期內與相角差e e分段按分段按比例變化的電壓。比例變化的電壓。注意：線性整步電壓只與發電機電壓和系統電壓的相角差注意：線性整步電壓只與發電機電壓和系統電壓的相角差e e有關，而與它們的幅值無關。有關，而與它們的幅值無關。ttse)(2 2、線性整步電壓的表達式

29、、線性整步電壓的表達式: :U Uslsl的上升段的上升段)0,0)()(slttUUesslmeslmU)0,0)()(slttUUsslmeslmUfSsT1f222Uslm- Usl的最大值的最大值U Uslsl的周期的周期T TS S表征發電機電壓和系統電壓頻率差表征發電機電壓和系統電壓頻率差f f的大小：的大小：U Uslsl的下降段的下降段第三節第三節 恒定越前時間并列裝置恒定越前時間并列裝置3 3、線性整步電壓的形成電路、線性整步電壓的形成電路形成電路由形成電路由整形電路整形電路、相敏電路相敏電路 及及濾波電路濾波電路三部分組成。三部分組成。（1 1）整形電路）整形電路發電機電壓

30、發電機電壓U UG G整形原理：整形原理：U UG G正半周時，正半周時，V V101101導通，集電極電位導通，集電極電位U U101c101c約為約為0V.0V.U UG G負半周時，負半周時，V V101101截止，集電極電位截止，集電極電位U U101c101c約為約為12V.12V.由由V V102102和二級管和二級管VDVD104104VDVD106 106 組成的整形電路對系統電壓組成的整形電路對系統電壓U UX X整形。整形。工作原理與由工作原理與由V V101101和二級管和二級管VDVD101101VDVD103103 組成的整形電路相同。組成的整形電路相同。)(UG)(

31、UG)(UG)(UX（2 2）相敏電路）相敏電路 當當U U101C101C和和U U102C102C同時為高電位或同時同時為高電位或同時為低電位時為低電位時，V V103103因不能獲得基極電流因不能獲得基極電流而截止，集電極電位而截止，集電極電位U U103C103C為高電位為高電位，約為約為40V40V。 當當U U101C101C和和U U102C102C一個為高電位、一一個為高電位、一個為低電位時個為低電位時，V V103103因導通，集電極電因導通，集電極電位位U U103C103C為低電位為低電位。（3 3）濾波和射級跟隨器）濾波和射級跟隨器L1L1L2L2C101C101C10

32、2C102濾波電路作用濾波電路作用: :將將U U103C103C中的高次諧波濾中的高次諧波濾掉，形成幅值為三角形的整步電壓。掉，形成幅值為三角形的整步電壓。射級跟隨器作用射級跟隨器作用: :提高整步電壓形成電提高整步電壓形成電路的負載能力，使三角形整步電壓的波路的負載能力，使三角形整步電壓的波形不受它后邊電路工作的影響。形不受它后邊電路工作的影響。V V105105的發射極電位的發射極電位U U105e105e就是就是ZZQ-5ZZQ-5型自動準同期裝置中的線性整型自動準同期裝置中的線性整步電壓步電壓U Uslsl整步電壓形成電路的波形圖整步電壓形成電路的波形圖: :二、恒定越前時間形成的原

33、理二、恒定越前時間形成的原理 線性整步電壓線性整步電壓U Uslsl經過經過R R114114( (R R1 1) )、 R R115115( (R R2 2) )和和C C組成的比例、微分組成的比例、微分電路之后，送入三極管電路之后，送入三極管V V106106 和和 V V107107組成的電平檢測器與電平檢測組成的電平檢測器與電平檢測器的翻轉電平器的翻轉電平U Udtdt ( (V V107107的基極電位，由的基極電位，由R R120120整定整定）進行比較，）進行比較，由由V V108108集電極輸出恒定越前時間信號。集電極輸出恒定越前時間信號。電平檢測器電平檢測器USL對應于對應于

34、U UsLsL上升段：上升段：RRUiR115114SL)0)(UslmSLttssU注意：求注意：求i iR R時認為電容時認為電容c c開路開路! !通過電阻通過電阻R R114114的電流為：的電流為：)(UU)(U1115114sl115114slsl115114RRRRRRittsmmSmR求電阻求電阻R R114114上的電流上的電流i iR R電平檢測器電平檢測器USL)()(115114114115114114115114114114115114sl114RRRRRRRRRRRRURUtUUtUisslmslmSslmRCRRRiScCCdtdUC115114114slmU 由

35、于電容由于電容C C的容抗較大，電容的容抗較大，電容C C兩端的電壓兩端的電壓U UC C可以看成可以看成C C開路開路時在時在R R114114上產生的電壓。上產生的電壓。求通過電容求通過電容C C的電流的電流i ic cdtdCUicCUSL)()(115114115114115114115115114115115RRRRRRRRRRUsslmSslmslmRCUtUURRRUslmdtU115114115UUdtR115RRRRRRRRRRRRRACAtAAsS115114115115114115114115114115115114115)()(設電平檢測器的翻轉電平為：設電平檢測器的翻

36、轉電平為：則電平檢測器動作的臨界條件為則電平檢測器動作的臨界條件為：求電阻求電阻R R115115上的電壓上的電壓RiiUCRR115115)(CRtYJ1即求越前時間求越前時間t tYJYJYJtCtR114USL恒定越前時間形成電路的波形圖恒定越前時間形成電路的波形圖RRUiR115114sldtdUCcCiRiiUCRR115115)(從圖中可以看出，對于從圖中可以看出，對于不同的線性整步電壓產不同的線性整步電壓產生的越前時間相同生的越前時間相同。RURCi114slU1YJt2YJt1YJt2YJt恒定越前時間的特點：恒定越前時間的特點：t tYJYJ僅與僅與R R1 1及及C C的數

37、值有關，與滑差角頻率的數值有關，與滑差角頻率s s無關，是常量；無關，是常量；右端的負號表示：在右端的負號表示：在e e0 0之前動作，即為之前動作，即為“越前越前”。 t tYJYJ的大小可以整定：的大小可以整定： 當斷路器的合閘時間不同時，可以分別調整電阻當斷路器的合閘時間不同時，可以分別調整電阻R R1 1（細調）（細調）和電容和電容C C（粗調）的數值，以獲取相應的越前時間，使并列瞬間（粗調）的數值，以獲取相應的越前時間，使并列瞬間相角差為零。相角差為零。CRtYJ1三、滑差檢測三、滑差檢測1 1、滑差檢測原理、滑差檢測原理首先選定一個角度首先選定一個角度YJsyhsyttsysy允許

38、滑差角頻率，是自動準同期裝置的整定值。允許滑差角頻率，是自動準同期裝置的整定值。t th h斷路器合閘時間，對于選定的斷路器及其合閘回路，斷路器合閘時間，對于選定的斷路器及其合閘回路， 是已知的；是已知的；t tYJYJ自動準同期裝置恒定越前時間，自動準同期裝置恒定越前時間， tYJ= th對于確定的發電機及其斷路器，對于確定的發電機及其斷路器，是一個確定的已知值。是一個確定的已知值。滑差檢測單元的作用：檢測發電機電壓與系統電壓的滑差檢測單元的作用：檢測發電機電壓與系統電壓的頻率頻率之差之差（滑差），若滑差不超過規定的允許值，則發閉鎖合閘信號。（滑差），若滑差不超過規定的允許值，則發閉鎖合閘信

39、號。GUXU1 1、滑差檢測原理、滑差檢測原理YJsystts s實際滑差角頻率；實際滑差角頻率；t t以速度以速度s s走過角度走過角度 所用的時間。所用的時間。ssyYJtt 然后，檢測發電機電壓然后，檢測發電機電壓U UG G以滑差角頻率以滑差角頻率s s相對系統電壓相對系統電壓U UX X轉轉動時走過角度動時走過角度所用的時間。所用的時間。走過走過所用的時間長，則所用的時間長，則s s小；時間短，則小；時間短，則s s大。大。t tttYJYJ , ,s ssysy，說明頻差滿足條件；，說明頻差滿足條件；t ttsysy，說明頻差不滿足條件。，說明頻差不滿足條件。1 1、滑差檢測原理、

40、滑差檢測原理 電路實現：利用比較恒定越前時間電路和恒定電路實現：利用比較恒定越前時間電路和恒定越前相角電路的動作次序來實現滑差檢測。越前相角電路的動作次序來實現滑差檢測。產生角度產生角度的電路為恒定越前相角電路。的電路為恒定越前相角電路。2 2、滑差檢測電路的組成、滑差檢測電路的組成（1 1）恒定越前相角電平檢測器：）恒定越前相角電平檢測器：BGBG113113、BGBG114114和和BGBG115115組成差分式施密特觸發組成差分式施密特觸發器，接線與恒定越前時間電平檢測器相器，接線與恒定越前時間電平檢測器相同。同。此電平檢測器的翻轉電平由此電平檢測器的翻轉電平由R R142142整定，并

41、由整定，并由BGBG113113基極輸入線性整基極輸入線性整步電壓步電壓U UZbZb 。當當BGBG113113輸入電平（線形整步電壓輸入電平（線形整步電壓U UsLsL）低于整定電平時，）低于整定電平時，BGBG113113導通，導通，BGBG114114截止，因而截止，因而BGBG115115截止，截止，輸出高電平輸出高電平；當當BGBG113113輸入電平（線形整步電壓輸入電平（線形整步電壓U USLSL ）高于整定電平時，）高于整定電平時，BGBG113113截截止，止，BGBG114114導通，因而導通，因而BGBG115115導通，導通，輸出低電平；表示電平檢測輸出低電平；表示電

42、平檢測器因整定的恒定越前相角到達而動作。器因整定的恒定越前相角到達而動作。恒定越前相角形成電路恒定越前相角形成電路USL頻差檢測的頻差檢測的時間關系圖時間關系圖YJtslU由圖可以看出由圖可以看出: :左半部分左半部分t tt tYJYJ，s ssysy；右半部分；右半部分t tttYJYJ，s sffx x時時: : s s00， 在在e e的值的值為為0 0至至時，時，U UG G超前超前U UX X； 在在e e的值為的值為-至至0 0時，時，U UG G滯后滯后U Us s 。當當f fG Gffx x時，時， s s0 ffx x時時: : 的值為的值為0 0至至時時, U, UG

43、G超前超前U UX X； 的值為的值為至至0 0時時, U, UG G滯后滯后U UX X 。當當f fG Gffx 如果如果UG滯后滯后UX，則，則 fGffx x 如果如果U UG G滯后滯后U Ux x, ,則則 f fG Gffx x 準同期裝置準同期裝置應用該原理時，通過區間鑒別與越前鑒別應用該原理時，通過區間鑒別與越前鑒別 兩種措施來實現。兩種措施來實現。(1)(1)區間鑒別區間鑒別 區間鑒別的任務區間鑒別的任務: : 從線形整步電壓的下降段中取出一個信號表征從線形整步電壓的下降段中取出一個信號表征 在在00 之間。之間。( (二二) )頻差方向檢測電路頻差方向檢測電路eBGBG2

44、03203和和BGBG204204組成一個施密特觸發器組成一個施密特觸發器輸入電壓輸入電壓U UzbzbUUU203e203e時時: :BGBG203203導通，導通，BGBG204204和和BGBG205205截止，截止，C C203203由由12V12V充電，充電，充電開始時，充電開始時，C C203203右電極電位右電極電位U UC203C203瞬時下降為零，之后逐漸上升為瞬時下降為零，之后逐漸上升為12V12V，同時同時BGBG206206繼續導通，繼續導通，U U206C206C約為高電平，約為高電平，0V區間鑒別電路區間鑒別電路輸入電壓輸入電壓U Uzbzb下降到下降到U Uzbz

45、b UU203e203e時時: :BGBG203203截止，截止，BGBG204204和和BGBG205205導通，導通，C C203203左電極電位突然升高到近左電極電位突然升高到近12V12V，C C203203右電極電位右電極電位U UC203C203突然升高到近突然升高到近24V24V，使，使BGBG206206截止，截止，U U206C206C降到零電位，但是降到零電位，但是C C203203右電極的高電位是維持不住的，將放電至右電極的高電位是維持不住的，將放電至C C203203的右電極電位的右電極電位U U203C203C+12V+12V時，時，BGBG206206重新導通，重新

46、導通，U U206C206C重新回到高電平，重新回到高電平，圖中圖中U U206C206C的兩個短時間的零電位表示的兩個短時間的零電位表示在在0 0 之間。之間。（2 2）超前鑒別）超前鑒別超前鑒別的任務是判別兩個電壓相量超前鑒別的任務是判別兩個電壓相量U UG G和和U UX X哪一個超前。哪一個超前。原理：原理：U UG G和和U UX X由負到正（或由正到負）相繼過零時哪個在前哪個就是超前由負到正（或由正到負）相繼過零時哪個在前哪個就是超前。將將U UG G和和U UX X經過整形后變成方波經過整形后變成方波U UGFGF和和U UXFXF，然后通過微分電路將，然后通過微分電路將U UG

47、FGF的下降沿取出的下降沿取出來與來與U UXFXF進行進行“與與”運算，得出電壓運算，得出電壓U U201C201C，在，在U U201C201C出現尖峰脈沖的時刻即表征出現尖峰脈沖的時刻即表征U UG G超前超前U UX X。 3、比例調節、比例調節 在每一個滑差周期內發一次寬度恒定的增速或減速脈在每一個滑差周期內發一次寬度恒定的增速或減速脈沖，均頻脈沖時間的占用率與頻差成正比，稱為比例脈沖沖，均頻脈沖時間的占用率與頻差成正比，稱為比例脈沖調節制。調節制。 它能在頻差大時，使均頻脈沖的次數較為頻繁，進入它能在頻差大時，使均頻脈沖的次數較為頻繁，進入汽輪機的動力元素在單位時間內的改變量較大，

48、以迅速彌汽輪機的動力元素在單位時間內的改變量較大，以迅速彌補頻率的差別；補頻率的差別； 而在頻差小時，使均頻脈沖的次數較少，進人汽輪機而在頻差小時，使均頻脈沖的次數較少，進人汽輪機的動力元素在單位時間內的改變量也較小，從而避免過調。的動力元素在單位時間內的改變量也較小，從而避免過調。所以，比例調節脈沖可以使均頻過程迅速而平穩地進行所以，比例調節脈沖可以使均頻過程迅速而平穩地進行。七、壓差控制、壓差控制作用：判斷發電機電壓幅值高于還是低于系統電壓的幅值，作用：判斷發電機電壓幅值高于還是低于系統電壓的幅值，發出降壓或升壓信號給機組勵磁控制系統，調節發電機出口發出降壓或升壓信號給機組勵磁控制系統，調

49、節發電機出口電壓，使發電機電壓幅值和系統電壓幅值之差減小。電壓，使發電機電壓幅值和系統電壓幅值之差減小。1 1、電壓差方向判別電路、電壓差方向判別電路2 2、脈沖展寬回路、脈沖展寬回路 脈沖展寬的作用是為了使自動準同期裝置適用于各種具脈沖展寬的作用是為了使自動準同期裝置適用于各種具有不同動態特性的勵磁系統的機組，防止均壓過程中出現發有不同動態特性的勵磁系統的機組，防止均壓過程中出現發電機電壓過調節和欠調節。電機電壓過調節和欠調節。3 3、脈沖間隔調節、脈沖間隔調節均壓控制單元電路組成：均壓控制單元電路組成：第四節第四節 數字式并列裝置數字式并列裝置一、概述一、概述 用大規模集成電路微處理器（用

50、大規模集成電路微處理器（CPUCPU）等器件構成的數字式）等器件構成的數字式并列裝置，由于硬件簡單，編程方便靈活，運行可靠，且技術并列裝置，由于硬件簡單，編程方便靈活，運行可靠，且技術上已日趨成熟，成為當前自動并列裝置發展的主流上已日趨成熟，成為當前自動并列裝置發展的主流。 模擬式并列裝置為簡化電路，在一個滑差周期模擬式并列裝置為簡化電路，在一個滑差周期T Ts s時間內，時間內，把把s s假設為恒定。數字式并列裝置可以克服這一假設的局限性，假設為恒定。數字式并列裝置可以克服這一假設的局限性，采用較為精確的公式，按照采用較為精確的公式，按照e e當時的變化規律，選擇最佳的越當時的變化規律，選擇

51、最佳的越前時間發出合閘信號，可以縮短并列操作的過程，提高了自動前時間發出合閘信號，可以縮短并列操作的過程，提高了自動并列裝置的技術性能和運行可靠性并列裝置的技術性能和運行可靠性。 數字式并列裝置由硬件和軟件組成數字式并列裝置由硬件和軟件組成。二、數字式并列裝置的硬件電路二、數字式并列裝置的硬件電路（一）主機（一）主機 微處理器（微處理器（CPUCPU）是控制裝置的核心。）是控制裝置的核心。（二）輸入、輸出接口電路（二）輸入、輸出接口電路 在計算機控制系統中，輸入、輸出過程通道的信息不能在計算機控制系統中，輸入、輸出過程通道的信息不能直接與主機的總線相接，它必須由接口電路來完成信息傳直接與主機的

52、總線相接，它必須由接口電路來完成信息傳遞的任務。遞的任務。（三）輸入、輸出過程通道（三）輸入、輸出過程通道 為了實現發電機自動并列操作，須將電網和待并發電機為了實現發電機自動并列操作，須將電網和待并發電機的電壓、頻率等狀態量按要求送到接口電路進入主機。的電壓、頻率等狀態量按要求送到接口電路進入主機。二、數字式并列裝置的硬件電路二、數字式并列裝置的硬件電路（三）輸入輸出過程通道（三）輸入輸出過程通道1、輸入通道、輸入通道（1）交流電壓幅值測量）交流電壓幅值測量 （2）頻率測量）頻率測量二、數字式并列裝置的硬件電路二、數字式并列裝置的硬件電路測量交流信號波形的周期測量交流信號波形的周期T。把交流電

53、壓正弦信號轉化為。把交流電壓正弦信號轉化為方波，經二分頻后，它的半波時間即為交流電壓的周期方波，經二分頻后，它的半波時間即為交流電壓的周期T。（3）相角差）相角差e測量測量把電壓互感器二次側的交流電壓信號轉換成同頻、同相的方波。把電壓互感器二次側的交流電壓信號轉換成同頻、同相的方波。UG、UX的兩個方波信號接到異或門，當兩個方波輸入電平不同的兩個方波信號接到異或門，當兩個方波輸入電平不同時，異或門輸出為高電平，用于控制可編程定時計數器的計數時，異或門輸出為高電平，用于控制可編程定時計數器的計數時間，其計數值時間，其計數值N即與兩波形間的相角差即與兩波形間的相角差e相對應。相對應。2、輸出通道、

54、輸出通道 自動并列裝置的輸出控制信號有：自動并列裝置的輸出控制信號有：發電機轉速調節的增速、減速信號；發電機轉速調節的增速、減速信號； 調節發電機電壓的升壓、降壓信號；調節發電機電壓的升壓、降壓信號；并列斷路器合閘脈沖控制信號。并列斷路器合閘脈沖控制信號。 這些控制信號可由并行接口電路輸出，經放大這些控制信號可由并行接口電路輸出，經放大后驅動繼電器用觸點控制相應的電路。后驅動繼電器用觸點控制相應的電路。二、數字式并列裝置的硬件電路二、數字式并列裝置的硬件電路（四）人一機聯系（四）人一機聯系主要用于程序調試，設置或修改參數。主要用于程序調試，設置或修改參數。常用的設備有：常用的設備有：（1）鍵盤）鍵盤用于輸入程序和數據。用于輸入程序和數據。（2）按鈕）按鈕供運行人員操作。供運行人員操作。（3）CRT顯示器顯示器生產廠調試程序時需要生產廠調試程序時需要（4）數碼和發光二極管顯示指示）數碼和發光二極管顯示指示為操作人員提為操作人員提供直觀的顯示方式，以利于過程的監控。供直