同步發(fā)電機(jī)的自動并列

1、North China Electric Power University第二講 同步發(fā)電機(jī)的自動并列主講人：李巖松North China Electric Power Universitypage22022-6-12二、準(zhǔn)同期并列的基本原理二、準(zhǔn)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(jìn)入同步運行的暫態(tài)過程，及進(jìn)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和滑差角頻率。壓和滑差角頻率。準(zhǔn)同期并列準(zhǔn)同期并列主要對脈動電壓和滑差角頻率進(jìn)行檢測和主要對脈動電壓和滑差角頻率進(jìn)行檢測和控制控制，并且選擇合適的時

2、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(jìn)行檢測并提取信息。進(jìn)行檢測并提取信息。SUNorth China Electric Power Universitypage32022-6-121 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XUGUSUGXj2tX1tGe（1）QF兩側(cè)電壓相量幅值相等兩側(cè)電壓相量幅值相等tUuXGSS2cos2sin22sin2tUtU

3、USmXSmGS可以得到脈動電壓：可以得到脈動電壓：S1S2ST1ST2SUtNorth China Electric Power Universitypage42022-6-121 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：S1S2ST1ST2SUtmXmGUUmXmGUU0tSmXmGSUUUtSmXmGSUUUNorth China Electric Power Universitypage52022-6-

4、121 1 脈動電壓脈動電壓利用脈動電壓檢測準(zhǔn)同期并列條件利用脈動電壓檢測準(zhǔn)同期并列條件（3）利用脈動電壓檢測準(zhǔn)同期并列條件）利用脈動電壓檢測準(zhǔn)同期并列條件 在脈動電壓波形中，載有準(zhǔn)同期并列所需檢測的信息在脈動電壓波形中，載有準(zhǔn)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。North C

5、hina Electric Power Universitypage62022-6-122 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。North Ch

6、ina Electric Power Universitypage72022-6-122 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：GUXUSUSfSSSf2 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(dāng)于要求脈動電壓周期相當(dāng)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

7、 的值可以檢測出發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)之間滑差的值可以檢測出發(fā)電機(jī)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。STNorth China Electric Power Universitypage82022-6-122 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 兩相量重合的瞬間。兩相量重合的瞬間。GUXU 考慮到斷路器操動機(jī)構(gòu)和合閘回路控制電器的固有考慮到斷路器操動機(jī)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

8、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North China Electric Power Universitypage92022-6-122 恒定越前時間準(zhǔn)同期并列恒定越前時間準(zhǔn)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

9、越在理論上，按照恒定越前時間進(jìn)行并列合閘，前時間進(jìn)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。North China Electric Power Universitypage102022-6-123 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：QFcYJtttNXGUUU1

10、5. 01 . 0QFceysyttqXqhmeyEXXi 28 . 12arcsin2hhmIi 28 . 12sin2eXqqhXXEI North China Electric Power Universitypage112022-6-12三、自動并列裝置的工作原理三、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 cXUGUNorth China Electric Power Univer

11、sitypage122022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 1 整步電壓整步電壓GbTVGTVXGUXUQFSUSZU正旋型整步電壓正旋型整步電壓2sin22sin2eZXsZXsZKUtKUU正旋型整步電壓是相角差和電壓差值有關(guān)正旋型整步電壓是相角差和電壓差值有關(guān)線性整步電壓線性整步電壓North China Electric Power Universitypage132022-6-121 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

12、整步電壓半波線性整步電壓North China Electric Power Universitypage142022-6-121 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North China Electric Power Universitypage152022-6-121 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

13、電路a ab b1XU2GU理想波形理想波形esLmsLUUe0esLmsLmsLmUUU 22e 線性整步電壓只反映發(fā)電線性整步電壓只反映發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電壓間的相角差特機(jī)和系統(tǒng)電壓間的相角差特性，與他們的電壓幅值無關(guān)。性，與他們的電壓幅值無關(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North China Electric Power Universitypage162022-6-121 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North C

14、hina Electric Power Universitypage172022-6-121 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)North China Electric Power Universitypage182022-6-121 并列的檢測信號并列的檢

15、測信號 2 相角差相角差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。XiiXii21ii1iiNorth China Electric Power Universitypage192022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 3 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

16、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。North China Electric Power Universitypage202022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 3 恒定越

17、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(yán)密的數(shù)學(xué)模型，計算出數(shù)字式自動并列裝置利用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)模型，計算出恒定越前時間，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性。恒定越前時間，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性。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i1iX2DCtNorth China Electr

18、ic Power Universitypage212022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 3 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對下一個計算點的相角值進(jìn)行預(yù)測，推算出進(jìn)行預(yù)測，推算出 iYJ否否是是否否North China Electric Power Universitypage222022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 4 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

19、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NffcNorth China Electric Power Universitypage232022-6-121 并列的檢測信號并列的檢測信號 5 電壓差電壓差電電壓壓差差檢檢測測直接通過計算機(jī)直接通過計算機(jī)接口讀入兩個電接口讀入兩個電壓值后進(jìn)行計算壓值后進(jìn)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(jī)后讀入計算機(jī)North China Electric Power Universitypage242022-6-122 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

20、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North China Electric Power Universitypage252022-6-123 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(jī)頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻率，使頻率將待并發(fā)電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速以比例調(diào)節(jié)準(zhǔn)則進(jìn)行調(diào)整，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速以比例調(diào)節(jié)準(zhǔn)則進(jìn)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

21、時間與頻率差成比例North China Electric Power Universitypage262022-6-123 頻率差頻率差/電壓差調(diào)整電壓差調(diào)整電壓差調(diào)節(jié)電壓差調(diào)節(jié)的任務(wù)：的任務(wù)： 將待并發(fā)電機(jī)電壓值自動調(diào)整到接近于電網(wǎng)電壓，將待并發(fā)電機(jī)電壓值自動調(diào)整到接近于電網(wǎng)電壓，使電壓差滿足并列允許條件，促成并列的實現(xiàn)。使電壓差滿足并列允許條件，促成并列的實現(xiàn)。電電壓壓差差調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電壓差測量電壓差測量調(diào)節(jié)量控制調(diào)節(jié)量控制setUUsetUU不調(diào)節(jié)不調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)North China Electric Power Universitypage272022-6-12四、微機(jī)型并列裝置四、微機(jī)型并列裝置 數(shù)字型自動并列裝置可以進(jìn)行數(shù)字型自動并列