同步發(fā)電機自動并列裝置

同步發(fā)電機自動并列裝置第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日概述電力系統(tǒng)并列操作的作用并列操作發(fā)電機并列：未投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機經(jīng)調(diào)節(jié)滿足并列條件后經(jīng)斷路器操作投入系統(tǒng)參加并列運行的操作系統(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)斷路器進行的操作同步發(fā)電機并列操作的基本要求并列瞬間，沖擊電流不應(yīng)超過規(guī)定的允許值；并列后，發(fā)電機應(yīng)能迅速進入同步運行，即暫態(tài)過程要短。第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日

自動并列裝置的作用減輕運行人員的勞動強度提高運行的可靠性和穩(wěn)定性同步發(fā)電機并列操作的方法準(zhǔn)同步并列手動準(zhǔn)同步并列；自動準(zhǔn)同步并列優(yōu)點：沖擊電流小，并網(wǎng)后拉入同步快，不會引起系統(tǒng)電壓降低自同步并列優(yōu)點：并列速度快，但沖擊電流大，要短時從系統(tǒng)吸收無功，會引起系統(tǒng)電壓短時下降。很少應(yīng)用。第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日準(zhǔn)同步并列條件準(zhǔn)同期并列的理想條件待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等;待并發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率相等;斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時相角差為零，即δ＝0°。實際上，同時滿足三個條件幾乎是不可能的，事實上也沒有必要。準(zhǔn)同期并列的實際條件分析Gich第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日產(chǎn)生的沖擊電流為電壓差允許值設(shè)fG=fs,δ=0，UG≠US且UG>US沖擊電流周期分量有效值為Ich＝△U/Xd″與△U成正比。一般沖擊電流不允許超過機端短路電流的1/10~1/20，因此，并列時要求電壓差值不超過（5～10）％額定電壓。相角差允許值設(shè)fG=fs,UG＝US＝U，δ≠0°第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日相角差δ（0～180）越大，沖擊電流越大；δ＝180°時，出現(xiàn)最大值。為了保證發(fā)電機的安全，應(yīng)在δ接近0°合閘。通常允許的合閘相角差不超過10°，200MW及以上發(fā)電機不超過2°～4°。頻率允許差設(shè)UG＝US＝U，fG≠

fs,以作參考向量，則繞以角速度ωG－ωS旋轉(zhuǎn)。ωG>ωS逆時針旋轉(zhuǎn)；ωG>ωS順時針旋轉(zhuǎn)；δ從0°～180°～360°變化，電壓差、沖擊電流也從小～大～小變化。由于fG≠

fs，系統(tǒng)并列時會產(chǎn)生振蕩。計及非周期分量，沖擊電流最大瞬時值為第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日據(jù)運行經(jīng)驗，頻率差不宜超過（0.2～0.5）％額定頻率，即0.1~0.25Hz。準(zhǔn)同期條件的實際條件為待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓的幅值接近相等，其電壓差值不超過（5～10）％額定電壓；待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓間的相角差在并列瞬間接近于零，相角差δ不應(yīng)大于10°；待并發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率接近相等，其頻率差不宜超過（0.2～0.5）％額定頻率。合閘脈沖命令的發(fā)出發(fā)電機電壓和頻率與系統(tǒng)接近相等時，盡量使并列合第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日 閘時（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，要經(jīng)歷一段時間，所以要求提前發(fā)出合閘脈沖，這一提前的時間叫“導(dǎo)前時間’，用δle表示，應(yīng)為發(fā)出合閘脈沖到斷路器主觸頭閉合時中間所有元件的動作之和。為使δle不隨壓差、頻差變化，為固定數(shù)值，也就是說“恒定導(dǎo)前時間’。自動準(zhǔn)同步裝置的功能自動檢測待并發(fā)電機與系統(tǒng)之間的壓差、頻差，滿足準(zhǔn)同步要求時，自動發(fā)出合閘脈沖，使斷路器主觸頭閉合瞬間）相角差為0。第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日壓差或頻差不滿足要求時，能自動閉鎖合閘脈沖，同時檢測壓差和頻差的方向進行調(diào)整，加快并列過程。整步電壓包含同步條件信息的電壓正弦整步電壓設(shè)uG＝UGmsinωGt，us＝Usmsinωst則滑差電壓（發(fā)電機并列前，并列斷路器兩端電壓）ud＝uG－us＝UGmsinωGt－Usmsinωst若UGm＝Usm＝Um，則第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日ud＝Um（sinωGt－sinωst）=2Umsin[(ωG－ωs)t/2]cos[(ωG＋ωs)t/2]是一個幅值隨sin[(ωG－ωs)t/2]變化，頻率為（ωG＋ωs)/2的交變電壓。正弦整步電壓usy：滑差電壓的正半包絡(luò)線usy=2Um|sin[(ωG－ωs)t/2]|=2Um|sin(ωdt/2)|=2Um|sinδ/2|滑差周期Td=2π/|ωd|=1/|fG－fs|=1/|fd|特點：整步電壓周期與頻差絕對值成反比，反映頻差大??；第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日整步電壓最低點反映電壓差的大小；δ＝0°時，整步電壓出現(xiàn)最小值；δ＝180°整步電壓出現(xiàn)最大值，整步電壓的大小反映了相角差大小。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日線性整步電壓第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日特點：δ＝0°時，usy出現(xiàn)最大值；δ＝180°整步電壓出現(xiàn)最小值，usy的大小反映了相角差大小。usy的斜率與頻差絕對值成正比，反映了頻差的大小。線性整步電壓的電壓波形、頂值電壓與us、uG幅值無關(guān)，不包含電壓差信息。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日ZZQ-5裝置整體介紹第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日微機自動并列裝置概述模擬型缺點：一個滑差周期檢測一次，有時并列過程太長恒定導(dǎo)前時間內(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。參數(shù)保護導(dǎo)致誤差大，影響系統(tǒng)運行的可靠性微機型：高速運算和邏輯判斷能力，可以每周（0.02s)計算一次；可以采用較為精確的計算公式，考慮δ加速運動；并列速度快，裝置技術(shù)性能好。實現(xiàn)自檢功能，提高裝置的可靠性。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日微機自動準(zhǔn)同步裝置同步條件的檢測原理電壓檢測 交流電壓變送器把交流電壓u變成直流U，經(jīng)A/D送入cpu變?yōu)閷?yīng)的數(shù)字量DG、DS。設(shè)允許電壓偏差ΔUSET對應(yīng)的數(shù)字量為DΔU,當(dāng)|DS－DG|>DΔU時，不允許合閘信號輸出；否則允許合閘信號輸出。DS>

DG輸出升壓信號，DS<DG輸出降壓信號。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日頻率測量 交流信號轉(zhuǎn)換成方波，經(jīng)二分頻后進入可編程定時器計數(shù)，交流信號頻率為f=fc/N。把頻率差的絕對值和允許的頻差進行比較，作出是否允許并列的判斷。按發(fā)電機頻率高于或低于系統(tǒng)頻率輸出減速或增速信號（在δ[0～180°]區(qū)間內(nèi)按頻差大小調(diào)節(jié)）。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日導(dǎo)前時間檢測相角差測量第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日 矩形波的寬度τi與相角差δi對應(yīng)。（系統(tǒng)電壓方波的寬度τs為已知）δi=(τi/τs)π（τi≥τi－1，0<δ≤π）δi=【2π－(τi/τs)π】＝（2－τi/τs)π(τi≤τi－1，π≤δ≤2π）Cpu從定時器讀入τi

和τs的值，每一工頻周期計算一次，記錄δi的軌跡。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日計及加速度時導(dǎo)前時間相角計算δle=ωditle+(1/2)(Δωdi/Δt)tle

2ωdi=Δδi/Δt=(δi－δi-1)/(2τs)tle=ton.QF+tcΔωdi/Δt=(ωdi－ωdi-n)/(2nτs)（式中因兩計算點間ωd變化很?。┍容^|2π－δi－δle|≤ε是否成立，若成立，則給出合閘信號。若|2π－δi－δle|>ε且2π－δi>δle,則繼續(xù)進行下一點運算，直到滿足條件為止。第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日微機自動準(zhǔn)同步裝置的構(gòu)成第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日單片機系統(tǒng) 包括微處理器cpu、EPROM、E2PROM、RAM、定時器及輸入輸出接口（可編程并行接口）。整定值存放在E2PROM中。Cpu執(zhí)行EPROM中的程序，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM的原始數(shù)據(jù)分析處理，完成各種保護功能。頻差、相角差鑒別電路鑒別頻差是否符合準(zhǔn)同步并列條件，并作為發(fā)電機調(diào)速的依據(jù)；計算理想導(dǎo)前合閘角，不斷搜索相角差等于合閘角的時機，發(fā)出合閘命令，使待并發(fā)電機正好在δ＝0°時并入系統(tǒng)。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日電壓差鑒別電路 整定壓差和鑒別電壓差的大小、極性，對勵磁調(diào)節(jié)器進行均壓控制。輸入電路 并列點兩側(cè)的電壓和開關(guān)量信號（并列點選擇、斷路器輔助觸點（實測斷路器合閘時間）、遠方復(fù)位信號、面板的按鍵和撥輪開關(guān)）。輸出電路控制類：均頻、均壓、合閘。信號類：指示裝置異常及電源消失報警。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日錄波類：對反映同步過程的電量如脈動電壓和合閘接觸器觸點進行錄波。顯示類：監(jiān)視裝置工況、實時參數(shù)、整定