電力系統(tǒng)自動裝置(第一第二章)

1、第一章第一章 自動裝置及其數據的采集處理自動裝置及其數據的采集處理 自動裝置的首要任務 自動裝置的基本組成 一、自動裝置的首要任務系統(tǒng)運行的主要參數是連續(xù)的模擬量，將連續(xù)的模擬信號采集并轉換成離散的數字信號后進入計算機，即數據采集和模擬信號的數字化。二、自動裝置的基本組成1硬件：電力系統(tǒng)自動裝置的結構形式主要有微型計算機系統(tǒng)、工業(yè)控制機系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（DCS）和現場總線系統(tǒng)（FCS）三種。各自的適用范圍：硬件結構形式結構特點適用范圍應用實例微型計算機系統(tǒng)結構簡單，易實現，對環(huán)境要求不高，能在惡劣環(huán)境下工作。價格低，降低系統(tǒng)投資?？刂乒δ軉我徊杉碾姎饬坎欢嘧詣硬⒘醒b置工業(yè)控制機系統(tǒng)功能完善

2、，可靠性和實時性提高，配實時操作系統(tǒng)，過程中斷系統(tǒng)，具有豐富的I/O功能和軟件系統(tǒng)。有眾多選配件，軟件支持?？刂乒δ芤筝^高軟件開發(fā)任務繁重發(fā)電機勵磁自動調節(jié)系統(tǒng) DCS，FCSDCS適應性強，單一站的故障不影響，可靠性提高。系統(tǒng)各站為并行結構，實時性好，對上位機有一定技術要求。分散的多對象的成套監(jiān)測控制裝置發(fā)電廠變電所遠動裝置熱電廠機爐集控系統(tǒng)FCS全數字開放系統(tǒng)，可互操作性和可互用性。全分布控制系統(tǒng)，其現場設備具有高智能化和自治性，控制能力強。2軟件 信號采集與處理：采集的是數字信號可直接進入計算機存儲。而模擬信號須經過模擬信號采集與處理程序經過采集、標度變換、濾波處理及二次數據計算，并進

3、行保存。 運行參數設置：設置系統(tǒng)的運行參數。 系統(tǒng)管理(主控制)：將各個功能模塊組織成一個程序系統(tǒng)，并管理和調用各個功能模塊，同時管理數據文件的存儲和輸出。 通信：完成上位機與各個站之間的數據傳遞工作，或用來完成主節(jié)點與從節(jié)點之間的數據傳遞。一般通信程序為DCS或FCS所有。 軟件部分視具體的系統(tǒng)，具體的應用有不同的劃分，規(guī)模、功能和所采用的技術也不相同。第二章第二章 同步發(fā)電機的自動并列同步發(fā)電機的自動并列 概述概述 準同期并列的基本原理準同期并列的基本原理 自動并列裝置的工作原理自動并列裝置的工作原理 頻率差與電壓差的調整頻率差與電壓差的調整 微機型（數字型）并列裝置的組成微機型（數字型）

4、并列裝置的組成 第一節(jié)概述第一節(jié)概述 主要內容主要內容 并列操作的意義 并列操作應遵循的原則 準同期并列的理想條件與實際條件 并列操作時不滿足理想條件時引起的后果滑差、滑差頻率與滑差周期的關系 自同期并列的原理及特點1. 母線電壓的狀態(tài)量表示 任一母線電壓瞬時值可表示為： 為運行母線電壓（ ）的狀態(tài)量)sin(tUum、mUU一、并列操作的意義（Fig.2-1）相量圖電路示意圖等值電路圖2. 并列操作的概念和意義 概念：發(fā)電機的電壓uG在投入系統(tǒng)運行之前，與并列母線電壓uX的狀態(tài)量不等，須適當調整待并發(fā)電機組的狀態(tài)量，使之符合并列條件后才允許斷路器QF合閘作并網運行。這一系列操作稱為并列操作.

5、 意義：負荷的變化而引起發(fā)電機運行的臺數經常改變，因此發(fā)電機組的投切是系統(tǒng)運行中的一項頻繁操作（正常操作），隨著系統(tǒng)的容量和單機的容量日益增大，不恰當的并列操作將導致嚴重后果。因此提高并列操作的準確度和可靠性對系統(tǒng)的可靠運行是很重要的。3. 機組并列時應遵循的原則QF合閘時的沖擊電流應盡可能小：瞬時最大值一般不超過額定電流的1-2倍。機組并入電網后，應迅速進入同步運行狀態(tài)，縮短暫態(tài)過程，減小對系統(tǒng)的擾動。4. 并列方法： 準同期并列：廣泛采用。一般在系統(tǒng)正常運行情況下采用。這是學習的重點內容。 自同期并列：很少采用。這是過去當系統(tǒng)發(fā)生事故時為迅速投入水輪發(fā)電機組而曾經采取的一種方法。隨著自動控

6、制技術的進步，微機型數字式自動并列方法日漸成熟，現在也可用準同期法快速投運水輪發(fā)電機組，因此只作簡單介紹。二、準同期并列1基本過程：基本過程： Fig.2-1（a），QF為并列斷 路器，其兩側電壓發(fā)電機端電壓和電網電 壓在合閘前一般不相等，其相量差為 ，其值由Fig.2-1（b）的電壓相 量求得。Fig.2-1 （c）是計算準同期并列時 沖擊電流的等值電路圖。發(fā)電機電壓的角頻 率為 ，電網電壓的角頻率為 。 xGsUUUGX 電網參數一定 沖擊電流（合閘瞬間盡 可能?。?理想的 0 0 （同時并列后順利進入同步運行狀態(tài)，對電網無擾動）sU2定義：定義：發(fā)電機在并列合閘前已加勵磁，當uG與uX的

7、狀態(tài)量相等時，將發(fā)電機斷路器合閘，完成并列操作。3理想條件：理想條件：斷路器兩則電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等。完全重合并且同步旋轉?？杀磉_為： (1) (即頻率相等即頻率相等) (2) (即電壓幅值相等即電壓幅值相等) (3) (即相角差為零即相角差為零)xGxGff或xGUU0e4.實際條件：實際條件：實際很難滿足同時上述三個條件，只要求合閘時沖擊電流較小，不危及電氣設備，合閘后對待并發(fā)電機和電網運行的影響較小，發(fā)電機應能迅速進入同步運行，暫態(tài)過程要短，不致引起任何不良后果?？杀磉_為：(1) 頻率差=額定頻率的(0.2%-0.5%)(2) 電壓幅值差=額定電壓的( 5%10%)(3) 相角差

8、=5-10 (沖擊電流為額定電流的沖擊電流為額定電流的0.5倍倍)5不滿足理想條件時引起的后果：不滿足理想條件時引起的后果：（1）電壓幅值差：滿足(1)和(3)，不滿足(2) 沖擊電流的有效值為 發(fā)電機電壓、電網電壓有效值； 發(fā)電機次暫態(tài)電抗 電力系統(tǒng)等值電抗 沖擊電流最大瞬時值的計算式為XdXGhXXUUI XGUU 、 dXXX 28 . 1hhmIi 影響：影響：電壓幅值差引起的沖擊電流主要為電壓幅值差引起的沖擊電流主要為無功電流分量無功電流分量，引起定子繞組發(fā)熱和在定，引起定子繞組發(fā)熱和在定子端部產生沖擊力矩。相當于發(fā)電機的突子端部產生沖擊力矩。相當于發(fā)電機的突然短路，損壞電氣設備，須

9、限制在然短路，損壞電氣設備，須限制在1-2倍額倍額定電流以下為宜。定電流以下為宜。（2）合閘相角差：滿足(1)和(2)，合閘瞬間不滿足(3) 此時發(fā)電機為空載情況，電動勢為端電壓，和電網電壓相等。沖擊電流的有效值為 發(fā)電機交軸次暫態(tài)電抗 發(fā)電機交軸次暫態(tài)電動勢2sin2 exqqhXXEI qX qE 影響：相位不一致產生的沖擊電流可能達影響：相位不一致產生的沖擊電流可能達到額定電流的到額定電流的20-30倍。倍。 當相角差較小時，當相角差較小時，電壓的相位差產生的沖電壓的相位差產生的沖擊電流主要為有功電流分量擊電流主要為有功電流分量，在發(fā)電機的，在發(fā)電機的機軸上產生沖擊力矩，非但不能把待并發(fā)

10、機軸上產生沖擊力矩，非但不能把待并發(fā)電機拉入同步，還可能使其它并列運行的電機拉入同步，還可能使其它并列運行的發(fā)電機失去同步。發(fā)電機失去同步。 可以求出沖擊電流最大瞬時值?？梢郧蟪鰶_擊電流最大瞬時值。（3）頻率不相等：滿足(2)，不滿足(1) a.分析 如圖2-3(a)所示，斷路器兩側間電壓差為脈動電脈動電壓壓，可描述為： 設初始角 0，則 )sin()sin(21tUtUuxmxGmGs12)2cos()2sin(2ttUuxGxGmGs令 為脈動電壓的幅值，則 可知， 可以看成是幅值為、頻率接近于工頻的交流波形。 又 為滑差角頻率，兩電壓相量間的相角差為 )2sin(2tUUxGmGs)2c

11、os(tUuxGsssuxGstSeb-波形圖a-相量圖脈動電壓于是 = uS:正弦脈動波，最大幅值為正弦脈動波，最大幅值為2UmG(2UmX),脈動電壓、相量圖及其瞬時值波形如圖所脈動電壓、相量圖及其瞬時值波形如圖所示。示。 2sin2tUUSmGs2sin22sin2emxemGUUb.影響：頻率差影響發(fā)電機進入同步運行的影響：頻率差影響發(fā)電機進入同步運行的過程過程 如果發(fā)電機在只存在頻差的情況下合閘，那么并列合閘在一定時間內，發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓相量的相位關系將發(fā)生改變，用以下簡化相量圖分析。 UG UX UX UX UG UG US=0 US=max US=0 e=0 e=180 e=

12、360 設系統(tǒng)電壓固定，待并發(fā)電機的電壓以恒定滑差角頻率對系統(tǒng)電壓轉動。 當相角差從0到180變動時US的幅值從0變到最大值2UmG。 當相角差從180 到360 (重合)變動時, US的幅值從最大值2UmG回到0。 轉動一圈的時間為脈動周期。因此產生具有振蕩性質的周期性變化的沖擊電流，影響發(fā)電機進入同步的過程。c. 參數的關系 由于 所以脈動周期為 用標么值表示時，有 SSf2SSSfT21NSSf2* 關于滑差關于滑差(滑差角頻率滑差角頻率)的概念：均可用來表的概念：均可用來表示待并發(fā)電機的頻率與電網頻率之間或兩示待并發(fā)電機的頻率與電網頻率之間或兩并列電網頻率之間相差的程度。并列電網頻率之

13、間相差的程度。 滑差頻率滑差頻率fS即頻率差；即頻率差； 滑差滑差s可以反映頻率差，兩者是可以反映頻率差，兩者是2倍數關倍數關系；系； 滑差周期滑差周期Ts是滑差頻率的倒數，因此也可是滑差頻率的倒數，因此也可以反映頻率差，滑差周期小則頻率差大。以反映頻率差，滑差周期小則頻率差大。 相角差是時間的函數，所以并列時合閘相相角差是時間的函數，所以并列時合閘相角差與發(fā)出合閘信號的時間有關角差與發(fā)出合閘信號的時間有關. 如果發(fā)出合閘信號的時間恰當，有可能在如果發(fā)出合閘信號的時間恰當，有可能在兩電壓重合的時間合閘，使沖擊電流為零。兩電壓重合的時間合閘，使沖擊電流為零。d. 頻率差過大時發(fā)電機可能并列不成功

14、：頻率差過大時發(fā)電機可能并列不成功：不恰當，可能在 較大時合閘，可能引起較大沖擊電流 注意：如果并列時頻差較大，即使合閘時的相角差很小，滿足要求，但這時待并發(fā)電機需經歷一個很長的暫態(tài)過程才能進入同步運行狀態(tài)，嚴重時甚至失步，因而也是不允許的。（用Fig 2-4說明) 頻差較小，滑差周期長，經過從發(fā)電機狀態(tài)電動機狀態(tài)來回擺動的振蕩過程，可縮短發(fā)電機并列后的暫態(tài)過程，盡快拉入同步運行，并列成功。但如果頻差過大，滑差周期短，經歷較長時間才能進入同步，如圖2-4所示，可能導致發(fā)電機失步，造成并列失敗。(一般實際操作時，調一般實際操作時，調整發(fā)電機頻率略高于系統(tǒng)頻率，這樣當拉入同步并列后立整發(fā)電機頻率略

15、高于系統(tǒng)頻率，這樣當拉入同步并列后立即帶上部分負荷，頻率會適當降低，接近系統(tǒng)頻率。即帶上部分負荷，頻率會適當降低，接近系統(tǒng)頻率。)e三、自同期并列1. 定義：定義：將一臺未加勵磁電流的發(fā)電機組升速到接近于電網頻率，滑差角頻率不超過允許值，且在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，再合上勵磁開關，給轉子加上勵磁電流，在發(fā)電機電動勢逐漸增長的過程中，由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機組拉入同步運行。2. 沖擊電流的計算沖擊電流的計算 未加勵磁時拉入電網，相當于電網經過很小的電抗而短路，產生的沖擊電流的周期分量由下式求得： 歸算到發(fā)電機端的電網電壓； 歸算后的電網等值電抗XdXhXXUI X

16、UXX 發(fā)電機母線電壓為 機組一定時，自同期并列的沖擊電流主要決定于系統(tǒng)的情況，發(fā)電機的端電壓值與沖擊電流成正比。 dXdXGXXXUU四、兩種方式的特點和適用性比較并列方式準同期并列自同期并列 特點并列條件檢測及產生的沖擊電流須進行條件檢測，并列時產生沖擊電流小，不會對系統(tǒng)造成擾動。未加勵磁，并列時吸收無功，造成電壓下降，同時引起較大沖擊電流。 并列時間和操作過程需對發(fā)電機電壓、頻率進行調整，并列時間長，且操作復雜。不存在電壓和頻率調整問題，并列時間短，且操作簡單。 適用性自同期并列過去適用于故障情況下發(fā)電機的緊急并列。隨著自動化程度的提高，逐漸趨于淘汰。微機型準同期并列同時適用于正常和故障

17、情況下的并列。 適用于發(fā)電機并入系統(tǒng)，兩系統(tǒng)之間的并列（變電所采用的方式）。不能用于兩系統(tǒng)間的并列操作。 自動準同期：正常情況下的同期并列。手動準同期：自動的備用方式。 本節(jié)重點：本節(jié)重點：脈動電壓的概念；準同期并列裝置的組成單元；兩種提前量信號的概念。 準同期并列：系統(tǒng)運行中的主要并列方式。 并列斷路器主觸頭閉合瞬間所出現的沖擊電流以及進入同步運行的暫態(tài)過程，決定于合閘時的脈動電壓值 和滑差角頻率 。 準同期并列的任務：對 和 進行檢測和控制，并選擇一合適的時間發(fā)出合閘信號，使合閘瞬間 的值在允許值以內。 檢測的信息：QF兩側的電壓，主要針對 進行檢測并提取信息，當提取信息表明并列條件滿足，

18、即選擇合適的時間合閘，完成并列。sUSsUSsUsU第二節(jié)準同期并列的基本原理第二節(jié)準同期并列的基本原理一、脈動電壓 有兩種情況： (1) 斷路器兩側電壓幅值相等 設 的幅值相等， ，令兩電壓相量重合瞬間為起始點，這時 的表達式可得XGUU與XGsU)2cos(tUuxGss =2sin2tUUSmGs2sin22sin2emxemGUU0tS0SUtSmGSUU2脈動電壓波形為正弦脈動波形。(2) 斷路器兩側電壓幅值不相等， 的表達式如(2-15)式所示。 脈動電壓波形如圖所示。 sU0tSmXmGSUUUtSmXmGSUUU0tStSmXmGSUUU0tStSmXmGSUUUmXmGSUU

19、U0tStS 在脈動電壓波形中載有準同期并列所需檢測的信息電壓幅值差，頻率差以及相角差隨時間的變化規(guī)律。因而并列兩側電壓為自動并列裝置提供并列條件信息，供選擇合適的合閘信號發(fā)出時間等。 并列條件信息（1）電壓幅值差 脈動電壓波形的最小幅值即兩電壓的幅值差。脈動電壓波形的最小幅值即兩電壓的幅值差。 即使合閘時機掌握得好，相角差為零，并列點即使合閘時機掌握得好，相角差為零，并列點兩側有電壓幅值差存在時仍會導致沖擊電流，兩側有電壓幅值差存在時仍會導致沖擊電流，為限制并網合閘時的沖擊電流，設定電壓幅值為限制并網合閘時的沖擊電流，設定電壓幅值差限制，作為并列條件之一。差限制，作為并列條件之一。 mxmG

20、SUUUmin（2）頻率差 間的頻率差即脈動電壓幅值間的頻率差即脈動電壓幅值 的的頻率頻率，它與滑差角頻率 的關系如式(2-10)所示。 要求 小于某一允許值 脈動電壓周期 大于某一給定值，實際操作中，可以通過測量 來檢測待并發(fā)電機組與電網間的滑差角頻率的大小，即頻率差的大小。 XGUU與sUSSSf2SSTST 上述分析是基于 、 為恒定的前提下的，但對于要求快速并網的機組，這一前提未必成立，因此自動并列裝置應能實時檢測 和相角差加速度 等值，以利于快速并網的實施。GfxfSdtdS（3）合閘相角差的控制考慮到斷路器操作機構和合閘回路控制電器的考慮到斷路器操作機構和合閘回路控制電器的固有動作

21、時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)固有動作時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號，即取一提前量。出合閘信號，即取一提前量。提前量的類型：恒定越前相角：恒定越前相角：在兩相量重合之前恒定角度發(fā)出合閘信號的。恒定越前時間恒定越前時間; 在兩相量重合之前恒定時間發(fā)出合閘信號的。一般并列合閘回路有固定動作時間，這一裝置得以廣泛采用。二、準同期并列裝置1. 控制單元 為使待并發(fā)電機組滿足并列條件，主要由三個單元組成。（1）頻率差控制單元 任務：任務：檢測兩電壓相量間的滑差角頻率。 實現：實現：調節(jié)待并發(fā)電機組的轉速，使其頻 率接近于系統(tǒng)頻率。（2）電壓差控制單元 任務任務：檢測兩電壓相量間的電壓差。

22、實現：實現：調節(jié)發(fā)電機電壓，使其與電網電壓 間的電壓差值小于規(guī)定允許值，促 使并列條件的形成。（3）合閘信號控制單元 任務：任務：檢查并列條件中的(1)和(2)是否滿 足。 實現：實現：當待并機組的頻率和電壓滿足并列 條件時，該單元就選擇合適的時間 發(fā)出合閘信號，使并列斷路器的主 觸頭接通時，相角差接近于零或控 制在允許范圍以內。2. 自動化程度分類 按自動化程度可分為：（1）半自動并列裝置 特點：特點：無頻差和壓差控制單元，只有合閘 信號控制單元。 實現：實現：并列時，待并發(fā)電機的頻率和電壓 由運行人員監(jiān)視和調整，當頻率和 電壓滿足條件時，并列裝置在合適 的時間發(fā)出合閘信號. 與手動并列的區(qū)

23、別：與手動并列的區(qū)別：合閘信號由該裝置判斷后自動發(fā)出，不是由運行人員手動發(fā)出。（2）自動并列裝置 組成部分如Fig.2-8所示。 有人值斑的發(fā)電廠：有人值斑的發(fā)電廠： 發(fā)電機的電壓由運行人員直接操作控制，并列裝置中不需配置壓差控制單元，簡化了結構。 無人值班的發(fā)電廠：無人值班的發(fā)電廠： 并列裝置需設置壓差控制單元。發(fā)電機并列時，發(fā)電機的頻率和電壓由并列裝置自動調節(jié)，當它與電網頻率、電壓的差值滿足并列條件時，自動選擇合適時機發(fā)出合閘信號，整個過程無須運行人員參與三、準同期并列合閘信號的控制邏輯 并列裝置的核心部件：合閘信號控制單元，其控制原則是當頻率和電壓都滿足并列條件的情況下，在兩電壓相量重合

24、之前發(fā)出合閘信號。 如Fig.2-9所示，頻率和電壓條件和提前量信號是與門的三個輸入端，三個條件同時滿足就發(fā)出合閘信號。1. 定義定義 越前相角：相對于=0提前(導前)的相角。 恒定越前相角：相對于=0提前(導前)的 相角，且這一相角不隨頻差(或滑差)、壓差 變化。（一）恒定越前相角準同期并列2. 原理分析原理分析在脈動電壓到達合閘相角差為零之前的 相角差時發(fā)出合閘信號。 設 =額定值 由式（2-9）得： ，如圖2-10，設 對應的 為 ， 設斷路器合閘時間為 ，如越前相角滿 足 ，即在某一恒定滑差 下，越前相角越前時間 ，則合閘相角差為零。YJXGUU2sin2emxSUUYJSUAUQFt

25、S0syQFYJtSQFt = ：最佳滑差角頻率，對應圖2-10中。 在圖2-10中， ，提前時間 ，斷路器完全合閘的時間點過了兩電壓相量的重合點。 ，提前時間 ，離兩電壓相量的重合點還差一定時間。S0sy1S0syQFtt 3S0syQFtt 3結論：結論： 近乎恒定，合閘相角差 與 有關。只有 在允許范圍內，可保證合閘沖擊電流在允許值以內， 可由發(fā)電機參數計算得到。 QFteSSS（二）恒定越前時間準同期并列定義定義 導前時間：相對于=0提前(導前)的時間。 恒定導前時間：相對于=0提前(導前)的時間，且這一時間不隨頻差(或滑差)、壓差變化。 原理說明原理說明(1) 為什么需要恒定越前時間

26、呢？ 斷路器有合閘時間，對應斷路器接收合閘命令到接通一次系統(tǒng)的時間。因此合閘命令即合閘脈沖應有提前量，即越前時間?？紤]到斷路器合閘時間是確定的，所以越前時間也是恒定的，與壓差和頻差無關，即恒定越前時間。(2) 怎樣考慮越前時間? 在脈動電壓到達兩電壓相量重合（ =0）之前tYJ發(fā)出合閘信號，一般取tYJ等于并列裝置合閘出口繼電器動作時間和斷路器的合閘時間tQF之和，因此這種方法理論上可使合閘相角差等于零。但實際上由于各種裝置的合閘時間存在著分散性，難免存在誤差。四、恒定越前時間并列裝置的整定計算 1越前時間tYJ 令 tYJ=tC+tQF tYJ主要取決于tQF，裝置中的tYJ應便于整定，以適

27、應不同斷路器的需要。2允許電壓差 UG 與 UX 允許電壓差一般定為(0.1-0.15)UN.3. 允許滑差角頻率按沖擊電流條件得到 設ey為發(fā)電機組的允許合閘相角，最大允許滑差為 (2-17) 式中， 、 自動并列裝置、斷路器的動作誤差時間QFceysyttctQFt 決定于發(fā)電機的允許最大沖擊電流值 ,可由下式求得 (rad) (2-18)ey hmi 28 . 12)(sin2qxqhmeyEXXiard第三節(jié)自動并列裝置的工作原理第三節(jié)自動并列裝置的工作原理主要內容：主要內容：并列裝置的工作原理（裝置的控制邏輯，獲得并列所需檢測信號的方式獲得并列所需檢測信號的方式，并列合閘控制原理）一

28、、裝置的控制邏輯以恒定越前時間準同期并列裝置進行說明，其中的合閘信號控制單元包括：滑差角頻率檢測、電壓差檢測和越前時間信號 如Fig.2-12(a)所示為并列裝置的控制原理圖.。只有在滑差角頻率和電壓差均符合條件，在tYJ發(fā)出合閘信號，越前時間信號才能通過與門成為合閘信號輸出。 如圖2-12(b)，在一個脈動周期內，必須在越前時間信號到達之前完成頻率差和電壓差的檢測任務，作出是否允許并列合閘的判斷。否則進入下一個滑差周期檢測并列，當電壓差和頻率差都符合條件時，就在tYJ發(fā)出合閘信號，從而完成并列操作的合閘控制任務。模擬型或微機數字式的自動并列裝置都得遵循上述基本原理所闡述的控制邏輯來制訂軟件框

29、圖。二、并列的檢測信號前述準同期并列原理時，主要分析了脈動電壓的變化規(guī)律，闡明了在脈動電壓中載有電壓差和頻率差的信息，并在一定條件下反映相角差的變化規(guī)律，可為自動并列裝置檢測和控制提供所需的信息。脈動電壓可由斷路器兩側電壓互感器二次側電壓測得。(一) 整步電壓：模擬式裝置產生檢測信號的方式。定義：定義：含有同步條件信息的電壓，可以用來檢查發(fā)電機并列時是否滿足同步條件。 特點：整步電壓含有頻差信息、相位差信特點：整步電壓含有頻差信息、相位差信息和壓差信息，整步電壓的周期就是滑差息和壓差信息，整步電壓的周期就是滑差周期，可用于檢測頻差的大小。周期，可用于檢測頻差的大小。 作用：實現同步條件檢查和產

30、生合閘脈沖。作用：實現同步條件檢查和產生合閘脈沖。 分類分類(產生整步電壓的方法產生整步電壓的方法)： 1正弦型整步電壓：正弦型整步電壓： 早期準同期并列裝置所采用的測量信號。早期準同期并列裝置所采用的測量信號。包絡線是正弦型的，稱為正弦整步電壓。包絡線是正弦型的，稱為正弦整步電壓。 分析分析Fig.2-13，電壓互感器二次側電壓經整，電壓互感器二次側電壓經整流后直流側的電壓波形如流后直流側的電壓波形如Fig2-13(c),所測所測得直流電壓反映了脈動電壓的幅值。得直流電壓反映了脈動電壓的幅值。 正弦整步電壓的最小值是電壓差（如第二節(jié)所述）。正弦整步電壓隨時間變化過程對應相位差的變化過程。 最

31、小值-電壓差 周期檢測-頻率差 隨時間變化過程確定合閘時刻-相位差 利用正弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差利用正弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差條件，利用正弦整步電壓的周期檢測是否滿足頻條件，利用正弦整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件，利用正弦整步電壓隨時間變化過程率差的條件，利用正弦整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件。確定合閘時刻，使相位差滿足條件。 當 ，正弦型整步電壓如公式（2-19）所示： （2-19） ， 的波形圖和圖2-7相似。表明：整步電壓-相角差，電壓差，使得檢測時引入了電壓的影響，容易造成越前時間信號的時間誤差，從而引起合閘誤差。因此被線性整步電

32、壓的方法代替。XGUU2sin22sin2eZXSZXSZKUtKUUXGUUSZU2線性整步電壓 線性整步電壓含有頻率差、相位差的信息，線性整步電壓含有頻率差、相位差的信息，但不含有電壓差的信息。但不含有電壓差的信息。 周期檢測-頻率差 隨時間變化過程確定合閘時刻-相位差 另設專門電路檢測壓差 利用線性整步電壓的周期檢測是否滿足頻利用線性整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件，利用線性整步電壓隨時間變率差的條件，利用線性整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件，化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件，但需利用其他方法檢查電壓差是否滿足并但需利用其他方法檢查電壓差是否滿足并列條件，壓

33、差檢測另設專門電路完成。列條件，壓差檢測另設專門電路完成。 結合邏輯框圖、電路圖和各點波形圖理解 (1) 半波線性整步電壓 a.形成 如Fig.2-15：電路圖的原理省略。從邏輯框圖(b)圖中可看出，經方波變換后在a點電位(反映兩電壓相量差)的波形如Fig2-15所示，是一系列幅值一定而寬度與相角差有關的矩形波。 相角差=180時，矩形最寬。相角差為0或360時，矩形寬度為0。 0-180，寬度漸增，180-360，寬度漸減。 可見，一系列矩形波寬度的變化，反映了兩電壓相量相角差e的變化，為并列裝置判別相角差提供了檢測信息。b.在模擬式自動并列裝置中的實現： 圖2-16 RC濾波 雙形濾波 矩

34、形波-鋸齒三角波-理想三角波 （a） (b) (c) 如Fig.2-16(c)所示為線性整步電壓與相角差之間的關系可用兩個直線方程表示如公式(2-20)所示。常稱為三角波整步電壓。 和t成線性關系-相角差特性，與壓差無關，提高了并列裝置的控制性能，被模擬式自動并列裝置廣泛使用。 Fig2-16(c)是在完全理想的情況下獲得的，實際情況偏離理想化直線，使控制合閘時間引入誤差。(2)全波線性整步電壓： a.形成 結合圖2-17，2-18分析。 控制邏輯圖如圖2-17(b) 方波變換 原始交流-兩電壓方波-Y點矩形波- 電壓波形 LC濾波 -理想平滑三角波形 原理和半波整步電壓類似，最大值是半波的2

35、倍，多了一倍矩形脈沖，可通過適當減小濾波器時間常數來改善性能。多用這種。Fig.2-17Fig.2-18。數學表達式如公式(2-21)所示。 (二) 相角差e(t)的實時檢測：數字式裝置 產生檢測信號的方式。 上述線性整步電壓e的對應關系從 寬度不等的矩形波經濾波處理后獲得的。 結論：矩形波的寬度與并列電源波結論：矩形波的寬度與并列電源波 形的相角差形的相角差e相對應，記錄矩形波的寬度相對應，記錄矩形波的寬度 即記錄相角差的運動軌跡即記錄相角差的運動軌跡e（t），其中載），其中載 有除電壓幅值外的并列條件信息。作用與有除電壓幅值外的并列條件信息。作用與 整步電壓相似，數字式裝置充分利用整步電壓

36、相似，數字式裝置充分利用e(t)隨時間變化規(guī)律的信息，提高了并列裝置隨時間變化規(guī)律的信息，提高了并列裝置的合閘控制技術水平。的合閘控制技術水平。 e的測量方案，利用Fig2-20相角差測量的 邏輯圖可得到一系列寬度不等的矩形波。 如Fig2-21.所示。通過分析波形可獲得并列 所需檢測信息，和全波邏輯圖不同的是， 全波是利用濾波器電路獲得矩形波形的， 而這里是通過CPU計數方式來檢測的。 兩種類型的裝置：實時響應性（并列速度）、準確性（合閘誤差）三、并列合閘控制（一）恒定越前時間電子模擬式自動并列裝置，用電阻電容作為運算器件，實際電路偏離理想化假設條件，在實際應用中難免引入誤差。采用微機型數字

37、式自動并列裝置利用較嚴密的數學模型計算越前時間，符合脈動電壓的實際規(guī)律，相當準確。1數學模型，求2求出當前計算點的合閘相角差，利用 條件進行判斷3e（t）軌跡4錯過合閘時機的應對措施。yJyJi)2(（二）頻率差檢測實施檢測的方法：實施檢測的方法：(1)在恒定越前時間之前完成的檢測任務，用來判別是否符合并列條件。在數字式裝置中，利用相角差的軌跡中含有滑差角頻率的信息進行檢測，符合機組和系統(tǒng)的實際運行情況。(2)直接測量兩并列電壓頻率，求得頻率差值以及頻率高、低的信息。數字電路測量頻率的方法是測量交流信號的周期T。只有在頻率差允許的條件下，才進行恒定越前時間的計算。（三）電壓差檢測在頻差和相角差檢測電路中，不載有并列點兩側電壓幅值的信息，需設置專門電壓差檢測電路。，同時也必須在恒定越前時間之前作出電壓幅值差是否符合并列條件的判斷。檢測方法：檢測方法：（1）直接讀入兩電壓值，然后作計算比較。 用傳感器實現較為簡單。（2）先直接比較兩電壓相量的幅值大小，再讀入比較結果。第四節(jié)第四節(jié) 頻率差與電壓差的調整頻率差與電壓差的調整本節(jié)內容：頻差和壓差的調整方法本節(jié)內容：頻差和壓差的調整方法一、頻率差調整 任務：發(fā)電壓頻率接近系統(tǒng)頻率，使頻率差滿足允許的范圍，促成并列的實現。方法：升速/減速 1頻率差測量參照第三節(jié)數字式頻率測量的方法，直接測量兩并列電壓的頻率，判別頻差大小。