同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置

同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五概述電力系統(tǒng)并列操作的作用并列操作發(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(mǎn)足并列條件后經(jīng)斷路器操作投入系統(tǒng)參加并列運(yùn)行的操作系統(tǒng)并列：已解列為兩部分的系統(tǒng)經(jīng)調(diào)節(jié)滿(mǎn)足并列條件后經(jīng)斷路器進(jìn)行的操作同步發(fā)電機(jī)并列操作的基本要求并列瞬間，沖擊電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的允許值；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。第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

自動(dòng)并列裝置的作用減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度提高運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法準(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)電壓降低自同步并列優(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，會(huì)引起系統(tǒng)電壓短時(shí)下降。很少應(yīng)用。第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五準(zhǔn)同步并列條件準(zhǔn)同期并列的理想條件待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等;待并發(fā)電機(jī)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(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時(shí)相角差為零，即δ＝0°。實(shí)際上，同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)條件幾乎是不可能的，事實(shí)上也沒(méi)有必要。準(zhǔn)同期并列的實(shí)際條件分析Gich第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五產(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(guò)機(jī)端短路電流的1/10~1/20，因此，并列時(shí)要求電壓差值不超過(guò)（5～10）％額定電壓。相角差允許值設(shè)fG=fs,UG＝US＝U，δ≠0°第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五相角差δ（0～180）越大，沖擊電流越大；δ＝180°時(shí)，出現(xiàn)最大值。為了保證發(fā)電機(jī)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(guò)10°，200MW及以上發(fā)電機(jī)不超過(guò)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(shí)針旋轉(zhuǎn)；ωG>ωS順時(shí)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(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩。計(jì)及非周期分量，沖擊電流最大瞬時(shí)值為第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，頻率差不宜超過(guò)（0.2～0.5）％額定頻率，即0.1~0.25Hz。準(zhǔn)同期條件的實(shí)際條件為待并發(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)（5～10）％額定電壓；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δ不應(yīng)大于10°；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)（0.2～0.5）％額定頻率。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)，盡量使并列合第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五 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“導(dǎo)前時(shí)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(shí)中間所有元件的動(dòng)作之和。為使δle不隨壓差、頻差變化，為固定數(shù)值，也就是說(shuō)“恒定導(dǎo)前時(shí)間’。自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的功能自動(dòng)檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的壓差、頻差，滿(mǎn)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0。第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五壓差或頻差不滿(mǎn)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，加快并列過(guò)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(jī)并列前，并列斷路器兩端電壓）ud＝uG－us＝UGmsinωGt－Usmsinωst若UGm＝Usm＝Um，則第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五ud＝Um（sinωGt－sinωst）=2Umsin[(ωG－ωs)t/2]cos[(ωG＋ωs)t/2]是一個(gè)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(xiàn)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(diǎn)：整步電壓周期與頻差絕對(duì)值成反比，反映頻差大??；第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五整步電壓最低點(diǎn)反映電壓差的大??；δ＝0°時(shí)，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11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五線(xiàn)性整步電壓第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五特點(diǎn)：δ＝0°時(shí)，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(duì)值成正比，反映了頻差的大小。線(xiàn)性整步電壓的電壓波形、頂值電壓與us、uG幅值無(wú)關(guān)，不包含電壓差信息。第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五ZZQ-5裝置整體介紹第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微機(jī)自動(dòng)并列裝置概述模擬型缺點(diǎn)：一個(gè)滑差周期檢測(cè)一次，有時(shí)并列過(guò)程太長(zhǎng)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。參數(shù)保護(hù)導(dǎo)致誤差大，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性微機(jī)型：高速運(yùn)算和邏輯判斷能力，可以每周（0.02s)計(jì)算一次；可以采用較為精確的計(jì)算公式，考慮δ加速運(yùn)動(dòng)；并列速度快，裝置技術(shù)性能好。實(shí)現(xiàn)自檢功能，提高裝置的可靠性。第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置同步條件的檢測(cè)原理電壓檢測(cè) 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?duì)應(yīng)的數(shù)字量DG、DS。設(shè)允許電壓偏差ΔUSET對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為DΔU,當(dāng)|DS－DG|>DΔU時(shí)，不允許合閘信號(hào)輸出；否則允許合閘信號(hào)輸出。DS>

DG輸出升壓信號(hào)，DS<DG輸出降壓信號(hào)。第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五頻率測(cè)量 交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波，經(jīng)二分頻后進(jìn)入可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)，交流信號(hào)頻率為f=fc/N。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)頻率高于或低于系統(tǒng)頻率輸出減速或增速信號(hào)（在δ[0～180°]區(qū)間內(nèi)按頻差大小調(diào)節(jié)）。第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五導(dǎo)前時(shí)間檢測(cè)相角差測(cè)量第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五 矩形波的寬度τi與相角差δi對(duì)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(shí)器讀入τi

和τs的值，每一工頻周期計(jì)算一次，記錄δi的軌跡。第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五計(jì)及加速度時(shí)導(dǎo)前時(shí)間相角計(jì)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(jì)算點(diǎn)間ωd變化很小）比較|2π－δi－δle|≤ε是否成立，若成立，則給出合閘信號(hào)。若|2π－δi－δle|>ε且2π－δi>δle,則繼續(xù)進(jìn)行下一點(diǎn)運(yùn)算，直到滿(mǎn)足條件為止。第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的構(gòu)成第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五單片機(jī)系統(tǒng) 包括微處理器cpu、EPROM、E2PROM、RAM、定時(shí)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(duì)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(hù)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(jī)調(diào)速的依據(jù)；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)正好在δ＝0°時(shí)并入系統(tǒng)。第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五電壓差鑒別電路 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。輸入電路 并列點(diǎn)兩側(cè)的電壓和開(kāi)關(guān)量信號(hào)（并列點(diǎn)選擇、斷路器輔助觸點(diǎn)（實(shí)測(cè)斷路器合閘時(shí)間）、遠(yuǎn)方復(fù)位信號(hào)、面板的按鍵和撥輪開(kāi)關(guān)）。輸出電路控制類(lèi)：均頻、均壓、合閘。信號(hào)類(lèi)：指示裝置異常及電源消失報(bào)警。第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五錄波類(lèi)：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。顯示類(lèi)：監(jiān)視裝置工況、實(shí)時(shí)參數(shù)、整定值及異