電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電子教案及講義

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置電子教案及講義章節(jié)與課題第一章 緒論目的要求了解電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的主要任務(wù)，內(nèi)容；熟悉電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置配置及各裝置的作用；了解主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及計(jì)劃課時(shí)。重點(diǎn)難點(diǎn)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置內(nèi)容教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置包括哪些內(nèi)容，如何配置？小 結(jié)保證同步發(fā)電機(jī)并列操作的正確性和安全性的自動(dòng)并列裝置：保證電壓水平，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁AER；保證系統(tǒng)頻率水平且使系統(tǒng)負(fù)荷在同步發(fā)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)分配的自動(dòng)調(diào)頻；反事故安全自動(dòng)裝置自動(dòng)重合閘ARD；備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入ATS；自動(dòng)按頻率減負(fù)荷AFL及自動(dòng)解列、電氣制動(dòng)、水輪發(fā)電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)。教學(xué)內(nèi)

2、容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容 授課內(nèi)容： 一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要任務(wù)： （1）保證電能質(zhì)量：頻率、電壓、波形。通過(guò)有功功率的調(diào)節(jié)保證頻率；無(wú)功功率的調(diào)節(jié)保證電壓。 （2）提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。通過(guò)計(jì)算機(jī)程序化的事故預(yù)想，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況進(jìn)行詳細(xì)的安全分析，確定具有足夠承受事故沖擊能力的運(yùn)行方式。 （3）提高事故處理能力。一旦電力系統(tǒng)中發(fā)生事故，迅速正確地處理事故，是減小事故損失、盡快恢復(fù)正常運(yùn)行的保證。通過(guò)安全自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)局部的故障處理。 （4）提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證用戶有合格電能質(zhì)量前提下，整個(gè)電力系統(tǒng)是處在最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行狀態(tài)，其發(fā)電成本是最小的。 二、電力系統(tǒng)自動(dòng)

3、化技術(shù)包括的內(nèi)容：電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化。 1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置包括： 1）保證同步發(fā)電機(jī)并列操作的正確性和安全性的自動(dòng)并列裝置； 2）保證電壓水平，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁AER ；保證系統(tǒng)頻率水平且使系統(tǒng)負(fù)荷在同步發(fā)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)分配的自動(dòng)調(diào)頻； 3）反事故安全自動(dòng)裝置自動(dòng)重合閘ARD；備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入ATS；自動(dòng)按頻率減負(fù)荷AFL及自動(dòng)解列、電氣制動(dòng)、水輪發(fā)電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)及自動(dòng)切負(fù)荷、火電廠事故減出力、水電廠事故切機(jī)等，如圖1-1為電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置配置： 圖1-1電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置配置示意圖 2、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化：1）對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理

4、，保證電能質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2）對(duì)事故的實(shí)時(shí)預(yù)想以選擇合理的最優(yōu)運(yùn)行方式；系統(tǒng)事故發(fā)生后，提供正確的事故處理措施。因此，電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是一項(xiàng)效果顯著、經(jīng)濟(jì)效益高、提高系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的技術(shù)措施。 三、主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及計(jì)劃課時(shí) 1、同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置（10+2課時(shí)） 保證了并列操作的正確性和安全性，而且減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快并列操作的過(guò)程。 ZZQ-5 自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置； 數(shù)字式并列裝置 2、同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置AER（18+2） 調(diào)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁電流維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；分配并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率，保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓水平；提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

5、； 3、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)（4） 通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的有功出力保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)有功功率的自動(dòng)平衡，使系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)。 4、輸電線路的自動(dòng)重合閘ARD（10+2） 將被非正常操作跳開(kāi)的斷路器重新自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置，提高輸電線路供電的可靠性。 5、備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置ATS（4+2） 當(dāng)工作電源(或工作設(shè)備)因故障被斷開(kāi)以后,能自動(dòng)而迅速地將備用電源(或備用設(shè)備)投入工作,保證用戶供電可靠性 6、自動(dòng)按頻率減負(fù)荷裝置AFL（4） 防止電力系統(tǒng)因事故發(fā)生有功功率缺額時(shí)頻率的過(guò)度降低，保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和重要負(fù)荷的正常工作； 7、 反事故措施（2） 1）自動(dòng)

6、解列裝置可防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞時(shí)引起系統(tǒng)長(zhǎng)期大面積停電和對(duì)重要地區(qū)的破壞性停電。 2）水輪機(jī)組低頻自啟動(dòng)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生功率缺額、頻率降低時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)迅速起動(dòng)并投入系統(tǒng)運(yùn)行。 3）自動(dòng)切機(jī)自動(dòng)切機(jī)是在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，在功率過(guò)剩側(cè)自動(dòng)切去部分機(jī)組，以減少過(guò)剩功率，使重合閘時(shí)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4）電氣制動(dòng)是在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，在功率過(guò)剩的電廠側(cè)快速投入制動(dòng)電阻，消耗過(guò)剩功率以限制機(jī)組加速，使重合閘時(shí)兩側(cè)電勢(shì)擺開(kāi)的角度不致過(guò)大。 8、電力系統(tǒng)安控裝置包括檢測(cè)單元、判斷單元、決策單元、執(zhí)行單元和通信單元，控制電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全（2） 9、 故障錄波裝置（2） 正確分析事故原因、研究防止對(duì)策提供原始資

7、料，幫助查找故障點(diǎn)；分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、高壓斷路器的動(dòng)作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，以便消除隱患；實(shí)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，研究系統(tǒng)振蕩。   授課順序2課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)4章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題一：并列方法及條件目的要求熟悉并掌握關(guān)于并列的一些基本概念；分析準(zhǔn)同步并列條件重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：同步運(yùn)行、并列操作、準(zhǔn)同步并列、自同步并列、滑差、滑差頻率、滑差周期、恒定導(dǎo)前時(shí)間、恒定導(dǎo)前時(shí)間式自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置；難點(diǎn)：準(zhǔn)同步并列條件不滿足時(shí)并列對(duì)系統(tǒng)的影響教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、并列的方法有哪兩種？如何定義？各有何特點(diǎn)？2、準(zhǔn)同步并列的條件有哪些？如果不滿足這些條件，

8、會(huì)有什么后果？3、為什么要在=0之前提前發(fā)合閘脈沖？4、自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的任務(wù)是什么？小 結(jié)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置應(yīng)能自動(dòng)檢定待并發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)母線間的壓差、頻差大小，當(dāng)滿足要求時(shí)，導(dǎo)前（=0°）tad時(shí)間自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖命令，使斷路器主觸頭閉合時(shí)=0°。如果壓差或頻差不滿足要求，則檢出壓差和頻差方向，對(duì)待并發(fā)電機(jī)進(jìn)行電壓或頻率的調(diào)整，以加快自動(dòng)并列的過(guò)程。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 一、同步發(fā)電機(jī)的并列 1、同步運(yùn)行并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子以相同的電角速度旋轉(zhuǎn)，每個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)電角速度都在允許的極限值以內(nèi)。 2、并列操作把一臺(tái)待投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)必要的調(diào)節(jié)，在滿足

9、并列運(yùn)行的條件下經(jīng)開(kāi)關(guān)操作與系統(tǒng)并列。 3、同步發(fā)電機(jī)的并列方法 1）準(zhǔn)同步并列：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。 2）自同步并列：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。 3）準(zhǔn)同步并列的優(yōu)點(diǎn)是并列時(shí)沖擊電流小，不會(huì)引起系統(tǒng)電壓降低；不足是并列操作過(guò)程中需要對(duì)發(fā)電機(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時(shí)間較長(zhǎng)且操作復(fù)雜，另外，如果合閘時(shí)刻不準(zhǔn)確，可能造成非同步合閘。 4）自同步并列的優(yōu)點(diǎn)是并列過(guò)程中不存在調(diào)整

10、發(fā)電機(jī)電壓、頻率的問(wèn)題，并列時(shí)間短且操作簡(jiǎn)單，在系統(tǒng)電壓和頻率降低的情況下，仍有可能將發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；不足是并列發(fā)電機(jī)未經(jīng)勵(lì)磁，并列時(shí)會(huì)從系統(tǒng)中吸收無(wú)功而造成系統(tǒng)電壓下降，同時(shí)產(chǎn)生很大的沖擊電流。 4、分類：按自動(dòng)化程度不同，準(zhǔn)同步并列分為手動(dòng)準(zhǔn)同步、半自動(dòng)準(zhǔn)同步和自動(dòng)準(zhǔn)同步。 5、同步點(diǎn)在發(fā)電廠和變電所中，兩側(cè)均有電源可以進(jìn)行并列操作的斷路器。例如，發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組高壓側(cè)、發(fā)電機(jī)三繞組變壓器組各電源側(cè)的斷路器都是同步點(diǎn)，用以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的并列操作；母線聯(lián)絡(luò)斷路器是同步點(diǎn)，作為同一母線上所有發(fā)電單元的后備同步點(diǎn)；雙繞組變壓器、三繞組變壓器各電源側(cè)斷路器都是同步點(diǎn)，

11、在任一側(cè)故障斷開(kāi)或檢修后恢復(fù)時(shí)，可以減少并列過(guò)程中的倒閘操作，保證迅速可靠地恢復(fù)供電。母聯(lián)、旁路、35KV及以上系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線等的斷路器都是同步點(diǎn)。母線分段斷路器一般不作為同步點(diǎn)，因?yàn)榈蛪簜?cè)母線解列時(shí)，高壓側(cè)是連接的，沒(méi)有同期要求。 對(duì)變壓器為Y,d11連接，采用側(cè)電壓在Y側(cè)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步時(shí)，可用接線為D，y1,相電壓變比為 的中間轉(zhuǎn)角變壓器進(jìn)行相位補(bǔ)償。 二、 準(zhǔn)同步條件分析 1、滑差s 在相量圖上 G和 sys以不同的電角速度G和sys旋轉(zhuǎn)，如果以系統(tǒng)側(cè)電壓為基準(zhǔn)，則發(fā)電機(jī)以（Gsys）的相對(duì)電角度旋轉(zhuǎn)，記為即s=Gsys=2（fGfsys）=2fs 2、滑差頻率fs= fGfsys； 如果從 G

12、和 sys同相位時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則 G和 sys之間的 3、相角差=|Gsys|t=|s|t 4、滑差周期Ts我們稱變化360°（2rad）所用的時(shí)間，如果s在一個(gè)Ts內(nèi)保持不變，則Ts與s、fs有如下關(guān)系 （2-3） 顯然，Ts的大小反映了待并發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)之間頻率差的大小，Ts小則表示頻差大，Ts大則表示頻差小。我們可以將這一結(jié)論用于檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)是否滿足并列條件。 5、發(fā)電機(jī)并列操作應(yīng)該遵循以下原則： （1）   并列瞬間，發(fā)電機(jī)的沖擊電流應(yīng)盡可能小，不應(yīng)超過(guò)允許值； （2）   并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行，暫態(tài)過(guò)程要短。 6、發(fā)電機(jī)并

13、列時(shí)不滿足準(zhǔn)同步條件的后果。 1）設(shè)UG與Usys相位相同（=0），fG=fsys，但UGUsys。則 相量圖如圖2-2所示 當(dāng)UG>Usys時(shí)， 滯后 G90°對(duì)發(fā)電機(jī)起去磁作用，發(fā)電機(jī)并列后立即帶無(wú)功負(fù)荷；當(dāng)UG<Usys, 超前 G90°對(duì)發(fā)電機(jī)起助磁作用，發(fā)電機(jī)并列后立即從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。如果U很大，則Iim過(guò)大時(shí)，將會(huì)引起發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，或定子繞組端部在電動(dòng)力的作用下受損。因此，一般要求電壓差不應(yīng)超過(guò)額定電壓的5%10%。 2）設(shè)fG=fsys，UG =Usys=U，但 G與 sys相位不同（0），則 ， 如果很大，Iim很大，其有功分量電流在發(fā)

14、電機(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩，嚴(yán)重時(shí)損壞發(fā)電機(jī)。通常準(zhǔn)同步并列操作允許的合閘相位差不應(yīng)超過(guò)去5°。如果合閘瞬間發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間存在較小的相位差，當(dāng) G超前 sys，發(fā)電機(jī)并列后立即發(fā)出有功功率；當(dāng) G滯后 sys，發(fā)電機(jī)并列后立即從系統(tǒng)吸收有功功率。 3）設(shè)UG =Usys，但fGfsys 。 G與 sys之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則并列合閘后的在0°到360°之間周期性變化， 當(dāng)=0°時(shí)，U=0，則Iim=0； 當(dāng)=180°時(shí)，U=2UG=2Usys，則Iim最大； 當(dāng)=360°（ 0°）時(shí)，U=0，則Iim=0。 可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)在頻差較大

15、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(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)（或加速）的力矩，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失步，造成并列不成功。一般準(zhǔn)同步并列時(shí)的允許頻率差范圍為額定頻率的0.2%0.5%。對(duì)工頻額定頻率50Hz，允許頻率差為0.10.25Hz。 7、發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列的實(shí)際條件是： （1）   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(guò)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)電壓的頻率應(yīng)接近相等，頻

16、率差不應(yīng)超過(guò)額定頻率的0.2%0.5%。 8、合閘脈沖命令的發(fā)出在壓差、頻差滿足要求的情況下，并列斷路器主觸頭閉合時(shí)，應(yīng)使等于0°。由于斷路器的合閘過(guò)程有一定的時(shí)間，作為自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置，必須在=0°導(dǎo)前一個(gè)時(shí)間tad發(fā)出合閘脈沖。 9、恒定導(dǎo)前時(shí)間tad為從發(fā)出合閘脈沖起到斷路器主觸頭閉合止中間所有元件動(dòng)作時(shí)間之和，一般約為0.10.7s。導(dǎo)前時(shí)間tad應(yīng)不隨頻差、壓差而變，是一個(gè)固定的數(shù)值，所以有恒定導(dǎo)前時(shí)間之稱，以此原理作成的裝置也被稱為恒定導(dǎo)前時(shí)間式自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置。 授課順序3課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)6章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題二：同步條件檢查目的

17、要求掌握整步電壓的定義及特點(diǎn)。從框圖上熟悉線性整步電壓的獲得方法、波形。在此基礎(chǔ)上掌握恒定導(dǎo)前時(shí)間式自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置頻差大小檢查的方法、原理。重點(diǎn)難點(diǎn)全波線性整步電壓特點(diǎn)，恒定導(dǎo)前相角，分析頻差大小檢查的原理。教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、何謂整步電壓？ 2、說(shuō)明全波線性整步電壓的特點(diǎn) 3、說(shuō)明自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置中導(dǎo)前時(shí)間脈沖和導(dǎo)前相角脈沖的根本區(qū)別。 4、試分析線性整步電壓最低值不為零時(shí)，對(duì)導(dǎo)前時(shí)間有何影響？ 5、說(shuō)明頻差大小檢查的方法及原理。小 結(jié)1、全波線性整步電壓的特點(diǎn)：1）包含了相角差信息量和頻差信息量；不包含壓差信息量。 2、頻差大小檢查的方法、區(qū)間：比較導(dǎo)前時(shí)間脈沖和導(dǎo)前相角脈沖出現(xiàn)

18、的先后次序檢查頻差大小，在180°360°區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 1、整步電壓uzb包含同步條件信息量的電壓。整步電壓分為正弦整步電壓（與時(shí)間具有正弦函數(shù)關(guān)系）和線性整步電壓（與時(shí)間具有時(shí)間具有線性函數(shù)關(guān)系）。 2、全波線性整步電壓獲得框圖、電路、波形 由圖2-9（b）可見(jiàn)，當(dāng)usys和uG中任意一個(gè)是高電位，而另一個(gè)是低電位時(shí)，VT獲得基極電流而飽和導(dǎo)通，輸出a點(diǎn)為低電位；只有在usys和uG同時(shí)高電位（usys和uG同時(shí)為負(fù)）或usys和uG同時(shí)低電位（usys和uG同時(shí)為正）時(shí)，VT無(wú)法獲得基極電流而截止，輸出a點(diǎn)才為高電位。uzb的最大值與ua

19、高電位相等,為E， uzb的表達(dá)式 uzb波形的上升部分斜率 下降部分斜率 3、全波線性整步電壓特點(diǎn) 1）uzb最大值E對(duì)應(yīng)=0°或360°，最小值對(duì)應(yīng)=180°。所以線性整步電壓包含了相角差信息量。 2）uzb波形和頂值電壓與uG、usys 的幅值無(wú)關(guān)，不包含壓差信息量。 3）uzb的斜率與fs成正比，包含了頻差信息量。 4.導(dǎo)前時(shí)間脈沖脈沖 產(chǎn)生 uzb（最大值對(duì)應(yīng)于=0°，uact0）通過(guò)比例微分電路和電平檢測(cè)電路獲得 。對(duì)應(yīng)的為tad=nRC，tad僅與電路參數(shù)R、C值及n值有關(guān)，與壓差或頻差無(wú)關(guān)，是恒定導(dǎo)前時(shí)間。 對(duì)應(yīng)的tad是導(dǎo)前=0

20、6;相應(yīng)uo低電位時(shí)間。 5、如果線性整步電壓的最小值不為0V，對(duì)導(dǎo)前時(shí)間（低電位）有何影響？（討論） 相當(dāng)于比例電路形成的電壓 上疊加一個(gè)直流分量，導(dǎo)致tad兩增大。所以，在實(shí)際調(diào)試時(shí)，應(yīng)保持線性整步電壓最小值為0V。 6、導(dǎo)前相角脈沖 的形成 將最大值對(duì)應(yīng)=0°的uzb加入電平檢測(cè)電路，電路輸出即可得到恒定導(dǎo)前相角脈沖 。 導(dǎo)前=0°固定相角 稱為恒定導(dǎo)前相角，當(dāng)然 不受頻差、壓差大小變化的影響。 7、頻差大小的檢查區(qū)間、方法、原理 1）檢查頻差在180°360°區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。 2）方法：比較導(dǎo)前時(shí)間脈沖和導(dǎo)前相角脈沖出現(xiàn)的先后次序 3）頻差大小的檢查

21、原理 設(shè)恒定導(dǎo)前時(shí)間所對(duì)應(yīng)的相角為t ，恒定導(dǎo)前相角所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為 ，則在某一滑差s下有 （2-22） （2-23） 整定 （2-24） 式中 為的整定滑差。將式（2-22）代入式（2-24），可得如下關(guān)系 （2-25） 當(dāng) <tad ，即 比 后出現(xiàn)時(shí)，有|S| > |s.set|；頻差不滿足要求； 當(dāng) > tad ，即 比 先出現(xiàn)時(shí)，有|S| < |s.set|，頻差滿足要求； = tad， 和 同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，有|S| = |s.set|。頻差剛好滿足要求。 所以，通過(guò)比較 與 出現(xiàn)的先后次序，可以檢查頻差大小。 (a) |S| > |s.set; (b) |S

22、| = |s.set|; (c) |S| < |s.set| 授課順序4課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)8章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題三、頻差方向鑒別，壓差大小和方向鑒別目的要求熟悉頻差方向鑒別方法及鑒別頻差方向邏輯方框圖，了解壓差大小和方向鑒別的方法及原理圖重點(diǎn)難點(diǎn)分析頻差方向邏輯方框圖教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、說(shuō)明頻差方向鑒別的方法。 2、說(shuō)明壓差大小和方向鑒別原理。小 結(jié)利用uG和usys后沿與usys和uG高低電位相對(duì)關(guān)系鑒別頻差方向；用直接比較法鑒別壓差大小和方向教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 一、頻差方向鑒別 1、區(qū)間 在0º<<180º

23、;進(jìn)行鑒別頻差方向并且發(fā)出相應(yīng)調(diào)速脈沖。 2、鑒別頻差方向方法：利用uG和usys后沿與usys和uG高低電位相對(duì)關(guān)系 由圖可以看出以下規(guī)律： （1）fG<fsys：在0º<<180º，usys后沿位置落在uG高電位區(qū)間； （2）fG>fsys：在0º<<180º， uG后沿位置落在usys高電位區(qū)間。 3、鑒別頻差方向邏輯方框圖，高電位為邏輯“ 1” ，低電位為邏輯“ 0” 。 輸入的方波電壓進(jìn)行微分，再經(jīng)過(guò)非門，在a點(diǎn)得到與uG后沿對(duì)應(yīng)的正脈沖，在b點(diǎn)得到與usys后沿對(duì)應(yīng)的正脈沖?！芭c 1” 和“與 2” 是高電

24、位動(dòng)作“與”門，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為高電位觸發(fā)，用于記錄c、d狀態(tài)。 fG<fsys，在0º<<180º區(qū)間： usys后沿與uG高電位相遇，有=b“ 1” 與uG=“ 1” 相遇，使d=“ 1” （此時(shí)c=“ 0” ），觸發(fā)器置“ 1” ，即Q=“ 1” 、 =“ 0” 。 fG>fsys，在0º<<180º區(qū)間： uG后沿與usys高電位相遇，有a=“ 1” 與usys=“ 1” 相遇，使c=“ 1” （此時(shí)d=“ 0” ），觸發(fā)器置“ 0” ，即Q=“ 0” 、 =“ 1” 。 Uzb通過(guò)電平檢測(cè)電路可以獲得 ，脈沖形

25、成電路在電平檢測(cè)電路返回瞬間（ 結(jié)束瞬間）形成低電位脈沖uh，uh處于0º<<180º區(qū)間，一般調(diào)整uh在50º。 “與 3” 和“與 4” 為低電位動(dòng)作“與”門，在uh控制下輸出對(duì)頻差方向的鑒別結(jié)果： e點(diǎn)輸出低電位脈沖（此時(shí)Q=“ 0” 、 =“ 1” ）表示fG>fsys；即為減速脈沖信號(hào)， f點(diǎn)輸出低電位脈沖（此時(shí) =“ 0” 、Q =“ 1” ）表示fG<fsys。為加速脈沖信號(hào)。 二、壓差大小檢查及方向鑒別（直接比較法） 設(shè)|U|=| - | 當(dāng) <Uact時(shí)，電平檢測(cè)1，2不動(dòng)作，表示壓差滿足要求，不閉鎖合閘脈沖； 當(dāng)

26、>Uact時(shí)，電平檢測(cè)電路動(dòng)作，表示壓差不滿足要求，閉鎖合閘脈沖，不允許合閘。 當(dāng)Uan= - >0，且Uan-Uset>Uact ，電平檢測(cè)1動(dòng)作，發(fā)降壓命令； 當(dāng)Ubn= - >0，且 Ubn-Uset>Uact ，電平檢測(cè)2動(dòng)作, 發(fā)升壓命令。  授課順序5課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)10章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題四、ZZQ5自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置（合閘部分，調(diào)頻部分）目的要求掌握Z(yǔ)ZQ5型裝置的構(gòu)成，合閘部分作用，通過(guò)框圖、波形圖分析其輸入與輸出，熟悉調(diào)頻部分的作用、要求、通過(guò)方框圖、波形分析其工況；重點(diǎn)難點(diǎn)合閘部分、調(diào)頻部分方框圖，波形教學(xué)方法講

27、授法、討論法作 業(yè)1、畫出合閘方框圖，說(shuō)明其流程，并分析當(dāng)滿足準(zhǔn)同步條件時(shí)才發(fā)合閘脈沖。 2、對(duì)調(diào)頻部分有哪些要求？定性畫出調(diào)頻部分的構(gòu)成框圖。 3、ZZQ5型裝置中，導(dǎo)前相角因故增大1倍或縮小1倍，試問(wèn)發(fā)電機(jī)并列時(shí)有何現(xiàn)象？小 結(jié)當(dāng)工頻周期50º時(shí)，區(qū)間鑒別電路輸出低電位脈沖uh，啟動(dòng)某一調(diào)速展寬電路，實(shí)施按比例調(diào)速。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： ZZQ5型裝置由合閘部分、調(diào)頻部分、調(diào)壓部分和電源部分組成。 （一）合閘部分 1、作用：檢查并列條件，當(dāng)并列點(diǎn)處兩側(cè)的壓差、頻差均滿足要求時(shí)，導(dǎo)前（=0°）tad時(shí)間自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖命令，使斷路器主觸頭閉合時(shí)=0°

28、；當(dāng)壓差或頻差不滿足要求時(shí)，閉鎖合閘命令。 2、ZZQ-5合閘部分原理框圖及對(duì)應(yīng)電路主要元件，各主要波形：（討論、分析過(guò)程） 1）全波線性整步電壓Ue105的最大值39.3V，對(duì)應(yīng)=0º（360º），最小值0V，對(duì)應(yīng)=180º。 2）恒定導(dǎo)前時(shí)間VT108的集電極輸出就是恒定導(dǎo)前時(shí)間信號(hào)Ut·ad，電路的動(dòng)作電壓可以通過(guò)R120調(diào)整，恒定導(dǎo)前時(shí)間可以通過(guò)R114、C103C105調(diào)整，一般用C103C105進(jìn)行粗調(diào)，用R114進(jìn)行細(xì)調(diào)。 3）恒定導(dǎo)前相角電路的動(dòng)作電壓可以通過(guò)R142調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整恒定導(dǎo)前相角，VT115的集電極輸出就是恒定導(dǎo)前相角信

29、號(hào) 。 4）電源閉鎖電路裝置投入電源時(shí)將裝置閉鎖12s， 為低電位時(shí)開(kāi)放合閘邏輯電路。 5）合閘邏輯電路由調(diào)壓部分給出壓差檢查結(jié)果UU，滿足條件時(shí)輸出UU低電位，不滿足條件時(shí)輸出UU高電位；最后由合閘邏輯電路決定是否發(fā)出合閘命令。 小結(jié)：只有當(dāng)壓差、頻差均滿足要求時(shí)，才導(dǎo)前（=0°）tad時(shí)間自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖命令。 （二）調(diào)頻部分 1、作用：鑒別頻差方向，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率高于系統(tǒng)頻率時(shí)，應(yīng)發(fā)減速脈沖；當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率低于系統(tǒng)頻率時(shí)，應(yīng)發(fā)增速脈沖。調(diào)速脈沖應(yīng)在0º<<180º區(qū)間內(nèi)發(fā)出。 2、對(duì)調(diào)頻部分要求： （1） 正確鑒別頻差方向。 （2） 按比例調(diào)節(jié)。即頻

30、差大時(shí)，單位時(shí)間發(fā)出的調(diào)頻脈沖應(yīng)該多；頻差小時(shí)，單位時(shí)間發(fā)出的調(diào)頻脈沖應(yīng)該相應(yīng)按比例減少。 （3） 調(diào)頻脈沖寬度可調(diào)。適應(yīng)發(fā)電機(jī)不同類型調(diào)速機(jī)構(gòu)的性能。 （4） 當(dāng)頻差過(guò)?。ㄐ∮?.05Hz）時(shí)自動(dòng)發(fā)加速命令。并列時(shí)可能出現(xiàn)頻差過(guò)小近似同步但不同相的現(xiàn)象，因而拖長(zhǎng)并列合閘過(guò)程。此時(shí)，調(diào)頻部分應(yīng)以一定的周期自動(dòng)發(fā)加速命令。 3、ZZQ-5調(diào)頻部分組成：調(diào)頻脈沖形成電路、脈沖展寬電路、頻差過(guò)小自動(dòng)發(fā)加速脈沖電路和電氣零點(diǎn)電路， 4、ZZQ-5調(diào)頻部分框圖、波形（討論、分析過(guò)程）  電路主要元件說(shuō)明： 1）脈沖展寬電路 調(diào)整R241可以調(diào)整加速脈沖寬度；調(diào)整R240可以調(diào)整減速脈沖寬度。

31、2）頻差過(guò)小自動(dòng)發(fā)加速脈沖電路。當(dāng)頻差小于0.05Hz（滑差周期大于20s）時(shí)，起動(dòng)加速脈沖展寬電路。 3）電氣零點(diǎn)：=0º對(duì)應(yīng)之點(diǎn)、繼電器K6在=0º開(kāi)始動(dòng)作之點(diǎn)。濾波電路存在時(shí)滯，Uzb的最大值并不與=0º對(duì)應(yīng)，所以Ut·ad結(jié)束返回高電位的時(shí)刻也不與=0º對(duì)應(yīng)，而是在=0º稍后時(shí)刻，即tad并不是真正的導(dǎo)前時(shí)間，真正的導(dǎo)前時(shí)間為 ，從K1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合起直到K6動(dòng)合觸點(diǎn)閉合止之間時(shí)間就是 。 6）誤差分析：一個(gè)工頻周期（0.02s）就有一個(gè)觸發(fā)脈沖，與=0º或=180º對(duì)應(yīng)的誤差最大0.02s，最小0s。如果K

32、6的動(dòng)作時(shí)間是+-0.01s，則利用電氣零點(diǎn)測(cè)得 最大誤差為0.02+0.01=0.03（s），最小誤差為0.02-0.01s。實(shí)際一般從測(cè)得的 減去0.02stad，使最大誤差變?yōu)?.01s。若頻差fs=0.4HZ,= ×0.01=360º×0.4×0.01=14º。   授課順序6課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)12章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題五、ZZQ5自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置（調(diào)壓部分，電源部分）及整體介紹目的要求掌握Z(yǔ)ZQ5型裝置調(diào)壓部分的作用、組成及調(diào)節(jié)元件，熟悉電源、出口、信號(hào)各部分之間的聯(lián)系及ZZQ5型裝置的輸入、輸出

33、信號(hào)；對(duì)ZZQ5自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置與系統(tǒng)聯(lián)系有整體認(rèn)識(shí)重點(diǎn)難點(diǎn)電源、出口、信號(hào)各部分之間的聯(lián)系教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置由哪幾個(gè)部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？ 2、自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置，若接入時(shí)將uG和usys兩者接錯(cuò)，試分析裝置的行為，有何現(xiàn)象和結(jié)果？ 3、某發(fā)電機(jī)并列斷路器的合閘時(shí)間為0.28s，當(dāng)要求頻差控制在0.2Hz時(shí)，若采用自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置來(lái)使發(fā)電機(jī)并列，試求導(dǎo)前相角脈沖對(duì)應(yīng)的導(dǎo)前角度為多少度？運(yùn)行中ZZQ5型裝置需整定的參數(shù)有哪些？是調(diào)整哪些元件？小 結(jié)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置與系統(tǒng)聯(lián)系的整體認(rèn)識(shí)：教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： （一）調(diào)壓部分調(diào)壓部分的構(gòu)成； 1、調(diào)壓部分的作用

34、：鑒別壓差方向,當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓高于系統(tǒng)電壓時(shí)發(fā)降壓脈沖，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于系統(tǒng)電壓時(shí)發(fā)升壓脈沖，使發(fā)電機(jī)電壓趨近系統(tǒng)電壓；當(dāng)壓差滿足并列條件時(shí)解除壓差閉鎖。 2、ZZQ-5調(diào)壓部分組成：壓差方向鑒別、壓差閉鎖電路、調(diào)壓脈沖形成電路。 3、ZZQ-5調(diào)壓部分原理框圖 通過(guò)調(diào)整R333可以調(diào)整調(diào)壓脈沖間隔時(shí)間、調(diào)整R335可以調(diào)整調(diào)壓脈沖時(shí)間，即調(diào)壓脈沖寬度可調(diào)，以適應(yīng)不同的勵(lì)磁調(diào)節(jié)特性。 （二）ZZQ-5電源、出口、信號(hào)部分 裝置直流電源有三種，其中+55V經(jīng)整流濾波后獲得，+40、+12V經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后獲得。供給合閘、調(diào)頻、調(diào)壓電路的繼電器動(dòng)作、晶體管電源。交流電源通過(guò)3S3、3M3供給HLIL6

35、 裝置的出口回路采用微型繼電器的觸點(diǎn)輸出，其中K1為合閘繼電器，K2、K3分別為增速、減速繼電器，以常閉觸點(diǎn)互為閉鎖，提高工作可靠性；K4、K5為升壓、降壓繼電器，同樣也以常閉觸點(diǎn)互為閉鎖。 裝置的信號(hào)回路采用信號(hào)燈，當(dāng)K1K5有一個(gè)動(dòng)作時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。白燈HL6接入的是發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓的差值電壓，裝置投入工作后，HL6即隨著差值電壓變化而明暗周期地變化，于=0時(shí)最暗，=時(shí)最亮，通過(guò)H6的明暗變化，可以判斷發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓頻差的大小（頻差大，H6明暗變化快）以及合閘脈沖發(fā)出時(shí)間的正確性，故稱為同步指示燈。 （三）整體方框圖 電源部分通過(guò)TV3取得系統(tǒng)側(cè)電壓，經(jīng)整流后供給

36、整個(gè)裝置直流電源和裝置的出口、信號(hào)回路。 調(diào)壓部分將uG、usys整流比較，當(dāng)UU不滿足要求時(shí)，作用于合閘部分，閉鎖合閘脈沖的發(fā)出，同時(shí)發(fā)相應(yīng)的調(diào)壓脈沖，調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流大小，使UGUsys。 調(diào)頻部分比較uG和usys后沿與usys和uG高電位相對(duì)關(guān)系鑒別頻差方向，形成相應(yīng)調(diào)速脈沖作用于汽輪機(jī)的調(diào)速機(jī)構(gòu)，改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使fGfsys。 合閘部分取uG、usys得到uzb，然后利用uzb檢查同步條件是否滿足，滿足時(shí)發(fā)合閘脈沖，合上發(fā)電機(jī)出口斷路器QF，將發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。  授課順序7課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)14章節(jié)與課題第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列裝置課題六、數(shù)字式并列裝置目的要求對(duì)數(shù)字

37、式并列裝置的特點(diǎn)、硬件、軟件有一定的了解。重點(diǎn)難點(diǎn)數(shù)字式并列裝置硬件電路教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、模擬式并列裝置存在的主要問(wèn)題是什么？ 2、數(shù)字式并列裝置的定義及主要特點(diǎn)是什么？ 3、自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置主要輸入信號(hào)和輸出信號(hào)？小 結(jié)從uG、usys的電壓波形中采集兩并列電源間的相角差、頻率差fs等信息，數(shù)字式準(zhǔn)同期并列裝置充分發(fā)揮了微處理器高速運(yùn)算能力且性能穩(wěn)定，因而具有顯著優(yōu)點(diǎn)。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 一、模擬式并列裝置存在的主要問(wèn)題 模擬式并列裝置是認(rèn)為s是勻速的，但實(shí)際上是多變的，如系統(tǒng)頻率不很穩(wěn)定或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是變化的，都會(huì)有不同程度的加速度。特別是對(duì)合閘時(shí)間較長(zhǎng)的斷路器，合

38、閘瞬間相角差會(huì)很大，引起很大的沖擊電流。或?yàn)榱双@得穩(wěn)定的s，把并列過(guò)程拉得很長(zhǎng)。另外，由于裝置元件老化或因溫度變化引起的參數(shù)變化，也將使導(dǎo)前時(shí)間產(chǎn)生誤差。 二、數(shù)字式并列裝置定義及主要特點(diǎn) 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(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并列操作。 主要特點(diǎn)：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(duì)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(shí)確定理想導(dǎo)前相角，使合閘瞬間沖擊電流更小，同期過(guò)程縮短。 三、數(shù)字式并列裝置 （一）硬件電路 以微處理器（CPU）為核心的數(shù)字式并列裝置，配置由主機(jī)，輸入、輸出接口和輸入、輸出過(guò)程通道等組成。 1、主機(jī) C

39、PU和存貯器（RAM、ROM）一起稱為主機(jī)。控制對(duì)象運(yùn)行變量的采樣輸入存放在可讀寫的隨機(jī)存貯器RAM內(nèi)，固定的參數(shù)和設(shè)定值以及編制的程序，則固化存放在只讀存貯器ROM內(nèi)。自動(dòng)并列裝置的重要參數(shù)，如斷路器合閘時(shí)間、頻率差和電壓差允許值、轉(zhuǎn)差角加速度計(jì)算系數(shù)、頻率和電壓控制調(diào)節(jié)的脈沖寬度等，為了既能固定存貯，又便于設(shè)置和整定值的修改，可存放在EPROM中。 2、輸入、輸出接口電路 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，輸入、輸出過(guò)程通道的信息不能直接與主機(jī)的總線相接，它必須由接口電路來(lái)完成信息傳遞任務(wù)。現(xiàn)在各種型號(hào)的CPU芯片都有相應(yīng)的通用接口芯片供選用。它們有串行接口、并行接口、管理接口（計(jì)數(shù)/定時(shí)、中斷管理等）

40、、模擬量數(shù)字量間轉(zhuǎn)換（A/D、D/A）等電路。 3、輸入、輸出過(guò)程通道 A、輸入通道 并列裝置在現(xiàn)場(chǎng)工作輸入信息有： 1）狀態(tài)量輸入。并列點(diǎn)兩側(cè)電壓互感器二次側(cè)交流電壓信號(hào)中提取電壓幅值、頻率和相角差等三種信息，作為并列操作的依據(jù)。 2）并列點(diǎn)數(shù)字量。如tad，s.set， 等，用于調(diào)用與并列點(diǎn)對(duì)應(yīng)的一套參數(shù) 3）工作狀態(tài)及復(fù)位按鈕。 B、輸出通道 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的增速、減速信號(hào)； 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的升壓、降壓信號(hào)； 并列斷路器合閘脈沖控制信號(hào)。這些控制信號(hào)可由并行接口電路輸出，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)繼電器用觸點(diǎn)控制相應(yīng)的電路。 （一） 人-機(jī)聯(lián)系 這是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必備的設(shè)施，屬常規(guī)外部設(shè)備。用于程序調(diào)

41、試、設(shè)置或修改參數(shù)。顯示并列過(guò)程主要變量。 常用的設(shè)備有： （1）     鍵盤用于輸入程序、數(shù)據(jù)和命令。 （2）     按鈕供運(yùn)行人員操作。 （3）     CRT、LCD顯示器生產(chǎn)廠家及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用人員調(diào)試程序或定值輸入及相操作的顯示 （4）數(shù)碼和發(fā)光二極管顯示指示為操作人員提供直觀的顯示方式，以利于對(duì)并列過(guò)程的監(jiān)控。 （二）數(shù)字式并列裝置的軟件 1、主程序 2、并列條件檢測(cè)程序  授課順序8課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)16章節(jié)與課題第三章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置課題一：

42、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)目的要求了解勵(lì)磁系統(tǒng)的定義、組成，理解勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用、基本要求和基本框圖。重點(diǎn)難點(diǎn)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器的作用教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1、磁系統(tǒng)的定義、組成 2.勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器的作用 3、當(dāng)同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)并列運(yùn)行時(shí)，若保持發(fā)電機(jī)輸出的有功PG= sin為常數(shù)，則調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，有（）等于常數(shù)小 結(jié)小結(jié)：勵(lì)磁系統(tǒng)與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電壓的建立、調(diào)整及必要時(shí)使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備和電路的總稱。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（AER）：用于在正常運(yùn)行或電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以滿足運(yùn)行的需求。繼電強(qiáng)行勵(lì)磁裝置（AEI）：作為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器強(qiáng)行勵(lì)磁作用的后備措施，并作為某些不能滿足強(qiáng)行勵(lì)磁要求的

43、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器補(bǔ)充措施，使勵(lì)磁電壓迅速升到最大值。自動(dòng)滅磁裝置（AEA）。用于在發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)變壓器組中的變壓器發(fā)生故障時(shí)，為防止繼續(xù)向故障點(diǎn)供給短路電流，加大故障的損壞程度，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路的勵(lì)磁電流盡快降到零的一種裝置。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 一、勵(lì)磁系統(tǒng)與同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路電壓的建立、調(diào)整及必要時(shí)使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備和電路的總稱。 1、組成： 1）勵(lì)磁功率單元，它向同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組提供直流勵(lì)磁電流。 2）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，它按照發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的要求，根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)控制功率單元輸出的勵(lì)磁電流。 2、對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求 （1）可靠性高。 （2）保證發(fā)電機(jī)具

44、有足夠的勵(lì)磁容量。 （3）具有足夠的強(qiáng)勵(lì)能力。強(qiáng)勵(lì)是指發(fā)電機(jī)電壓下降較多時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)快速地將勵(lì)磁電流和電壓升到頂值的一種運(yùn)行行為。強(qiáng)勵(lì)指標(biāo)包括勵(lì)磁頂值電壓、勵(lì)磁系統(tǒng)允許強(qiáng)勵(lì)時(shí)間。 （4）保證發(fā)電機(jī)電壓調(diào)差率有足夠的整定范圍。調(diào)差率也稱為無(wú)功電流補(bǔ)償率。它是指在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機(jī)無(wú)功電流從零變化到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化率。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)差率通常用表示，按式（31）計(jì)算。 （3-1） UGi發(fā)電機(jī)的空載電壓，V； UG2發(fā)電機(jī)無(wú)功電流等于額定值時(shí)的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，V； UGN發(fā)電機(jī)的額定電壓，V。 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)差率整定范圍一

45、般不應(yīng)小于±10%，并按1%的檔距分檔。調(diào)差特性應(yīng)有良好的線性度。 （5）保證發(fā)電機(jī)有足夠的調(diào)節(jié)范圍 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證在發(fā)電機(jī)空載電壓的70%110%范圍內(nèi)能穩(wěn)定、平滑地調(diào)節(jié)；勵(lì)磁系統(tǒng)的手動(dòng)控制單元應(yīng)保證發(fā)電機(jī)在空載勵(lì)磁電壓的20%到額定勵(lì)磁電壓的110%范圍內(nèi)能穩(wěn)定、平滑調(diào)節(jié)。 （6）保證發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)特性 該要求主要針對(duì)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提出的。為了完成勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)任務(wù)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器必須具有良好的調(diào)節(jié)特性。 二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié) 1、勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器的作用 （1）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，維持發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平。當(dāng)發(fā)電機(jī) 無(wú)功負(fù)荷變

46、化時(shí)，機(jī)端電壓要發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)應(yīng)調(diào)節(jié) 所需的勵(lì)磁電流以維持機(jī)端或系統(tǒng)電壓在給定的水平。 （2）在并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)之間，合理分配機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷。在并列運(yùn)行發(fā)電 機(jī)之間，改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不但影響該臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓和無(wú)功功 率，而且也將影響與之并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功功率。因此，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自 動(dòng)調(diào)節(jié)在并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)間，起著合理分配機(jī)組間無(wú)功負(fù)荷的作用。 （3）提高發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定極限。由電力系統(tǒng)分析可知，靜態(tài)穩(wěn)定極限功率 為 （3-2） 與發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì) 成正比，而 又與勵(lì)磁電流成正比，所以增大勵(lì)磁電流時(shí)，就提高了發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)定極限。 （4）提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，加快系統(tǒng)電

47、壓的恢復(fù)，改善電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件。發(fā)生短路時(shí)，電壓大幅度降低，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器迅速增大勵(lì)磁電流以升高電壓；改善電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件。 （5）限制發(fā)電機(jī)突然卸載時(shí)電壓上升。自動(dòng)調(diào)節(jié)器在電壓升高到某一數(shù)值后實(shí)行快速減磁，迅速減少勵(lì)磁電流，抑制電壓上升。 （6）發(fā)電機(jī)故障或發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線的變壓器故障時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行快速滅磁，以降低故障的損壞程度。 2.勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)自動(dòng)檢測(cè)和綜合系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)放大后控制勵(lì)磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。 3.對(duì)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器的基本要求 (1)應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)容量以適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況的要求。 (2)有很快的響應(yīng)速度

48、和足夠大的強(qiáng)勵(lì)頂值電壓。電力系統(tǒng)發(fā)生事故，導(dǎo)致電壓降低時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)有很快的響應(yīng)速度和足夠大的強(qiáng)勵(lì)頂值電壓,以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行勵(lì)磁作用。為了提高勵(lì)磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度，應(yīng)提高自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的響應(yīng)速度。 （3）有很高的運(yùn)行可靠性，動(dòng)作要迅速，調(diào)節(jié)過(guò)程要穩(wěn)定，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)有無(wú)失靈區(qū)。 三、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置基本框圖（討論）  授課順序9課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)18章節(jié)與課題第三章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置課題二：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式和勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式目的要求掌握同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式、勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式及特點(diǎn)；重點(diǎn)難點(diǎn)無(wú)刷勵(lì)磁、自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1同步發(fā)電機(jī)的

49、勵(lì)磁方式有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 2同步發(fā)電機(jī)有哪幾種勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式？有何根本區(qū)別？ 3何謂復(fù)式勵(lì)磁和相位復(fù)式勵(lì)磁？有何區(qū)別？小 結(jié)補(bǔ)償型調(diào)節(jié)與按電壓偏差的比例型調(diào)節(jié)的區(qū)別：按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)是一個(gè)負(fù)反饋調(diào)節(jié)，將被調(diào)量與給定值比較得到的偏差電壓放大后，作用于調(diào)節(jié)對(duì)象，力求使偏差值趨于零，所以是一種“無(wú)差“調(diào)節(jié)方式。而補(bǔ)償型勵(lì)磁調(diào)節(jié)，輸入量并非是被調(diào)量，它只補(bǔ)償定子電流和功率因數(shù)引起端電壓的變化，僅起到補(bǔ)償作用，調(diào)節(jié)的結(jié)果是有差的，所以，在運(yùn)行中還必須采用電壓校正器，才能滿足要求。教學(xué)內(nèi)容:詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容授課內(nèi)容： 一、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式：供給同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電源的方式。 按供電電源的不同分

50、：直流勵(lì)磁機(jī)（發(fā)電機(jī)）供電、交流勵(lì)磁機(jī)（發(fā)電機(jī)）經(jīng)半導(dǎo)體整流供電和靜止電源供電。其中，整流器分為可控整流與不可控整流，整流電路又可以分成旋轉(zhuǎn)整流電路和靜止整流電路。 1、直流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式 （1）直流自勵(lì)：勵(lì)磁機(jī)向自己提供勵(lì)磁電流 勵(lì)磁機(jī)GD和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組GLE同軸，勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的電流，一部分送給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組GLE；一部分經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)變阻器Rm送給勵(lì)磁機(jī)自己的勵(lì)磁繞組ELE。通過(guò)Rm的調(diào)整，手動(dòng)調(diào)整IELE；通過(guò)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，按預(yù)定的要求自動(dòng)調(diào)整IELE。 （2）直流他勵(lì)：IELE主要由另外一臺(tái)與勵(lì)磁機(jī)同軸的副勵(lì)磁機(jī)PGD提供。 討論存在問(wèn)題及應(yīng)用：直流勵(lì)磁機(jī)靠機(jī)械整流子換向，有炭刷和

51、整流子等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件，維護(hù)量大，造價(jià)高。只用于50MW及以下的發(fā)電機(jī)。 2、交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)半導(dǎo)體整流器供電的勵(lì)磁方式 （1）他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流勵(lì)磁 交流勵(lì)磁機(jī)GE和交流副勵(lì)磁機(jī)PGE與發(fā)電機(jī)G同軸旋轉(zhuǎn)。PGE輸出的交流電經(jīng)過(guò)可控硅整流器整流后給GE。GE輸出的交流電經(jīng)靜止整流器整流后變成直流，供給發(fā)電機(jī)作勵(lì)磁電流。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)控制可控硅整流元件的控制角改變交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，來(lái)控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。 討論特點(diǎn)： 1)勵(lì)磁系統(tǒng)的容量不受限制。 2)不受電網(wǎng)干擾，所以可靠性高。 3)由于控制環(huán)節(jié)多，使得這種勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)較大，響應(yīng)速度較慢。4)有轉(zhuǎn)子滑環(huán)和炭刷。需要一定的維護(hù)量，且易發(fā)

52、生火花，不利防火。 5)加長(zhǎng)了機(jī)組主軸長(zhǎng)度。 （2）自勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)： 這種勵(lì)磁系統(tǒng)取消了副勵(lì)磁機(jī)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)控制可控硅整流器中可控硅元件的控制角直接控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 討論勵(lì)磁系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： 1)時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度較快； 2)縮短了機(jī)組主軸長(zhǎng)度； 3)可控硅整流器控制的電流大，需要的可控整流設(shè)備容量大； 4）可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的逆變滅磁。 （3）交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁（無(wú)刷勵(lì)磁）。 在發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)的永磁極、交流勵(lì)磁機(jī)的電樞繞組、硅整流器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起同軸旋轉(zhuǎn)。勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組放在定子上靜止不動(dòng)；這樣，由于整流器和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是相對(duì)靜止的，所以不需要由滑環(huán)和

53、炭刷將整流器的輸出和轉(zhuǎn)子繞組連接起來(lái)，可以直接連接在一起。因此這種系統(tǒng)稱為無(wú)刷勵(lì)磁。 討論無(wú)刷勵(lì)磁的主要優(yōu)點(diǎn)： 1）取消了滑環(huán)和炭刷，維護(hù)量小。由于不存在火花問(wèn)題，不易引起火災(zāi)。 2）因?yàn)闆](méi)有炭粉和銅末引起電機(jī)線圈污染，故絕緣的壽命較長(zhǎng)。 存在技術(shù)問(wèn)題： 1）不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置對(duì)轉(zhuǎn)子回路直接滅磁。 2）無(wú)法對(duì)勵(lì)磁回路進(jìn)行直接測(cè)量，如轉(zhuǎn)子電流、電壓，轉(zhuǎn)子絕緣等。 3）無(wú)法對(duì)整流元件等的工作情況進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)。 4）對(duì)整流元件等的可靠性要求高， 3、靜止勵(lì)磁系統(tǒng) （1）自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)：勵(lì)磁變壓器并聯(lián)在發(fā)電機(jī)端，且發(fā)電機(jī)向自己提供勵(lì)磁功率。 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率取自發(fā)電機(jī)端，經(jīng)過(guò)勵(lì)磁變壓器TE降壓、

54、可控硅整流器整流后給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流通過(guò)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制可控硅的控制角進(jìn)行控制。 討論自并勵(lì)方式的優(yōu)點(diǎn)： 1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、造價(jià)低、維護(hù)量小。 2)沒(méi)有勵(lì)磁機(jī)（勵(lì)磁變壓器放置自由），縮短了機(jī)組長(zhǎng)度，可減少電廠土建造價(jià) 3)直接用可控硅控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度。 存在技術(shù)問(wèn)題：繼電保護(hù)配合較復(fù)雜 自并勵(lì)方式越來(lái)越普遍地得到采用，國(guó)外某些公司甚至把這種方式列為大型機(jī)組的定型勵(lì)磁方式。我國(guó)近年來(lái)已在一些機(jī)組上以及引進(jìn)的一些大型機(jī)組上采用自并勵(lì)方式。 （2）自復(fù)勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)：勵(lì)磁電源由發(fā)電機(jī)機(jī)端經(jīng)勵(lì)磁變壓器TE和勵(lì)磁變流器UE供給 自復(fù)勵(lì)勵(lì)磁方式的特點(diǎn)是：當(dāng)電力系

55、統(tǒng)短路時(shí)，自勵(lì)部分會(huì)因?yàn)榘l(fā)電機(jī)電壓下降而降低勵(lì)磁能力，復(fù)勵(lì)部分會(huì)因發(fā)電機(jī)電流增加而增加勵(lì)磁能力，兩者相輔相成，彌補(bǔ)了自并勵(lì)方式單獨(dú)由發(fā)電機(jī)電壓供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的不足，它可以保證在機(jī)端短路時(shí)有足夠的強(qiáng)勵(lì)能力。 二、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式 1、人工調(diào)整Rm的大小 人工調(diào)整Rm的作用，ab線段說(shuō)明：當(dāng)發(fā)電機(jī)壓UG升高時(shí)，人工就使IE減??；反之，UG降低時(shí)，人工就使IE增大，使電壓回升到額定值附近。 2、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié) （1）按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)：是一個(gè)以電壓為被調(diào)節(jié)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。 構(gòu)成：變換機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)、放大機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 測(cè)量機(jī)構(gòu)是測(cè)量發(fā)電機(jī)端電壓KUG（K為比例系數(shù)）與給定值Uset的偏差

56、UG=UsetKUG，當(dāng)端電壓偏高時(shí)，UG為負(fù)，端電壓偏低，UG為正。放大機(jī)構(gòu)是按照UG的大小和方向進(jìn)行放大，以提高調(diào)節(jié)器的靈敏度和調(diào)節(jié)質(zhì)量；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是使勵(lì)磁電流向相應(yīng)的方向調(diào)整，從而控制發(fā)電機(jī)的電壓值。 （2）按定子電流、功率因數(shù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié) 1）復(fù)式勵(lì)磁調(diào)節(jié)：若將發(fā)電機(jī)定子電流整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，以補(bǔ)償定子電流對(duì)端電壓的影響。 當(dāng)功率因數(shù)一定，定子電流增加時(shí)，端電壓下降。對(duì)復(fù)式勵(lì)磁來(lái)說(shuō)，當(dāng)定子電流增大時(shí)，提供的復(fù)勵(lì)電流也增大，從而補(bǔ)償了機(jī)端電壓的下降。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電流減小時(shí)，復(fù)勵(lì)同樣具有補(bǔ)償機(jī)端電壓升高的作用。 2）相位復(fù)式勵(lì)磁調(diào)節(jié)：將發(fā)電機(jī)端電壓和定子電流的相量和整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，則

57、可以補(bǔ)償定子電流和功率因數(shù)（無(wú)功電流）對(duì)端電壓的影響。  作為整流用的輸入電流不僅反映發(fā)電機(jī)電壓、電流，而且還與功率因數(shù)有關(guān)。  授課順序10課 時(shí)2累計(jì)學(xué)時(shí)20章節(jié)與課題第三章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置課題三：同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中的可控整流電路目的要求理解可控整流電路的作用、工作條件及工作特點(diǎn)；重點(diǎn)難點(diǎn)三相橋式全控電路工作狀態(tài)教學(xué)方法講授法、討論法作 業(yè)1.在三相全控橋式整流電路中，對(duì)觸發(fā)脈沖有何要求？ 2.畫出 60°三相全控橋式整流電路的輸出波形。 3.三相全控橋式整流電路，可以工作在哪幾種工作狀態(tài)？各對(duì)控制角有何要求？各起什么作用？ 4.何謂三相全控整流橋的逆變？實(shí)現(xiàn)逆變的條件是什么？ 5.何謂逆變角？逆變角