同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置

1、同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置概述n電力系統(tǒng)并列操作的作用電力系統(tǒng)并列操作的作用n并列操作并列操作n發(fā)電機(jī)并列：未投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機(jī)經(jīng)調(diào)節(jié)滿足并列發(fā)電機(jī)并列：未投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機(jī)經(jīng)調(diào)節(jié)滿足并列條件后經(jīng)斷路器操作投入系統(tǒng)參加并列運(yùn)行的操作條件后經(jīng)斷路器操作投入系統(tǒng)參加并列運(yùn)行的操作n系統(tǒng)并列：已解列為兩部分的系統(tǒng)經(jīng)調(diào)節(jié)滿足并列條件系統(tǒng)并列：已解列為兩部分的系統(tǒng)經(jīng)調(diào)節(jié)滿足并列條件后經(jīng)斷路器進(jìn)行的操作后經(jīng)斷路器進(jìn)行的操作n同步發(fā)電機(jī)并列操作的基本要求同步發(fā)電機(jī)并列操作的基本要求n并列瞬間，沖擊電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的允許值；并列瞬間，沖擊電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的允許值；n并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行，即暫態(tài)過(guò)

2、程要并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行，即暫態(tài)過(guò)程要短。短。n自動(dòng)并列裝置的作用自動(dòng)并列裝置的作用n減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度n提高運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性提高運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性n同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法n準(zhǔn)同步并列準(zhǔn)同步并列手動(dòng)準(zhǔn)同步并列；自動(dòng)準(zhǔn)同步并列手動(dòng)準(zhǔn)同步并列；自動(dòng)準(zhǔn)同步并列優(yōu)點(diǎn)：沖擊電流小，并網(wǎng)后拉入同步快，不會(huì)引起系統(tǒng)電壓降優(yōu)點(diǎn)：沖擊電流小，并網(wǎng)后拉入同步快，不會(huì)引起系統(tǒng)電壓降低低n自同步并列自同步并列優(yōu)點(diǎn)：并列速度快，但沖擊電流大，要短時(shí)從系統(tǒng)吸收無(wú)功，優(yōu)點(diǎn)：并列速度快，但沖擊電流大，要短時(shí)從系統(tǒng)吸收無(wú)功，會(huì)引起系統(tǒng)電壓短時(shí)下降。很少應(yīng)用

3、。會(huì)引起系統(tǒng)電壓短時(shí)下降。很少應(yīng)用。n準(zhǔn)同步并列條件準(zhǔn)同步并列條件n準(zhǔn)同期并列的理想條件準(zhǔn)同期并列的理想條件n待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等;n待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等;n斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時(shí)相角差為零，即的瞬時(shí)相角差為零，即0。實(shí)際上，同時(shí)滿足三個(gè)條件幾乎是不可能的，事實(shí)上也沒(méi)實(shí)際上，同時(shí)滿足三個(gè)條件幾乎是不可能的，事實(shí)上也沒(méi)有必要。有必要。n準(zhǔn)同期并列的實(shí)際條件分析準(zhǔn)同期并列的實(shí)際條件分析Gi c hsUGUdGXE ,ddSGchjXUj

4、XUUI/ )(產(chǎn)生的沖擊電流為產(chǎn)生的沖擊電流為n電壓差允許值電壓差允許值設(shè)設(shè)f G=f s ,=0，UG US且且UG US沖擊電流周期分量有效值為沖擊電流周期分量有效值為IchU/Xd與與U成正比。一般沖擊電流不允許超過(guò)機(jī)端短成正比。一般沖擊電流不允許超過(guò)機(jī)端短路電流的路電流的1/101/20，因此，并列時(shí)要求電壓差，因此，并列時(shí)要求電壓差值不超過(guò)（值不超過(guò)（510）額定電壓。）額定電壓。n相角差允許值相角差允許值設(shè)設(shè)f G=f s , UG USU ，0ddSGchjXUjXUUI/ )(2sin)/2(/ddchXUjXUI相角差相角差 （0180）越大，沖擊電流越大；）越大，沖擊電流

5、越大； 180時(shí)，出現(xiàn)最大值。為了保證發(fā)電機(jī)的安時(shí)，出現(xiàn)最大值。為了保證發(fā)電機(jī)的安全，應(yīng)在全，應(yīng)在接近接近0合閘。通常允許的合閘相角合閘。通常允許的合閘相角差不超過(guò)差不超過(guò)10 ，200MW及以上發(fā)電機(jī)不超過(guò)及以上發(fā)電機(jī)不超過(guò)2 4。n頻率允許差頻率允許差設(shè)設(shè)UG USU ， f G f s , 以以 作參考向量，則作參考向量，則 繞繞 以角速度以角速度GS旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 GS逆時(shí)針旋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)；GS順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；從從 018 0360變化，電壓差、沖擊電流也從小大變化，電壓差、沖擊電流也從小大小變化。由于小變化。由于f G f s ，系統(tǒng)并列時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩。系統(tǒng)并列時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩。2

6、sin)/28.12(dchXUISUSUGU計(jì)及非周期分量，沖擊電流最大瞬時(shí)值為計(jì)及非周期分量，沖擊電流最大瞬時(shí)值為據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，頻率差不宜超過(guò)（據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，頻率差不宜超過(guò)（0.20.5）額）額定頻率，即定頻率，即0.10.25Hz。n準(zhǔn)同期條件的實(shí)際條件為準(zhǔn)同期條件的實(shí)際條件為n待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值接近相等，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值接近相等，其電壓差值不超過(guò)（其電壓差值不超過(guò)（510）額定電壓；）額定電壓；n待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的相角差在并列待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的相角差在并列瞬間接近于零，相角差瞬間接近于零，相角差不應(yīng)大于不應(yīng)大于10；n待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率接

7、近相等，其頻率待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率接近相等，其頻率差不宜超過(guò)（差不宜超過(guò)（0.20.5）額定頻率。）額定頻率。n合閘脈沖命令的發(fā)出合閘脈沖命令的發(fā)出發(fā)電機(jī)電壓和頻率與系統(tǒng)接近相等時(shí)，盡量使并列合發(fā)電機(jī)電壓和頻率與系統(tǒng)接近相等時(shí)，盡量使并列合閘時(shí)（即斷路器主觸頭閉合瞬間）相角差為閘時(shí)（即斷路器主觸頭閉合瞬間）相角差為0。由于從合閘脈沖發(fā)出，到斷路器主觸頭閉合，要由于從合閘脈沖發(fā)出，到斷路器主觸頭閉合，要經(jīng)歷一段時(shí)間，所以要求提前發(fā)出合閘脈沖，這經(jīng)歷一段時(shí)間，所以要求提前發(fā)出合閘脈沖，這一提前的時(shí)間叫一提前的時(shí)間叫“導(dǎo)前時(shí)間導(dǎo)前時(shí)間，用，用l e表示，應(yīng)為表示，應(yīng)為發(fā)出合閘脈沖到斷路器主觸頭閉

8、合時(shí)中間所有元發(fā)出合閘脈沖到斷路器主觸頭閉合時(shí)中間所有元件的動(dòng)作之和。為使件的動(dòng)作之和。為使l e不隨壓差、頻差變化，為不隨壓差、頻差變化，為固定數(shù)值，也就是說(shuō)固定數(shù)值，也就是說(shuō)“恒定導(dǎo)前時(shí)間恒定導(dǎo)前時(shí)間。n自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的功能自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的功能n自動(dòng)檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的壓差、頻差，自動(dòng)檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的壓差、頻差，滿足準(zhǔn)同步要求時(shí)，自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖，使斷路滿足準(zhǔn)同步要求時(shí)，自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖，使斷路器主觸頭閉合瞬間）相角差為器主觸頭閉合瞬間）相角差為0。n壓差或頻差不滿足要求時(shí)，能自動(dòng)閉鎖合閘脈沖，壓差或頻差不滿足要求時(shí)，能自動(dòng)閉鎖合閘脈沖，同時(shí)檢測(cè)壓差和頻差的方向進(jìn)行調(diào)整，加

9、快并列同時(shí)檢測(cè)壓差和頻差的方向進(jìn)行調(diào)整，加快并列過(guò)程。過(guò)程。整步電壓整步電壓包含同步條件信息的電壓包含同步條件信息的電壓n正弦整步電壓正弦整步電壓設(shè)設(shè)u G U G ms i n G t， u s U s ms i n s t則滑差電壓（發(fā)電機(jī)并列前，并列斷路器兩端電壓）則滑差電壓（發(fā)電機(jī)并列前，并列斷路器兩端電壓） u du Gu s U G ms i n G t U s ms i n s t若若U G mU s m U m ，則則u dU m （s i n G t s i n s t ）=2U m s i n ( G s ) t /2 c o s ( G s ) t /2是一個(gè)幅值隨是一個(gè)

10、幅值隨s i n ( G s ) t /2變化，頻率變化，頻率為（為（ G s ) /2的交變電壓。的交變電壓。n正弦整步電壓正弦整步電壓u s y：滑差電壓的正半包絡(luò)滑差電壓的正半包絡(luò)線線 u s y =2U m |s i n ( G s ) t /2 |= 2U m |s i n ( d t /2 ) |= 2U m |s i n /2 |滑差周期滑差周期T d =2/| d |=1/| f G f s |=1/| f d |特點(diǎn)：特點(diǎn)：n整步電壓周期與頻差絕對(duì)值成反比，反映頻差大整步電壓周期與頻差絕對(duì)值成反比，反映頻差大??；小；n整步電壓最低點(diǎn)反映電壓差的大?。徽诫妷鹤畹忘c(diǎn)反映電壓差的

11、大小；n 0時(shí)，整步電壓出現(xiàn)最小值；時(shí)，整步電壓出現(xiàn)最小值； 180整整步電壓出現(xiàn)最大值，整步電壓的大小反映了相角步電壓出現(xiàn)最大值，整步電壓的大小反映了相角差大小。差大小。線性整步電壓特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 0時(shí)，時(shí)，u s y出現(xiàn)最出現(xiàn)最大值；大值； 180整步整步電壓出現(xiàn)最小值，電壓出現(xiàn)最小值， u s y的大小反映了相角差的大小反映了相角差大小。大小。nu s y的斜率與頻差絕對(duì)的斜率與頻差絕對(duì)值成正比，反映了頻值成正比，反映了頻差的大小。差的大小。n線性整步電壓的電壓線性整步電壓的電壓波形、頂值電壓與波形、頂值電壓與u s 、u G幅值無(wú)關(guān)，不包含幅值無(wú)關(guān)，不包含電壓差信息。電壓差信息。)2/

12、(|2/2)2/0(|2/2)2/()/1 (2)2/0()/2(.dddmsydmsyddmsydmsydddmsysyddmsysyTtTfUTUTtfUTUTtTTtUuTttTUu斜率分別為上升部分和下降部分的ZZQ-5裝置整體介紹微機(jī)自動(dòng)并列裝置n概述概述n模擬型缺點(diǎn)：模擬型缺點(diǎn)：n一個(gè)滑差周期檢測(cè)一次，有時(shí)并列過(guò)程太長(zhǎng)一個(gè)滑差周期檢測(cè)一次，有時(shí)并列過(guò)程太長(zhǎng)n恒定導(dǎo)前時(shí)間內(nèi)滑差是不變的常數(shù)，即勻速準(zhǔn)則，可能恒定導(dǎo)前時(shí)間內(nèi)滑差是不變的常數(shù)，即勻速準(zhǔn)則，可能引起較大的沖擊電流。引起較大的沖擊電流。n參數(shù)保護(hù)導(dǎo)致誤差大，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性參數(shù)保護(hù)導(dǎo)致誤差大，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性n微機(jī)型：

13、微機(jī)型：n高速運(yùn)算和邏輯判斷能力，可以每周（高速運(yùn)算和邏輯判斷能力，可以每周（0.02s)計(jì)算一次；計(jì)算一次；n可以采用較為精確的計(jì)算公式，考慮可以采用較為精確的計(jì)算公式，考慮加速運(yùn)動(dòng)；加速運(yùn)動(dòng)；n并列速度快，裝置技術(shù)性能好。并列速度快，裝置技術(shù)性能好。n實(shí)現(xiàn)自檢功能，提高裝置的可靠性。實(shí)現(xiàn)自檢功能，提高裝置的可靠性。n微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置同步條件的檢測(cè)原理微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置同步條件的檢測(cè)原理n電壓檢測(cè)電壓檢測(cè)交流電壓變送器把交流電壓交流電壓變送器把交流電壓u變成直流變成直流U，經(jīng)經(jīng)A/D送入送入c p u變?yōu)閷?duì)應(yīng)的數(shù)字量變?yōu)閷?duì)應(yīng)的數(shù)字量DG、DS。設(shè)允許電壓偏差設(shè)允許電壓偏差USET對(duì)應(yīng)的數(shù)字

14、量為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為DU,當(dāng)當(dāng)|DSDG| DU時(shí)，不允許合閘信號(hào)輸出；時(shí)，不允許合閘信號(hào)輸出；否則允許合閘信號(hào)輸出。否則允許合閘信號(hào)輸出。 DS DG輸出升輸出升壓信號(hào)，壓信號(hào)，DS DG輸出降壓信號(hào)。輸出降壓信號(hào)。n頻率測(cè)量頻率測(cè)量交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波，經(jīng)二分頻后進(jìn)入可交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波，經(jīng)二分頻后進(jìn)入可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)，交流信號(hào)頻率為編程定時(shí)器計(jì)數(shù)，交流信號(hào)頻率為f=f c/ N 。把頻率差的絕對(duì)值和允許的頻差進(jìn)行比較，把頻率差的絕對(duì)值和允許的頻差進(jìn)行比較，作出是否允許并列的判斷。按發(fā)電機(jī)頻率作出是否允許并列的判斷。按發(fā)電機(jī)頻率高于或低于系統(tǒng)頻率輸出減速或增速信號(hào)高于或低于系統(tǒng)頻率輸出減速或增

15、速信號(hào)（在（在0180區(qū)間內(nèi)按頻差大小調(diào)節(jié)）。區(qū)間內(nèi)按頻差大小調(diào)節(jié)）。n導(dǎo)前時(shí)間檢測(cè)導(dǎo)前時(shí)間檢測(cè)n相角差測(cè)量相角差測(cè)量矩形波的寬度矩形波的寬度i與相與相角差角差i對(duì)應(yīng)。（系統(tǒng)對(duì)應(yīng)。（系統(tǒng)電壓方波的寬度電壓方波的寬度s為為已知）已知）i =(i / s) （i i 1 ，0 且且2i l e ,則繼續(xù)進(jìn)行下一點(diǎn)運(yùn)則繼續(xù)進(jìn)行下一點(diǎn)運(yùn)算，直到滿足條件為止。算，直到滿足條件為止。n微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的構(gòu)成微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的構(gòu)成n單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)包括微處理器包括微處理器c p u、EPROM、 E2PROM、RAM、定時(shí)器及輸入輸出接口（可編程并行接口）。整定時(shí)器及輸入輸出接口（可編程并行接口）。

16、整定值存放在定值存放在E2PROM中。中。 C p u 執(zhí)行執(zhí)行EPROM中中的程序，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至的程序，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM的原始數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)分析處理，完成各種保護(hù)功能。分析處理，完成各種保護(hù)功能。n頻差、相角差鑒別電路頻差、相角差鑒別電路n鑒別頻差是否符合準(zhǔn)同步并列條件，并作為發(fā)鑒別頻差是否符合準(zhǔn)同步并列條件，并作為發(fā)電機(jī)調(diào)速的依據(jù)；電機(jī)調(diào)速的依據(jù)；n計(jì)算理想導(dǎo)前合閘角，不斷搜索相角差等于合計(jì)算理想導(dǎo)前合閘角，不斷搜索相角差等于合閘角的時(shí)機(jī)，發(fā)出合閘命令，使待并發(fā)電機(jī)正閘角的時(shí)機(jī)，發(fā)出合閘命令，使待并發(fā)電機(jī)正好在好在 0時(shí)并入系統(tǒng)。時(shí)并入系統(tǒng)。n電壓差鑒別電路電壓差鑒別電路

17、整定壓差和鑒別電壓差的大小、極性，對(duì)整定壓差和鑒別電壓差的大小、極性，對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行均壓控制。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行均壓控制。n輸入電路輸入電路并列點(diǎn)兩側(cè)的電壓和開關(guān)量信號(hào)（并列點(diǎn)并列點(diǎn)兩側(cè)的電壓和開關(guān)量信號(hào)（并列點(diǎn)選擇、斷路器輔助觸點(diǎn)（實(shí)測(cè)斷路器合閘選擇、斷路器輔助觸點(diǎn)（實(shí)測(cè)斷路器合閘時(shí)間）、遠(yuǎn)方復(fù)位信號(hào)、面板的按鍵和撥時(shí)間）、遠(yuǎn)方復(fù)位信號(hào)、面板的按鍵和撥輪開關(guān)）。輪開關(guān)）。n輸出電路輸出電路n控制類：均頻、均壓、合閘?？刂祁悾壕l、均壓、合閘。n信號(hào)類：指示裝置異常及電源消失報(bào)警。信號(hào)類：指示裝置異常及電源消失報(bào)警。n錄波類：對(duì)反映同步過(guò)程的電量如脈動(dòng)電壓和錄波類：對(duì)反映同步過(guò)程的電量如脈動(dòng)電壓和合閘接觸器觸點(diǎn)進(jìn)行錄波。合閘接觸器觸點(diǎn)進(jìn)行錄波。n顯示類：監(jiān)視裝置工況、實(shí)時(shí)參數(shù)、整定值及顯示類：監(jiān)視裝置工況、實(shí)時(shí)參數(shù)、整定值及異常情況等提示信息如整步表。異常情況等提示信