同步發(fā)電機自動準同期

1、 同步發(fā)電機自動準同期同步發(fā)電機自動準同期1 2同步發(fā)電機自動并列的條件和原則1.準同期自動并列的分析2.準同期自動并列裝置的實現(xiàn)原理3.一、一、并列操作的基本概念電力系統(tǒng)運行中，任一母線電壓瞬時值可表示為 式中: Um 電壓幅值 電壓的角速度 初相角3)sin(tUum并列操作如圖所示，一臺發(fā)電機組在投入系統(tǒng)之前，它的電壓與并列母線電壓的狀態(tài)往往不等，須對待并發(fā)電機組進行適當?shù)恼{(diào)整，使之符合并列條件后才允許斷路器合閘作并網(wǎng)運行。 這一系列操作稱為并列操作。 4檢測調(diào)整并網(wǎng)并列操作的重要性并列操作的重要性:5 同步發(fā)電機組并列時遵循的原則：同步發(fā)電機組并列時遵循的原則：(1) 操作頻繁(2)

2、不恰當操作后果嚴重（大型機組）6并列方法分類并列方法分類:(1) 準同期并列：（一般采用） If合閘暫態(tài)同步過程：發(fā)電機在并列合閘前已加勵磁，當發(fā)電機電壓的幅值、頻率、相位分別與并列點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機斷路器合閘，完成并列操作。優(yōu)點：是沖擊電流??；不足：并列時間較長且操作復雜。(2) 自同期并列： 無IfUN合閘加If暫態(tài)同步過程：將未加勵磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機投入系統(tǒng)，隨后給發(fā)電機加上勵磁，在原動機轉(zhuǎn)矩、同步力矩的作用下將發(fā)電機拉入同步，完成并列操作。優(yōu)點：并列時間短且操作簡單。不足：從系統(tǒng)中吸收無功而造成系統(tǒng)電壓下降，產(chǎn)生沖擊電流。7 發(fā)電機準同期并列條件的

3、分析發(fā)電機準同期并列條件的分析發(fā)電機G電壓系統(tǒng)電壓兩者的電壓差稱為滑差電壓XUABGUQF0SUGUXUGXeQFSUXUGUXXGXGEXE)sin(1tUUGmGG)sin(2tUUXmXX)sin()sin(21tUtUUUUXmXGmGXGS8 發(fā)電機并列的理想條件0exGxGffUU并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等。1239發(fā)電機并列時偏離理想條件所引起的后果 電壓幅值差 設(shè) ，頻率與相角相等。 此時沖擊電流 ，主要為無功分量無功分量。 最大值 相角差 設(shè) ，頻率與電壓相等。 此時沖擊電流 ， 較小時，主要為有功分量有功分量。 mXmGUUxdmXmGhXXUUI hhmI

4、i 28 . 100XG2sin2exqqhXXEI 下面分析如果同步發(fā)電機組并列時偏離理想條件所引起的后果。 101 1、電壓幅值差、電壓幅值差 并列時的電壓相量如圖所示 。沖擊電流主要為無功電流分量。沖擊電流的電動力對發(fā)電機繞組產(chǎn)生影響，由于定子繞組端部的機械強度最弱，所以須特別注意對它所造成的危害。由于并列操作為正常運行操作，沖擊電流最大瞬時值限制在12倍額定電流以下為宜。2、合閘瞬間存在相角差。、合閘瞬間存在相角差。當相角差較小時，這種沖擊電流主要為有功電流分量，說明合閘后發(fā)電機與電網(wǎng)間立刻交換有功功率，使機組聯(lián)軸受到突然沖擊，這對機組和電網(wǎng)運行都是不利的。為了保證機組安全運行，一般將

5、有功沖擊電流限制在較小數(shù)值。 0SUGUXUGXe11 頻率不相等 SSSXGSseGSGXGGsXGXGGsXXGGsfTtUuUtUtUUttUutUtUu212cos2sin22sin22sin22cos2sin20sinsin2121滑差角頻率滑差頻率 脈動周期 脈動電壓:假定:脈動電壓的幅值:UsusTstXUsUGU2tX1tGeXGXGffUU,12頻率不相等頻率不相等 設(shè)并列合閘時，電壓幅值相等；頻率不相等。斷路器兩側(cè)電壓相量如圖所示。這時斷路器DL兩側(cè)電壓差為脈動電壓。其大小如公式所示。脈動電壓波形可以看成是幅值為US，頻率接近于工頻的交流電壓波形。 由此可見，us為正弦脈動

6、波，其最大幅值為2UG(或2Ux)。us的瞬時值波形如圖所示。如設(shè)想系統(tǒng)電壓Ux固定，而待并發(fā)電機的電壓UG以滑差角頻率s對Ux轉(zhuǎn)動。當相角差e從0到變動時， us的幅值相應(yīng)地從零變到最大值2UG，當e從到2變動(重合)時， us的幅值又從最大值回到零。轉(zhuǎn)動一圈的時間為脈動周期Ts。脈動電壓周期、滑差頻率和滑差角頻率都可用來表示待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)頻率之間相差的程度。相角差是時間的函數(shù)，所以并列時合閘相角差與發(fā)出合閘信號的時間有關(guān)。如果發(fā)出合閘信號的時間不恰當，就有可能在相角差較大時合閘，以致引起較大的沖擊電流。同時也可看到，如果發(fā)出合閘信號的時間恰當，就有可能在兩電壓重合的時間合閘，從而使

7、沖擊電流等于零。還需指出，如果頻率差較大，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(jīng)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。 三、自同期并列 13 自同期并列操作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，滑差角頻率不超過允許值，且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，接著立刻合上勵磁開關(guān)KE，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)將并列的發(fā)電機組拉入同步運行。 KEUEXUQFGXxGUSystem14 引起沖擊電流； 發(fā)電機母線電壓瞬時下降對其它用電設(shè)備的正常工作將產(chǎn)生影響。 缺點：XdXhX

8、XUIdXdXGXXXUU 控制操作非常簡單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、頻率波動較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可以迅速把備用機組投入電網(wǎng)運行。優(yōu)點：準同期并列的基本原理15v 一、脈動電壓一、脈動電壓0SU1ST2STt1S2SXGUUXGUU16脈動電壓的幅值US2sin2tUUUUSXSXGTs1Ts2tUstUUUUUUUSXGXGSXGcos222ttSS0XGSXGSUUUUUUTs1Ts2XGUU XGUU tUsminSXGUUUSSSTf211電壓幅值差 2頻率差3合閘相角差的控制考慮到斷路器操作機構(gòu)和合閘回路控制電器的固有動作時間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合間信號。 US中載有的

9、準同期并列所需檢測的信息 17v 二、準同期并列裝置二、準同期并列裝置并列裝置的構(gòu)成 自動化程度一般分為頻率差控制單元電壓差控制單元合閘信號控制單元半自動全自動18自動準同期并列裝置 三個控制單元(1) 檢測電壓間的滑差角頻率, 且調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速, 使發(fā)電機的頻率接近于系統(tǒng)頻率。(2) 檢測電壓值差, 且調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓, 使兩電壓的差值小于規(guī)定允許值。(3)檢查并列條件, 條件滿足時發(fā)出合閘信號。 電源G升速 減速升壓 降壓并列斷路器合閘頻率差控制單元電壓差控制單元合閘信號控制單元與門提前量信號形成電壓差允許頻率差允許合閘信號19三、準同期并列合閘信號的控制邏輯三、準同期并列合閘信號的控制

10、邏輯 （一）恒定越前相角準同期（一）恒定越前相角準同期 提前量信號取某一恒定相角 。 斷路器的合閘時間為 。同期裝置動作時間為 。YJQFtCtCQFttttsyYJ0常數(shù)最佳滑差角頻率0SUtt1s02systtAU321sss3s0sys0sys0sys過零后合閘過零時合閘過零前合閘20（二）恒定越前時間準同期（二）恒定越前時間準同期 提前量信號取恒定時間提前量信號取恒定時間常數(shù)CQFttt0SUt1s02syst321sss3stt 理論上可以完全無沖擊，但是動作時間存在誤差，設(shè) 為允許合閘相角。CQFttttSey所以，還是要限制Sey21邏輯關(guān)系滿足即可以合閘。必須在 之前判定完畢。

11、v 合閘信號控制單元合閘信號控制單元裝置的控制邏輯裝置的控制邏輯YJt越前時間信號電壓差不允許滑差不允許與門或非門合閘信號電壓差、頻率差判別區(qū)SUtYJtst22四、信號的實時檢測四、信號的實時檢測模擬方案：模擬方案：電壓信號的變換、比較等電路實現(xiàn)電壓信號的變換、比較等電路實現(xiàn)數(shù)字方案：數(shù)字方案：CPU采樣、脈沖計數(shù)、計算分析采樣、脈沖計數(shù)、計算分析（*）23正弦整步電壓法采用 與 直接做差，得到正弦性的包絡(luò)線來判別。誤差較大。v 一、模擬方案一、模擬方案GU兩種方法應(yīng)用于模擬式并列裝置中，實現(xiàn)檢測。線性整步電壓法XU采用三角波（線性）的整步電壓。不考慮電壓差，只考慮相角差。精度較好。24（一

12、）利用正弦整步電壓(脈動電壓的幅值)作測量信號的并列檢測方法脈動電壓的幅值Us相角差電壓差越前時間信號頻差檢測合閘誤差影響線性整步電壓的方法(相角差的特性)Ts1Ts2tUs Ts1Ts2XGUU XGUU tUs GUs uxuG25（二） 線性整步電壓的產(chǎn)生半波線性整步電壓 全波線性整步電壓261 半波線性整步電壓 VT1基極 VT2基極 a + + - + - - - + - - - +27ux2uuG2t半波線性整步采用濾波器，把高次諧波濾掉，獲得較為平滑的特性。但濾波器的時間常數(shù)將會影響其相移。全波線性整步電壓線路可以提高矩形的密度，從而減小濾波器的時間常數(shù)，進一步改善它的性能。 u

13、dt0 2ubtesLmsLmsLesLmsLUUuUu220ee0 2e : 0, 矩形e : 2, 矩形uat0 2282 全波線性整步電壓 uG正VT1導通A低ux正VT2導通B低A高B高Y高A低B低29uGuAtuxuBtuAuBtuYtesLmsLesLmsLUuUuee00t- 0 2 usL30v （三）相角差（三）相角差 原理：矩形波的寬度（變化）與 相對應(yīng)。在數(shù)字式準同期裝置中采用。 分析：假設(shè)系統(tǒng)頻率為額定值50Hz，待并發(fā)電機頻率低于50Hz。)(te)(te1,2iixii計算公式：三角形上升邊三角形下降邊1,iixii312. 頻率差頻率差線性整步電壓也可用于頻率差的檢測32 頻率差和相角差檢測電路中，不載有并列點兩側(cè)電壓幅值的信息，所以需要設(shè)置專門的電壓差檢測電路。方法直接讀入并列點兩側(cè)電壓幅值，然后計算差值。3. 電壓差電壓差（1）直接交流采樣；（2）使用傳感器芯片；33二、數(shù)字型并列裝置組成 交流電壓幅值測量 頻率測量 相角差測量主機輸入輸出接口電路輸出通道輸入通道34輸入輸出接口電路主機CPURAM定時/計數(shù)A/DROM接口I/O并行接口顯示鍵盤調(diào)速調(diào)壓合閘電壓變換uxuG/輸入通道輸出通道35 頻率差調(diào)整頻率差調(diào)整任務(wù)：將待并發(fā)電機的