第四章 同步發(fā)電機自動并列原理

1、同步發(fā)電機自動并列原理2/542022-4-11第四章 同步發(fā)電機的自動并列 重點講解發(fā)電機同步準同期并列的自動化原理. 這是將同步發(fā)電機投入電網(wǎng)進行并列運行以組成電力系統(tǒng)的基本步驟.3/542022-4-11第四章 同步發(fā)電機的自動并列一、概述(同步并列和準同期概念)二、準同期并列的基本原理三、自動并列裝置的工作原理四、微機并列裝置4/542022-4-11第二章 同步發(fā)電機的自動并列一、概述(同步并列和準同期概念)同步并列和準同期的基本概念同步并列和準同期的基本概念同步發(fā)電機并列的基本原則同步發(fā)電機并列的基本原則準同期并列理想條件準同期并列理想條件偏離理想條件三種情況下的后果偏離理想條件三

2、種情況下的后果自同期并列自同期并列二、準同期并列的基本原理三、自動并列裝置的工作原理四、微機并列裝置5/542022-4-11一、同步并列與準同期一、同步并列與準同期發(fā)電機投入電力系統(tǒng)參加并發(fā)電機投入電力系統(tǒng)參加并列運行的操作稱為列運行的操作稱為“并列操并列操作作”。同步發(fā)電機的并列操作稱為同步發(fā)電機的并列操作稱為“同期同期”。以近于同步運行。以近于同步運行條件進行的并列操作稱為條件進行的并列操作稱為“準同期準同期”。發(fā)電廠將一臺發(fā)電機組用發(fā)電廠將一臺發(fā)電機組用準同期方式并入電廠母線。準同期方式并入電廠母線。將電力系統(tǒng)的兩部分用準將電力系統(tǒng)的兩部分用準同期的方式進行并列。同期的方式進行并列。并

3、并列列操操作作6/542022-4-11同步發(fā)電機并列需遵循的基本原則同步發(fā)電機并列需遵循的基本原則1、并列斷路器合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時、并列斷路器合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時最大值一般不超過最大值一般不超過1-2倍的額定電流。倍的額定電流。2、發(fā)電機并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進入同步運行狀態(tài)，、發(fā)電機并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對電力系統(tǒng)的擾動。其暫態(tài)過程要短，以減少對電力系統(tǒng)的擾動。7/542022-4-11同步發(fā)電機的并列方法同步發(fā)電機的并列方法同同步步發(fā)發(fā)電電機機的的并并列列方方法法準準 同同 期期 并并 列列自自 同同 期期 并并 列列在電

4、力系統(tǒng)正常運行的情況下，一般采在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，一般采用準同期并列方法將發(fā)電機組投入運行。用準同期并列方法將發(fā)電機組投入運行。只有當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，為了迅速只有當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，為了迅速投入水輪發(fā)電機組，投入水輪發(fā)電機組，過去過去曾采用自同期曾采用自同期并列方法。并列方法。由于微機型數(shù)字式自動并列方法已經(jīng)趨由于微機型數(shù)字式自動并列方法已經(jīng)趨于成熟，于成熟，現(xiàn)在也用準同期并列方法現(xiàn)在也用準同期并列方法投運投運水輪發(fā)電機組。水輪發(fā)電機組。8/542022-4-11同步發(fā)電機并列的理想情況同步發(fā)電機并列的理想情況發(fā)電機端電壓為發(fā)電機端電壓為GU電網(wǎng)電壓為電網(wǎng)電壓為XU兩者之間的相量

5、差為兩者之間的相量差為XGSUUU當電網(wǎng)參數(shù)一定時，當電網(wǎng)參數(shù)一定時，沖擊電流就取決于合沖擊電流就取決于合閘瞬間閘瞬間 的值的值SU最理想的情況就是最理想的情況就是 的值為零，此時，的值為零，此時，QF合閘沖擊電流為零。合閘沖擊電流為零。SU9/542022-4-11同步發(fā)電機并列的理想條件同步發(fā)電機并列的理想條件發(fā)電機并列的理想條件發(fā)電機并列的理想條件 并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等。并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等。XGXGff或或1、頻率相等、頻率相等XGUU2、電壓幅值相等、電壓幅值相等0e3、相角差為零、相角差為零此時，合閘沖擊電流為零，并列后發(fā)電機可以立即與電

6、網(wǎng)同步運此時，合閘沖擊電流為零，并列后發(fā)電機可以立即與電網(wǎng)同步運行，不會出現(xiàn)擾動現(xiàn)象。行，不會出現(xiàn)擾動現(xiàn)象。 實際上，待并發(fā)電機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)實際上，待并發(fā)電機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)很難實現(xiàn)理想條件很難實現(xiàn)理想條件；在實際；在實際的操作中也的操作中也沒有這樣的苛求沒有這樣的苛求。只要合閘沖擊電流小，不危及電。只要合閘沖擊電流小，不危及電氣設(shè)備，合閘后機組迅速進入同步運行，對電網(wǎng)影響小，不致氣設(shè)備，合閘后機組迅速進入同步運行，對電網(wǎng)影響小，不致于引起任何不良后果即可。于引起任何不良后果即可。10/542022-4-11實際并列條件之一實際并列條件之一電壓幅值差電壓幅值差XUGUhIXGff0eXGUU并列時的電

7、氣狀態(tài)：并列時的電氣狀態(tài)：可以計算得到?jīng)_擊電流最大瞬可以計算得到?jīng)_擊電流最大瞬時值：時值：dSdXGhXUXUUi 55. 228 . 1max沖擊電流主要為無功電流分量。沖擊電流主要為無功電流分量。GUXU發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值dX 發(fā)電機直軸次暫態(tài)電抗發(fā)電機直軸次暫態(tài)電抗沖擊電流的影響：沖擊電流的影響： 沖擊電流為無功分量，沖擊電流為無功分量，不會加重原動機的負擔，但不會加重原動機的負擔，但會在電樞繞組中產(chǎn)生很大的會在電樞繞組中產(chǎn)生很大的沖擊力，使電樞繞組端部受沖擊力，使電樞繞組端部受沖擊力的作用而變形。沖擊力的作用而變形。并列沖擊電流的波形并列沖擊電流的

8、波形三相短路時最嚴重相的電流波形圖三相短路時最嚴重相的電流波形圖cos()atTshshpmshpmiItIeshpi周期分量部分shapi非周期分量部分shim12/542022-4-11實際并列條件之一實際并列條件之一電壓幅值差電壓幅值差沖擊電流的電動力對發(fā)電機組的繞組產(chǎn)生影響，而定子沖擊電流的電動力對發(fā)電機組的繞組產(chǎn)生影響，而定子繞組端部機械強度最弱，需特別注意對其造成的危害。繞組端部機械強度最弱，需特別注意對其造成的危害。并列操作是正常操作，沖擊電流最大瞬時值限制在并列操作是正常操作，沖擊電流最大瞬時值限制在1-2倍的額定電流以下。倍的額定電流以下。為了保證機組的安全，我國規(guī)定電壓差并

9、列沖擊電流不為了保證機組的安全，我國規(guī)定電壓差并列沖擊電流不允許超過機端短路電流的允許超過機端短路電流的1/201/10。據(jù)此，得到。據(jù)此，得到同期同期并列的一個條件：并列的一個條件：電壓差電壓差Us不能超過額定電壓的不能超過額定電壓的5%10%.現(xiàn)在的一些大型發(fā)電機組規(guī)定現(xiàn)在的一些大型發(fā)電機組規(guī)定電壓差不超過電壓差不超過1%,以盡量避免無以盡量避免無功沖擊電流功沖擊電流13/542022-4-11實際并列條件之二實際并列條件之二合閘相角差合閘相角差GUXUhISUe并列時的電氣狀態(tài)：并列時的電氣狀態(tài)：XGffXGUU0e計算得到?jīng)_擊電流最大瞬時值：計算得到?jīng)_擊電流最大瞬時值：2sin255.

10、 2maxeqXhXUi qX XU電網(wǎng)電壓的有效值電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機交軸次暫態(tài)電抗發(fā)電機交軸次暫態(tài)電抗沖擊電流主要為有功電流分量。沖擊電流主要為有功電流分量。沖擊電流的影響：沖擊電流的影響：1)1)電樞繞組端部受電樞繞組端部受力力變形變形; ; 2)2)轉(zhuǎn)軸上受沖擊轉(zhuǎn)軸上受沖擊轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩的作用的作用, ,使機軸扭曲變形使機軸扭曲變形; ;) )電樞繞組電樞繞組發(fā)熱發(fā)熱。14/542022-4-11實際并列條件之二實際并列條件之二合閘相角差合閘相角差在有相角差的情況下合閘后，發(fā)電機與電網(wǎng)間立刻進行在有相角差的情況下合閘后，發(fā)電機與電網(wǎng)間立刻進行有功功率的交換，使得發(fā)電機組的聯(lián)軸受到?jīng)_擊，這對

11、有功功率的交換，使得發(fā)電機組的聯(lián)軸受到?jīng)_擊，這對于發(fā)電機組和電網(wǎng)均產(chǎn)生不利影響，為了保證機組安全，于發(fā)電機組和電網(wǎng)均產(chǎn)生不利影響，為了保證機組安全，一般將有功沖擊電流限制在較小的范圍內(nèi)。一般將有功沖擊電流限制在較小的范圍內(nèi)。15/542022-4-11實際并列條件之三實際并列條件之三頻率差頻率差XUGUSUGXj2tX1tGe并列時的電氣狀態(tài)：并列時的電氣狀態(tài)：XGUU0eXGff斷路器斷路器QF兩側(cè)的電壓差為脈兩側(cè)的電壓差為脈動電壓：動電壓：21sinsintUtUuXmXGmGS021tUttUuXGSXGXGmGS2cos2cos2sin2脈動電壓的幅值脈動電壓的幅值16/542022-

12、4-11實際并列條件之三實際并列條件之三頻率差頻率差Su 是幅值為是幅值為 ,頻率接頻率接近工頻的交流電壓波形。近工頻的交流電壓波形。SU2sin22sin22sin22sin2emXemGSmGXGmGSUUtUtUUXGSSSf22ST脈動電壓周期脈動電壓周期 、滑差頻率、滑差頻率 、滑差角頻率、滑差角頻率 都可以都可以用于表示待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻用于表示待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻率之間的相差程度。率之間的相差程度。SSfST沖擊電流的影響：沖擊電流的影響：拍振電流使電樞繞組端部受力拍振電流使電樞繞組端部受力變形，使電樞繞組發(fā)熱。變形，使電樞繞組發(fā)熱。17

13、/542022-4-11實際并列條件之三實際并列條件之三頻率差頻率差此時的合閘相角差是時間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時間有關(guān)。此時的合閘相角差是時間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時間有關(guān)。若發(fā)出合閘信號的時刻不恰當，就會產(chǎn)生較大的沖擊電若發(fā)出合閘信號的時刻不恰當，就會產(chǎn)生較大的沖擊電流，若發(fā)出合閘信號的時刻恰當，就會在流，若發(fā)出合閘信號的時刻恰當，就會在QF兩側(cè)電壓相兩側(cè)電壓相量重合時合閘，沖擊電流為零。量重合時合閘，沖擊電流為零。若并列時頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要求，若并列時頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要求，也需要發(fā)電機經(jīng)歷一段時間的加速或者減速過程，才能也需要發(fā)電機經(jīng)歷一段時間的加速或者減

14、速過程，才能實現(xiàn)同步。加速或減速力矩會對機組造成沖擊，嚴重時實現(xiàn)同步。加速或減速力矩會對機組造成沖擊，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致失步。甚至?xí)?dǎo)致失步。我國在發(fā)電廠進行人工手動并列操作時，一般限制滑差我國在發(fā)電廠進行人工手動并列操作時，一般限制滑差周期在周期在10S16S之間。之間。18/542022-4-11同步發(fā)電機并列的同步過程分析同步發(fā)電機并列的同步過程分析0S0S0e發(fā)電機發(fā)出發(fā)電機發(fā)出功率功率發(fā)電機吸收發(fā)電機吸收功率功率0e0S 19/542022-4-11自同期并列自同期并列自同期并列自同期并列就是將一臺未加勵磁電流的發(fā)電機組升速就是將一臺未加勵磁電流的發(fā)電機組升速到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻

15、率不超過允許值，而且，到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻率不超過允許值，而且，在機組的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并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列斷路器QF,接著立刻合上勵磁開關(guān)，給轉(zhuǎn)子加上勵磁電接著立刻合上勵磁開關(guān)，給轉(zhuǎn)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)將并列發(fā)電機拉入同步狀態(tài)。并列發(fā)電機拉入同步狀態(tài)。優(yōu)點：控制操作非常簡單，不需要選擇合閘時刻。優(yōu)點：控制操作非常簡單，不需要選擇合閘時刻。 在電力系統(tǒng)發(fā)生故障、頻率波動較大的情況下，應(yīng)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障、頻率波動較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可

16、以迅速把備用的水輪機組投入電網(wǎng)，用自同期并列可以迅速把備用的水輪機組投入電網(wǎng)，因此，曾作為系統(tǒng)事故的重要措施之一。因此，曾作為系統(tǒng)事故的重要措施之一。20/542022-4-11自同期并列的缺點自同期并列的缺點1、自同期并列方式、自同期并列方式不能用于兩個系統(tǒng)間的操作不能用于兩個系統(tǒng)間的操作。2、發(fā)電機以自同期方式投入電網(wǎng)。在投入瞬間，未加、發(fā)電機以自同期方式投入電網(wǎng)。在投入瞬間，未加勵磁電流的發(fā)電機接入電網(wǎng)，相當于電網(wǎng)經(jīng)過發(fā)電機次勵磁電流的發(fā)電機接入電網(wǎng)，相當于電網(wǎng)經(jīng)過發(fā)電機次暫態(tài)電抗形成短路，因而暫態(tài)電抗形成短路，因而不可避免出現(xiàn)較大的沖擊電流不可避免出現(xiàn)較大的沖擊電流。3、發(fā)電機母線電壓

17、瞬時下降對其他用電設(shè)備的正常工、發(fā)電機母線電壓瞬時下降對其他用電設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響，自同期并列方法也受到限制。作產(chǎn)生影響，自同期并列方法也受到限制。自同期并列方法現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。自同期并列方法現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。相序不同對并列的影響相序不同對并列的影響,120 ,3,.GXGUUUU相序不同的發(fā)電機絕不能并列 因為此時與恒差恒等于它將產(chǎn)生巨大的沖擊電流而危及電機nU不超過不超過10%n相位差不超過相位差不超過10%n頻率偏差不超過頻率偏差不超過0.2%-0.5%（0.1-0.25Hz)。 發(fā)電機實際并列時，除了相序必須一致外，其它條件允許發(fā)電機實際并列時，除了相序必須一致外，其它條件允許有

18、一定的偏差有一定的偏差: :22/542022-4-11第二章 同步發(fā)電機的自動并列一、概述(同步并列和準同期概念)二、準同期并列的基本原理脈動電壓、滑差電壓脈動電壓、滑差電壓恒定越前時間、恒定越前相角恒定越前時間、恒定越前相角恒定越前時間并列裝置的整定計算恒定越前時間并列裝置的整定計算例子例子三、自動并列裝置的工作原理四、微機并列裝置23/542022-4-11二、準同期并列的基本原理二、準同期并列的基本原理并列斷路器并列斷路器QF主觸頭閉合瞬間所出現(xiàn)的沖擊電流值以主觸頭閉合瞬間所出現(xiàn)的沖擊電流值以及進入同步運行的暫態(tài)過程，及進入同步運行的暫態(tài)過程，取決于合閘時的脈動電取決于合閘時的脈動電壓

19、和滑差角頻率。壓和滑差角頻率。準同期并列準同期并列主要對脈動電壓和滑差角頻率進行檢測和主要對脈動電壓和滑差角頻率進行檢測和控制控制，并且選擇合適的時間發(fā)出合閘信號，使得合閘，并且選擇合適的時間發(fā)出合閘信號，使得合閘瞬間的脈動電壓在于允許值之內(nèi)。瞬間的脈動電壓在于允許值之內(nèi)。檢測的信息主要取自并列斷路器檢測的信息主要取自并列斷路器QF兩側(cè)的電壓，而兩側(cè)的電壓，而且主要是對脈動電壓且主要是對脈動電壓 進行檢測并提取信息。進行檢測并提取信息。SU24/542022-4-111 1 脈動電壓脈動電壓 QF兩側(cè)電壓相量幅值相等兩側(cè)電壓相量幅值相等（1）QF兩側(cè)電壓相量幅值相等兩側(cè)電壓相量幅值相等tUuX

20、GSS2cos2sin22sin2tUtUUSmXSmGS可以得到脈動電壓：可以得到脈動電壓：S1S2ST1ST2SUtXUGU26/542022-4-111 1 脈動電壓脈動電壓QF兩側(cè)電壓相量幅值不相等兩側(cè)電壓相量幅值不相等（2）QF兩側(cè)電壓相量幅值不相等兩側(cè)電壓相量幅值不相等tUUUUUSmGmXmXmGScos222應(yīng)用三角函數(shù)可以得到脈動電壓：應(yīng)用三角函數(shù)可以得到脈動電壓：S1S2ST1ST2SUtmXmGUUmXmGUU0tStS27/542022-4-111 1 脈動電壓脈動電壓利用脈動電壓檢測準同期并列條件利用脈動電壓檢測準同期并列條件（3）利用脈動電壓檢測準同期并列條件）利用

21、脈動電壓檢測準同期并列條件 在脈動電壓波形中，載有準同期并列所需檢測的信息在脈動電壓波形中，載有準同期并列所需檢測的信息電壓幅值差（隨時間變化的規(guī)律）電壓幅值差（隨時間變化的規(guī)律） 頻率差（隨時間變化的規(guī)律）頻率差（隨時間變化的規(guī)律） 相角差（隨時間變化的規(guī)律）相角差（隨時間變化的規(guī)律） 利用脈動電壓可以為自動并列裝置提供鑒別并列條件利用脈動電壓可以為自動并列裝置提供鑒別并列條件的信息和選擇合適的合閘信號發(fā)出時間。的信息和選擇合適的合閘信號發(fā)出時間。28/542022-4-112 2 脈動電壓脈動電壓并列檢測電壓幅值差并列檢測電壓幅值差1、并列檢測條件之一、并列檢測條件之一電壓幅值差：電壓幅值

22、差：電壓幅值差電壓幅值差 對應(yīng)于脈動電壓對應(yīng)于脈動電壓 波形的最小波形的最小幅值幅值mXmGUUSUmXmGSUUUmin通過對通過對 的測量就可以判斷的測量就可以判斷QF兩端電壓幅值差是否兩端電壓幅值差是否超出允許值。超出允許值。minSU為了限制并網(wǎng)合閘時的沖擊電流，設(shè)定電壓幅值差限制，為了限制并網(wǎng)合閘時的沖擊電流，設(shè)定電壓幅值差限制，作為并列條件之一。作為并列條件之一。29/542022-4-112 2 脈動電壓脈動電壓并列檢測頻率差并列檢測頻率差 與與 之間的頻率差就是脈動電壓之間的頻率差就是脈動電壓 的頻率的頻率 ，他與滑差角頻率他與滑差角頻率 存在關(guān)系：存在關(guān)系：GUXUSUSfS

23、SSf2 反映了頻率差反映了頻率差 的大小，要求的大小，要求 小于允許值，就小于允許值，就相當于要求脈動電壓周期相當于要求脈動電壓周期 大于一個給定值。大于一個給定值。SSfSST例如：設(shè)滑差角頻率例如：設(shè)滑差角頻率NSy%2 . 0HzfN50SradfNSy/2 . 010022 . 0 STSyS102 測量測量 的值可以檢測出發(fā)電機組與電網(wǎng)之間滑差的值可以檢測出發(fā)電機組與電網(wǎng)之間滑差角頻率的大小，即頻率差的大小。角頻率的大小，即頻率差的大小。ST30/542022-4-112 2 脈動電壓脈動電壓并列檢測合閘相角差并列檢測合閘相角差最理想的合閘瞬間是在最理想的合閘瞬間是在 與與 兩相量

24、重合的瞬間。兩相量重合的瞬間。GUXU 考慮到斷路器操動機構(gòu)和合閘回路控制電器的固有考慮到斷路器操動機構(gòu)和合閘回路控制電器的固有時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號，即需時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號，即需要有一個提前量，這一段時間稱為要有一個提前量，這一段時間稱為“越前時間越前時間”提提前前量量恒定越前相角恒定越前相角恒定越前時間恒定越前時間在兩相量重合之前恒定角度在兩相量重合之前恒定角度 發(fā)出合閘信號發(fā)出合閘信號在兩相量重合之前恒定時間在兩相量重合之前恒定時間 發(fā)出合閘信號發(fā)出合閘信號廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用YJYJt合閘回路具有合閘回路具有固定動作時間固定動作時間31/5420

25、22-4-112 恒定越前時間準同期并列恒定越前時間準同期并列電壓差允許頻率差允許提前量信號與門提前量信號形成合閘信號S1S2SUtS3tYJtYJtYJ在理論上，按照恒定越在理論上，按照恒定越前時間進行并列合閘，前時間進行并列合閘，可以使合閘相角差為零可以使合閘相角差為零 由于裝置的越前信號時間、出口繼電器動作時間、由于裝置的越前信號時間、出口繼電器動作時間、斷路器的合閘時間都存在分散性，故而并列時會有合閘斷路器的合閘時間都存在分散性，故而并列時會有合閘相角誤差。相角誤差。 發(fā)電機與系統(tǒng)電壓在頻率和相角基本相同的情況下（不能發(fā)電機與系統(tǒng)電壓在頻率和相角基本相同的情況下（不能完全相同），完全相

26、同），向發(fā)電機斷路器發(fā)出閉合信號，將發(fā)電機并入電，向發(fā)電機斷路器發(fā)出閉合信號，將發(fā)電機并入電力系統(tǒng)。這個越前時間等于發(fā)電機斷路器的力系統(tǒng)。這個越前時間等于發(fā)電機斷路器的。()e 一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理定義定義()0e 恒定越前時間自動準同期并列矢量示意圖恒定越前時間自動準同期并列矢量示意圖恒定越前一個恒定時間的目的：使合閘瞬間恒定越前一個恒定時間的目的：使合閘瞬間()e XGXUsUGUj01一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理GX 恒定越前時間自動準同期合閘信號控制單元的控制原則是當頻率和電恒定越前

27、時間自動準同期合閘信號控制單元的控制原則是當頻率和電壓滿足并列條件的情況下，在壓滿足并列條件的情況下，在 與與 要重合之前發(fā)出合閘信號。在兩要重合之前發(fā)出合閘信號。在兩電壓向量重合之前的信號稱為提前量信號。電壓向量重合之前的信號稱為提前量信號。 GUXU(1)越前時間越前時間tYJ 通常令通常令 YJcQFttT式中式中 tc 自動準同期裝置的動作時間；自動準同期裝置的動作時間； tQF并列斷路器的合閘時間。并列斷路器的合閘時間。tYJ主要決定于主要決定于tQF，其值隨斷路器的類型不同而不同。，其值隨斷路器的類型不同而不同。 一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列

28、基本原理(2)允許滑差角速度允許滑差角速度 恒定越前時間原理恒定越前時間原理 一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理(2)允許滑差角速度允許滑差角速度 由于由于YJ = s tYJ ，當，當tYJ 為定值時，為定值時， YJ 與與s 成正比。成正比。 即由于即由于 s1 s2 s3 ， 所以所以 YJ1 YJ2 YJ3 由于裝置的越前信號時間、出口繼電器的動作時間以及斷路器的合由于裝置的越前信號時間、出口繼電器的動作時間以及斷路器的合閘時間閘時間tQF存在著分散性，并列時難免具有合閘相角差，這就使并列時的存在著分散性，并列時難免具有合閘相角差，這就使并列時

29、的允許滑差角速度允許滑差角速度SY 受到限制。受到限制。 一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理(2)允許滑差角速度允許滑差角速度 設(shè)設(shè)ey為發(fā)電機組的允許合閘相角，最大允許滑差為為發(fā)電機組的允許合閘相角，最大允許滑差為sy eysycQFtt 式中式中 自動準同期裝置的動作誤差時間；自動準同期裝置的動作誤差時間； 并列斷路器的合閘動作誤差時間。并列斷路器的合閘動作誤差時間。ctQFtey決定于發(fā)電機的最大沖擊電流值決定于發(fā)電機的最大沖擊電流值 ，當給定，當給定 值后，可求得值后，可求得 shmishmi()2arcsin()2 1.8 2shmqXeyq

30、iXXradE將將ey 代入上式，即可求得允許滑差代入上式，即可求得允許滑差sy 。 一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理一、恒定越前時間自動準同期并列基本原理38/542022-4-113 恒定越前時間并列裝置的整定計算恒定越前時間并列裝置的整定計算1、越前時間：、越前時間：2、允許電壓差：、允許電壓差：3、允許滑差角頻率：、允許滑差角頻率：QFcYJtttNXGUUU15. 01 . 0QFceysyttqXqhmeyEXXi 28 . 12arcsin2hhmIi 28 . 12sin2eXqqhXXEI 最大時間誤差下，最大時間誤差下，沖擊電流不越界。沖擊電流不越界。39/54202

31、2-4-11第二章 同步發(fā)電機的自動并列一、概述(同步并列和準同期概念)二、準同期并列的基本原理三、自動并列裝置的工作原理并列信號的檢測：并列信號的檢測：整步電壓、半波和全波線性整步電壓整步電壓、半波和全波線性整步電壓頻率差和電壓差的檢測頻率差和電壓差的檢測并列合閘控制并列合閘控制并列裝置的控制邏輯并列裝置的控制邏輯頻率差頻率差/電壓差調(diào)整電壓差調(diào)整四、微機并列裝置40/542022-4-11自動裝置補充模擬型機電型電磁型電子(晶體管)型數(shù)字型(微機)增加的功能：計數(shù)，存儲，程序運行，計算功能帶來的變化？重點了解重點了解歷史，一般了解歷史，一般了解41/542022-4-11三、自動并列裝置的

32、工作原理三、自動并列裝置的工作原理G頻率差頻率差測控單元測控單元電壓差電壓差測控單元測控單元合閘信號合閘信號控制單元控制單元電源電源并列斷路器并列斷路器來自廠用電來自廠用電增速增速 減速減速升壓升壓 降壓降壓合閘合閘TVTVTVTVa aa ab bb bc cXUGU42/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓GbTVGTVXGUXUQFSUSZU正弦型整步電壓正弦型整步電壓2sin22sin2eZXsZXsZKUtKUU正弦型整步電壓與正弦型整步電壓與相角差相角差和和電壓差值電壓差值有關(guān)有關(guān)線性整步電壓線性整步電壓S1S2ST1ST2SUtmXmGUU

33、mXmGUU線性整步電壓線性整步電壓UsL 其幅值在一周期內(nèi)與相角差其幅值在一周期內(nèi)與相角差e分段按比例變化的電壓，一般分段按比例變化的電壓，一般呈三角形波形。其特點如下：呈三角形波形。其特點如下： eGX0sLeU 區(qū)間時，與成反比esLsLmUU=0時，為最大值0sLeU 區(qū)間時，與 成正比sLeGXUUU與成分段比例關(guān)系與和無關(guān)44/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓波形變換波形變換波形變換波形變換方波 1方波 1方波 2方波 2與與門門濾波電路濾波電路a ab b1XU2GU射極跟隨器射極跟隨器半波線性整步電壓半波線性整步電壓45/542022

34、-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓波形變換波形變換波形變換波形變換方波 1方波 1方波 2方波 2與與門門濾波電路濾波電路a ab b1XU2GU半波線性整步電壓半波線性整步電壓46/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓半波線性整步電壓半波線性整步電壓波形變換波形變換波形變換波形變換方波 1方波 1方波 2方波 2與與門門濾波電路濾波電路a ab b1XU2GU理想波形理想波形esLmsLUUe0esLmsLmsLmUUU 22e只反映發(fā)電機和系統(tǒng)電壓間只反映發(fā)電機和系統(tǒng)電壓間的相角差特性，與電壓幅值的相角差特性，與電壓幅值

35、無關(guān)。無關(guān)。濾波器時間常數(shù)影響相移濾波器時間常數(shù)影響相移47/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓全波線性整步電壓全波線性整步電壓方方波波 1 1方方波波 2 2與與門門與與門門或或門門濾濾波波電電路路GuXuoutu射極跟隨器射極跟隨器48/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓全波線性整步電壓全波線性整步電壓方方波波 1 1方方波波 2 2與與門門與與門門或或門門濾濾波波電電路路GuXuoutuesLmsLUUesLmsLUU0ee0 比較半波線性整步比較半波線性整步電壓，全波線性整步電壓，全波線性整步電壓多了一

36、倍矩形脈電壓多了一倍矩形脈沖，從而可以減少濾沖，從而可以減少濾波器時間常數(shù)波器時間常數(shù)49/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 2 相角差相角差(數(shù)字式數(shù)字式)電電壓壓變變換換電電壓壓變變換換整整形形方方波波整整形形方方波波異異或或門門定定時時/ /計計數(shù)數(shù)C CP PU U XuGu 在整步電壓的產(chǎn)生在整步電壓的產(chǎn)生電路中，矩形波的寬度電路中，矩形波的寬度與并列電源波形的相角與并列電源波形的相角差相對應(yīng)。把矩形寬度差相對應(yīng)。把矩形寬度實時記錄，就是相角差實時記錄，就是相角差的運動軌跡。的運動軌跡。XiiXii21ii1ii50/542022-4-111 并列的檢測信號并列

37、的檢測信號 3 頻率差頻率差相角差的運動軌跡中含有滑差角頻率的信息相角差的運動軌跡中含有滑差角頻率的信息XiiiSit21頻率差檢測可以直接測量兩個并列電壓頻率頻率差檢測可以直接測量兩個并列電壓頻率頻頻率率差差檢檢測測Nffc含機組加速度含機組加速度(穩(wěn)穩(wěn)定性定性)信息信息51/542022-4-112.并列合閘控制并列合閘控制 恒定越前時間恒定越前時間模擬式自動并列裝置模擬式自動并列裝置電平檢測R1R2C恒定越前時間信號us sL L 恒定越前時間部分由恒定越前時間部分由R C組成的比例組成的比例微分回路微分回路和電平檢測電路構(gòu)成和電平檢測電路構(gòu)成CRtYJ1 在一定勻速滑差范圍內(nèi)，誤差是比

38、較小的，但是在一定勻速滑差范圍內(nèi)，誤差是比較小的，但是不能不能用于有加速度滑差的情況用于有加速度滑差的情況。主要是存在微分環(huán)節(jié)主要是存在微分環(huán)節(jié)，會使，會使加速度中的噪聲放大，使信號變差而影響正常工作。加速度中的噪聲放大，使信號變差而影響正常工作。利用疊加原理求利用疊加原理求UR2示意圖示意圖222RRRUUU恒定越前時間的整定恒定越前時間的整定在在 區(qū)間，若電平檢測器翻轉(zhuǎn)電平置為區(qū)間，若電平檢測器翻轉(zhuǎn)電平置為2122121212()sLmsLmss YJsLmUURR RRtCURRRRRR0st212sLmRURR反轉(zhuǎn)時間為反轉(zhuǎn)時間為tYJ，則動作的臨界條件為，則動作的臨界條件為22212

39、RRsLmRUUURR即即111s YJstRC11s YJstRC得得1YJtRC 恒定越前時間的整定恒定越前時間的整定1YJtRC 電平檢測器反轉(zhuǎn)瞬間的電平檢測器反轉(zhuǎn)瞬間的tYJ值與值與s無關(guān)，無關(guān)，而是僅與而是僅與R1及及C 的的數(shù)值有關(guān)的常量，右端的數(shù)值有關(guān)的常量，右端的負號表示與所取時間標尺的方向相反，即為負號表示與所取時間標尺的方向相反，即為“越前越前”時間，故時間，故tYJ 為恒定越前時間。為恒定越前時間。 左圖表示在不同的滑差周期下，越前時左圖表示在不同的滑差周期下，越前時間能夠恒定的示意圖。間能夠恒定的示意圖。恒定越前時間電平檢測器原理示意圖恒定越前時間電平檢測器原理示意圖（

40、3）滑差檢測）滑差檢測 利用比較恒定越前利用比較恒定越前時間電平檢測器時間電平檢測器和恒和恒定越前定越前相角電平檢測器相角電平檢測器的動作次序來實現(xiàn)滑的動作次序來實現(xiàn)滑差檢測，如左圖所示。差檢測，如左圖所示。 恒定越前相角電平檢測器輸入恒定越前相角電平檢測器輸入UsL，當，當UsL 等于或大于等于或大于UsLK 時，檢測器動作，輸出低電時，檢測器動作，輸出低電平。平。 隨著滑差的減小，即隨著滑差的減小，即Ts1 |tYJ| ，即恒定越前相角電平檢，即恒定越前相角電平檢測器先于越前時間動作時，才說明這時的測器先于越前時間動作時，才說明這時的s小于允許滑差的頻率小于允許滑差的頻率sy，從而做出頻率

41、差符，從而做出頻率差符合并列條件的判斷。合并列條件的判斷。恒定越前相角電平檢測器工作原理圖恒定越前相角電平檢測器工作原理圖頻差檢測不合格頻差檢測不合格臨界頻差臨界頻差頻差檢測合格頻差檢測合格syAYJstt（4）電壓差電壓差檢測檢測 線性整步電壓不載有并列電兩側(cè)電壓幅值的信息線性整步電壓不載有并列電兩側(cè)電壓幅值的信息 無法利用其進行電壓差檢測無法利用其進行電壓差檢測 電壓差檢測可直接用電壓差檢測可直接用 和和 的幅值進行比較：的幅值進行比較： 兩電壓分別經(jīng)變壓器、整流橋和一個電壓平衡電路后檢測電壓差的絕對值兩電壓分別經(jīng)變壓器、整流橋和一個電壓平衡電路后檢測電壓差的絕對值 當此電壓差小于允許值時

42、發(fā)出當此電壓差小于允許值時發(fā)出“電壓差合格允許合閘電壓差合格允許合閘”信號信號GUXU58/542022-4-111 并列的檢測信號并列的檢測信號 4 電壓差電壓差電電壓壓差差檢檢測測直接通過計算機直接通過計算機接口讀入兩個電接口讀入兩個電壓值后進行計算壓值后進行計算通過電路比較兩通過電路比較兩個電壓值的大小個電壓值的大小后讀入計算機后讀入計算機59/542022-4-112 并列合閘控制并列合閘控制 恒定越前時間恒定越前時間數(shù)字式自動并列裝置數(shù)字式自動并列裝置DCSiDCSiYJttt221 數(shù)字式自動并列裝置利用嚴密的數(shù)學(xué)模型，計算出數(shù)字式自動并列裝置利用嚴密的數(shù)學(xué)模型，計算出恒定越前時間

43、，具有相當?shù)臏蚀_性。恒定越前時間，具有相當?shù)臏蚀_性。很方便地計及了很方便地計及了加速度的情況加速度的情況XiiiSit21為計算點的滑差角速度為計算點的滑差角速度分別為本計算點和上一次計算點的角度值分別為本計算點和上一次計算點的角度值兩計算點間的時間兩計算點間的時間CPU發(fā)出合閘信號到斷路器主觸頭閉合時需經(jīng)歷的時間發(fā)出合閘信號到斷路器主觸頭閉合時需經(jīng)歷的時間i1iX2DCt60/542022-4-112.并列合閘控制并列合閘控制 恒定越前時間恒定越前時間DCSiDCSiYJttt221計算最佳的合閘越前相角計算最佳的合閘越前相角YJi2是是發(fā)出合閘發(fā)出合閘信號信號YJi2對下一個計算點的相角值

44、對下一個計算點的相角值進行預(yù)測，推算出進行預(yù)測，推算出 iYJ否否是是否否61/542022-4-113 控制邏輯控制邏輯越越前前時時間間信信號號電電壓壓差差不不允允許許滑滑差差不不允允許許或非門與門合合閘閘信信號號62/542022-4-114 頻率差頻率差/電壓差調(diào)整電壓差調(diào)整頻率差調(diào)節(jié)頻率差調(diào)節(jié)的任務(wù)：的任務(wù)： 將待并發(fā)電機頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻率，使頻率將待并發(fā)電機頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻率，使頻率差滿足并列允許條件，促成并列的實現(xiàn)。差滿足并列允許條件，促成并列的實現(xiàn)。頻頻率率差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)頻率差測量頻率差測量調(diào)節(jié)量控制調(diào)節(jié)量控制XGffXGff升速升速減速減速發(fā)電機轉(zhuǎn)速以比例調(diào)節(jié)準則進行

45、調(diào)整，發(fā)電機轉(zhuǎn)速以比例調(diào)節(jié)準則進行調(diào)整，輸出的調(diào)節(jié)脈沖時間與頻率差成比例輸出的調(diào)節(jié)脈沖時間與頻率差成比例（1）頻率）頻率差差控制控制GUXU滑差方向的檢測原理滑差方向的檢測原理滑差方向的檢測原理圖滑差方向的檢測原理圖當當fG fX，s0時，在相角差時，在相角差e自自0運動到運動到180的過程中，的過程中， 始終超前始終超前 ；當當fG fX ，s0時，在相角差時，在相角差e自自0運動到運動到180的過程的過程中，中， 始終超前始終超前 ；因此，要判斷因此，要判斷s的方向，只需在的方向，只需在e 自自0運動到運動到180的過的過程中的任一時間，看程中的任一時間，看 和和 誰超前誰滯后即可。誰超前誰滯后即可。 的下傾側(cè)就是所要求的鑒別區(qū)間，該區(qū)間的任一點的下傾側(cè)就是所要求的鑒別區(qū)間，該區(qū)間的任一點都可用來進行越前鑒別。都可