電力系統(tǒng)自動化

1、電力系統(tǒng)自動化第第1章章 同步發(fā)電機(jī)的自動并列同步發(fā)電機(jī)的自動并列第一節(jié)第一節(jié) 概述概述=基本知識點基本知識點=發(fā)電機(jī)模型發(fā)電機(jī)模型 并列的基本概念并列的基本概念 準(zhǔn)同期并列準(zhǔn)同期并列 一、發(fā)電機(jī)模型一、發(fā)電機(jī)模型 IGUGEqXdGGIdGxIdGxI jdQxI jdPxI jGUqEQIPI等效電路等效電路向量圖向量圖mmGdGGddGGqUtUUXI jUjXRIUE)sin()(時變方程：向量方程：二、并列的基本概念二、并列的基本概念 1 概念概念 使使uG與與ux滿足一定條件后合斷路器，并聯(lián)運(yùn)行滿足一定條件后合斷路器，并聯(lián)運(yùn)行2 目的：負(fù)荷波動；系統(tǒng)事故目的：負(fù)荷波動；系統(tǒng)事故3

2、原則：沖擊電流小；暫態(tài)過程短原則：沖擊電流小；暫態(tài)過程短4 方法：方法：準(zhǔn)同期并列：準(zhǔn)同期并列：If合閘合閘暫態(tài)暫態(tài)同步同步自同期并列：無自同期并列：無IfUN合閘合閘加加If暫態(tài)暫態(tài)同步同步 準(zhǔn)同期并列：準(zhǔn)同期并列：過程：過程： 發(fā)電機(jī)在并列合閘前已加勵磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電發(fā)電機(jī)在并列合閘前已加勵磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、相位分別與并列點系統(tǒng)側(cè)電壓壓的幅值、頻率、相位分別與并列點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機(jī)斷路的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。器合閘，完成并列操作。優(yōu)點：是沖擊電流??；優(yōu)點：是沖擊電流?。徊蛔悖翰⒘袝r間較長且操作復(fù)雜。不足：并列

3、時間較長且操作復(fù)雜。自同期并列：自同期并列：過程：過程： 將未加勵磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入將未加勵磁、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)加上勵磁，在原動機(jī)轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)，隨后給發(fā)電機(jī)加上勵磁，在原動機(jī)轉(zhuǎn)矩、同步力矩的作用下將發(fā)電機(jī)拉入同步，完成并列同步力矩的作用下將發(fā)電機(jī)拉入同步，完成并列操作。操作。優(yōu)點：并列時間短且操作簡單優(yōu)點：并列時間短且操作簡單不足：從系統(tǒng)中吸收無功而造成系統(tǒng)電壓下降，不足：從系統(tǒng)中吸收無功而造成系統(tǒng)電壓下降，產(chǎn)生沖擊電流。產(chǎn)生沖擊電流。三、準(zhǔn)同期并列三、準(zhǔn)同期并列 1 并列條件推導(dǎo)并列條件推導(dǎo)（1） 基本條件基本條件XGXGhXGXGhEEEEIXXjEEI0

4、0)(要求（2）一般向量推廣）一般向量推廣 0120Um0（3）理想并列條件，）理想并列條件，幅值相等：幅值相等：UG=UX頻率相等：頻率相等：G=X（=2f）相角相等：相角相等：e=0（G=X）2 并列條件分析并列條件分析（1）UGUX，fG=fX，e=0（2）UG=UX，fGfX，e=0（3）UG=UX，fG=fX，e0（1）UGUX，fG=fX，e=0ddsysGimXUXUUI 當(dāng)當(dāng)UGUsys去磁，并列后立即帶無功負(fù)荷；當(dāng)去磁，并列后立即帶無功負(fù)荷；當(dāng)UGUsys助助磁，并列后立即從系統(tǒng)吸收無功功率。如果磁，并列后立即從系統(tǒng)吸收無功功率。如果U很大，則很大，則Iim過大時，將會引起發(fā)

5、電機(jī)定子繞組發(fā)熱，或定子繞組過大時，將會引起發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，或定子繞組端部在電動力的作用下受損。端部在電動力的作用下受損。（2）UG=UX，fGfX，e=0 發(fā)電機(jī)在頻差較大的情況下并入系統(tǒng)，立即發(fā)電機(jī)在頻差較大的情況下并入系統(tǒng)，立即帶上較多正的（或負(fù)的）有功功率，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生帶上較多正的（或負(fù)的）有功功率，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動（或加速）的力矩，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動，嚴(yán)制動（或加速）的力矩，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步，造成并列不成功。允許頻重時導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步，造成并列不成功。允許頻率差范圍為額定頻率的率差范圍為額定頻率的（3）UG=UX，fG=fX，e0 如果如果很大，很大，Iim很大，其

6、有功分量電流在很大，其有功分量電流在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩，嚴(yán)重時損壞發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩，嚴(yán)重時損壞發(fā)電機(jī)。同步并列操作允許的合閘相位差不應(yīng)超過去同步并列操作允許的合閘相位差不應(yīng)超過去5。2sin 2XUIdimdXU發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列的實際條件：發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列的實際條件：(1)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓幅值接近相等，電壓差待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓幅值接近相等，電壓差不應(yīng)超過額定電壓的不應(yīng)超過額定電壓的5%10%。(2)在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于5。(3)待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)

7、電壓的頻率應(yīng)接近相等，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的頻率應(yīng)接近相等，頻率差不應(yīng)超過額定頻率的頻率差不應(yīng)超過額定頻率的0.2%0.5%。復(fù)習(xí)與思考復(fù)習(xí)與思考1. 并列的方法有哪兩種？如何定義？各有何特點？并列的方法有哪兩種？如何定義？各有何特點？ 2. 準(zhǔn)同步并列的條件有哪些？如果不滿足這些條件，準(zhǔn)同步并列的條件有哪些？如果不滿足這些條件，會有什么后果？會有什么后果？3. 為什么要在為什么要在=0之前提前發(fā)合閘脈沖？之前提前發(fā)合閘脈沖？4. 自動準(zhǔn)同步裝置的任務(wù)是什么？自動準(zhǔn)同步裝置的任務(wù)是什么？第二節(jié)第二節(jié) 準(zhǔn)同期并列的基本原理準(zhǔn)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 準(zhǔn)同期

8、并列條件準(zhǔn)同期并列條件 合閘條件的計算合閘條件的計算 準(zhǔn)同期并列裝置準(zhǔn)同期并列裝置 一、脈動電壓一、脈動電壓1 電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓幅值相等的情形電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓幅值相等的情形 )2cos()2sin(2)sin()sin(ttUuuutUutUuXGXGGXGSXXXXGGGG)2sin(2)2cos(tUUtUuXGGSXGSS工頻時：)2cos(2)2sin(tUUtUuXGGSXGSS低頻時：其中，其中，uS的周期的周期Tu2/G，US的周期的周期TS2/S 。)05.0sin(2)05.1cos(0.11.01.1tUutuNXbNaNXGSNXNG2 電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓幅值不

9、等電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓幅值不等 XGSSXGSSSXGXGSXXXGGGSUUUktUUUkttUUUUUtUtUu時，時，) 12( ,2 , 0)cos(2)sin()sin(223 對比分析對比分析 USTSUG=UXUSTSUGUXUG+UX|UG+UX|二、利用壓差檢測準(zhǔn)同期并列條件二、利用壓差檢測準(zhǔn)同期并列條件 從理論上講，按上述條件可以實現(xiàn)準(zhǔn)同期并列，考從理論上講，按上述條件可以實現(xiàn)準(zhǔn)同期并列，考慮到工程實際，具體問題需要處理（慮到工程實際，具體問題需要處理（tC，tQF），并且），并且S與與e的計算不是獨立的。的計算不是獨立的。 計算值計算值判斷條件判斷條件理想條件理想條件Us

10、min=|UG-UX|UsminUSyUS=0s=2fsssyS=0t=tYJe=tYJse=0三、合閘條件的計算三、合閘條件的計算 1 越前時間越前時間tYJ tYJ =tC+ tQF自動裝置自動裝置斷路器斷路器2 允許滑差允許滑差sy QFCeysytt3 合閘條件計算過程合閘條件計算過程Step 1：計算：計算Usmin，如果，如果UsminUSy轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)Step 2；否則；否則調(diào)整調(diào)整G來改變來改變UGStep 2：sy的計算的計算Step 3：如果：如果ssy繼續(xù)繼續(xù)Step 4；否則調(diào)整；否則調(diào)整G來改變來改變G，s=G-XStep 4：e的計算：的計算： e=tYJsStep5：ee

11、y合閘；否則調(diào)整合閘；否則調(diào)整G來改變來改變G，從而，從而e 四、準(zhǔn)同期并列裝置四、準(zhǔn)同期并列裝置 1全全自動準(zhǔn)同期并列自動準(zhǔn)同期并列（1）頻差控制單元：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改）頻差控制單元：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變頻差；變頻差；（2）壓差控制單元：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁，從而改）壓差控制單元：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁，從而改變壓差；變壓差；（3）合閘信號控制單元：選擇合適合閘時間）合閘信號控制單元：選擇合適合閘時間2 半自動準(zhǔn)同期并列半自動準(zhǔn)同期并列（1）調(diào)壓：手動）調(diào)壓：手動（2）調(diào)頻：手動）調(diào)頻：手動（3）合閘：自動）合閘：自動3 手動準(zhǔn)同期并列手動準(zhǔn)同期并列（1）調(diào)壓：手動）調(diào)壓：手動（2）調(diào)頻：手動）

12、調(diào)頻：手動（3）合閘：手動）合閘：手動第三節(jié)第三節(jié) 自動準(zhǔn)同期并列控制自動準(zhǔn)同期并列控制 =基本知識點基本知識點=線性整步電壓線性整步電壓 檢測原理及裝置檢測原理及裝置一、線性整步電壓一、線性整步電壓1 形成電路形成電路（1）整形電路：將正弦波轉(zhuǎn)化為方波；）整形電路：將正弦波轉(zhuǎn)化為方波；（2）相敏電路：相等于與門，）相敏電路：相等于與門，UG與與UX同相時輸同相時輸出出1，不同時輸出，不同時輸出0；（3）濾波電路：平滑）濾波電路：平滑Uy的波形；的波形； UG與與UX的對比分析的對比分析2 特點特點（1）分段線性：）分段線性：0,與與-,0；（2）與發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓的幅值無關(guān)；）與發(fā)電機(jī)電

13、壓和系統(tǒng)電壓的幅值無關(guān)； 3 解析式解析式, 0)(0 ,)(eslmsleslmslUUUU4波形波形（1）uzb最大值最大值E對應(yīng)對應(yīng)=0或或360，最小值對，最小值對應(yīng)應(yīng)=180。所以線性整步電壓包含了相角。所以線性整步電壓包含了相角差信息量。差信息量。（2）uzb波形和頂值電壓與波形和頂值電壓與uG、usys 的幅值無關(guān)，的幅值無關(guān)，不包含壓差信息量。不包含壓差信息量。（3）uzb的斜率與的斜率與fs成正比，包含了頻差信息量。成正比，包含了頻差信息量。 二、檢測二、檢測 1 恒定越前時間恒定越前時間（1）檢測電路）檢測電路（2）動作原理）動作原理輸入輸入Usl中間輸出中間輸出UR2輸出

14、輸出tYJ，動作，動作（3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 UR2的計算（疊加原理）的計算（疊加原理） )(212212 2tURRRURRRUsslmslRsslmslmCslCCRURRRRCRRRRdtduCRRRRdtduCURRRRIRIU212121212121212112 2 222RRRUUUtYJ的計算的計算slmsslmYJsslmURRRRRRRCURRRtU2122121212)()(1111負(fù)號表示提前CRtCRtYJsYJs2 恒定越前相角（滑差恒定越前相角（滑差s）（1）檢測裝置（類似時間裝置）檢測裝置（類似時間裝置）（2）檢測原理）檢測原理 （3）tA的計算的計算 ，相角先

15、，時間后，同時，相角后，時間先，YJAsYsYJAsYsYJAsYsYJssYAAseYJsYtttttttttt3 壓差檢測壓差檢測 對對UG與與UX進(jìn)行比較進(jìn)行比較當(dāng)當(dāng)|UG-UX|UsY發(fā)運(yùn)行信號；發(fā)運(yùn)行信號；否則調(diào)節(jié)勵磁否則調(diào)節(jié)勵磁復(fù)習(xí)與思考復(fù)習(xí)與思考1.何謂整步電壓？何謂整步電壓？2.說明全波線性整步電壓的特點說明全波線性整步電壓的特點3.說明頻差大小檢查的方法及原理。說明頻差大小檢查的方法及原理。第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)字式并列裝置數(shù)字式并列裝置=基本知識點基本知識點=數(shù)字式并列裝置主要特點數(shù)字式并列裝置主要特點數(shù)字式并列裝置的硬件電路數(shù)字式并列裝置的硬件電路數(shù)字式并列裝置的軟件電路數(shù)字式

16、并列裝置的軟件電路一、模擬式并列裝置的不足一、模擬式并列裝置的不足二、數(shù)字式并列裝置定義及主要特點二、數(shù)字式并列裝置定義及主要特點定義：借助于微處理器的高速處理信息能力，定義：借助于微處理器的高速處理信息能力，利用編制的程序，在硬件配合下實現(xiàn)發(fā)電機(jī)并利用編制的程序，在硬件配合下實現(xiàn)發(fā)電機(jī)并列操作。列操作。主要特點：由于利用微處理器具有高速運(yùn)算功主要特點：由于利用微處理器具有高速運(yùn)算功能和邏輯判斷能力，使對機(jī)組的調(diào)節(jié)更加快速，能和邏輯判斷能力，使對機(jī)組的調(diào)節(jié)更加快速，更加精確，在頻差滿足要求后，隨時更加精確，在頻差滿足要求后，隨時三、數(shù)字式并列裝置三、數(shù)字式并列裝置（一）硬件電路（一）硬件電路主

17、機(jī)、輸入、輸出接口和輸入、輸出過程通道主機(jī)、輸入、輸出接口和輸入、輸出過程通道 1.主機(jī)主機(jī)CPU和存貯器（和存貯器（RAM、ROM）一起稱為主機(jī)。）一起稱為主機(jī)。變量存放在變量存放在RAM內(nèi)，固定的參數(shù)和設(shè)定值內(nèi)，固定的參數(shù)和設(shè)定值確確定理想導(dǎo)前相角，使合閘瞬間沖擊電流定理想導(dǎo)前相角，使合閘瞬間沖擊電流以及編制的程序，則固化存放在以及編制的程序，則固化存放在ROM內(nèi)。斷內(nèi)。斷路器合閘時間、頻率差和電壓差允許值、轉(zhuǎn)差路器合閘時間、頻率差和電壓差允許值、轉(zhuǎn)差角加速度計算系數(shù)、頻率和電壓控制調(diào)節(jié)的脈角加速度計算系數(shù)、頻率和電壓控制調(diào)節(jié)的脈沖寬度等，存放在沖寬度等，存放在EPROM中。中。2.輸入、

18、輸出接口電路輸入、輸出接口電路完成信息傳遞任務(wù)完成信息傳遞任務(wù) 3.輸入、輸出過程通道輸入、輸出過程通道A.輸入通道輸入通道并列裝置在現(xiàn)場工作輸入信息有：并列裝置在現(xiàn)場工作輸入信息有：1）狀態(tài)量輸入。并列點兩側(cè)電壓互感器二次側(cè)）狀態(tài)量輸入。并列點兩側(cè)電壓互感器二次側(cè)交流電壓信號中提取電壓幅值、頻率和相角差交流電壓信號中提取電壓幅值、頻率和相角差等三種信息，等三種信息，2）并列點數(shù)字量。如）并列點數(shù)字量。如tad ， ， 等，等， 3）工作狀態(tài)及復(fù)位按鈕。）工作狀態(tài)及復(fù)位按鈕。setUB.輸出通道輸出通道發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的增速、減速信號；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的增速、減速信號；調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的升壓、降壓信號；調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)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。 （一）人（一