同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置

本課程主要介紹以下幾個(gè)裝置（1）備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入（2）自動(dòng)重合閘（3）同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列（4）自動(dòng)按頻率減負(fù)荷（5）同步發(fā)電機(jī)的繼電強(qiáng)勵(lì)（6）發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置（7）發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)頻同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置問題討論1、新建電廠如何將發(fā)出的電送到系統(tǒng)？2、兩個(gè)系統(tǒng)如何聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行？3、手動(dòng)操作是否安全？自動(dòng)操作怎么進(jìn)行？4、同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的方法和條件？

同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置一、電力系統(tǒng)并列操作1、并列操作含義將同步電機(jī)投入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的操作稱為并列操作或稱同期操作，進(jìn)行并列操作所需要的裝置稱為同期裝置。2、對同步發(fā)電機(jī)并列操作的基本要求（1）并列瞬間，發(fā)電機(jī)的沖擊電流不應(yīng)超過規(guī)定的允許值。（2）并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行。3、同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法（1）并列方法1）準(zhǔn)同步方法：當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率、電壓、相位分別與并列點(diǎn)處的頻率、電壓、相位接近時(shí)將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。特點(diǎn)：并列時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流較小，不會(huì)使系統(tǒng)電壓降低，并列后容易拉入同步，在電力系統(tǒng)中廣泛采用。2）自同步方法：將未加勵(lì)磁接近同步速的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)并同時(shí)給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)力矩、同步力矩的作用下拖入同步。特點(diǎn)：并列速度快，并列時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流較大，同時(shí)發(fā)電機(jī)要從系統(tǒng)中吸收無功，會(huì)引起系統(tǒng)電壓下降。（2）并列操作方法（以準(zhǔn)同步為例）1）手動(dòng)操作：電壓、頻率調(diào)整、合閘均手動(dòng)；2）自動(dòng)操作：電壓、頻率調(diào)整、合閘均自動(dòng)；3）半自動(dòng)操作：電壓、頻率調(diào)整手動(dòng)、合閘自動(dòng)。4、同步點(diǎn)：凡兩側(cè)有電源可進(jìn)行并列操作的斷路器為同步點(diǎn)。如下圖所示。2、準(zhǔn)同步并列條件（1）準(zhǔn)同步并列的理想條件

同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列時(shí)，即觸頭閉合瞬間必須滿足以下三個(gè)條件：

1)發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓相等。

2)發(fā)電機(jī)頻率和系統(tǒng)頻率相等。

3)發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓相角應(yīng)相同。

（2）準(zhǔn)同步并列的實(shí)際條件：

1）壓差限制在（5~10）%額定電壓；

2）頻差整定在（0.1~0.25)HZ、或0.2~0.5%fe；

3）合閘后相角差接近0°（一般不應(yīng)超過5°）4、同步條件檢查1）整步電壓包含同步條件信息量的電壓。分為正弦整步電壓（圖2-5c)和線性整步電壓(圖2-6）（全波和半波）。線性整步電壓又分為全波和半波線性整步電壓。

整步電壓｛正弦整步電壓線性整步電壓滑差電壓：并列斷路器兩側(cè)瞬時(shí)值之差稱為滑差電壓。用us表示。

us=uG-usysUs經(jīng)過圖2-5（b）整流濾波便得到正弦整步電壓uzb。

正弦整步電壓（一）正弦整步電壓正弦整步電壓的特點(diǎn)：（1）通過測量uzb的最小值可以判斷電壓差是否滿足要求。（2）δ=0°，整步電壓出現(xiàn)最小值；δ=180°，整步電壓出現(xiàn)最大值，正弦整步電壓反映相角差大小。（3）由于uzb與t是非線性關(guān)系，在性能上不如線性整步電壓。即:(1)正弦整步電壓的最小值判斷壓差的大小(2)正弦整步電壓的頻率或周期判斷頻差的大小(3)正弦整步電壓的大小反映相角的大?。ǘ┚€性整步電壓＆半波線性整步電壓框圖Us經(jīng)過圖2-7便得到半波線性整步電壓uzb。

半波線性整步電壓的特點(diǎn)：見P102、全波線性整步電壓：（同極性有輸出）Us經(jīng)過圖2-9便得到全波線性整步電壓uzb。全波線性整步電壓比半波整步電壓具有更好的線性工作特性，其他則與半波整步電壓類似。全波線性整步電壓的特點(diǎn)：全波線性整步電壓上升部分的斜率：全波線性整步電壓下降部分的斜率：（1）全波線性整步電壓的斜率：反映頻差的大?。?）全波線性整步電壓的最大值對應(yīng)

δ=0?（或360?）（3）全波線性整步電壓的最小值對應(yīng)

δ=180?2）合閘脈沖命令的發(fā)出及導(dǎo)前時(shí)間脈沖的產(chǎn)生1、恒定越前一時(shí)間發(fā)出；約為0.1～0.7s2、恒定越前一相角發(fā)出；見P.7和P.11。線性整步電壓通過比例-微分電路及電平檢測獲得。（1）線性整步電壓（最大值對應(yīng)）通過圖2-11比例-微分電路及電平檢測獲得。（2）線性整步電壓（最大值對應(yīng)δ=0°

）通過圖2-12比例-微分電路及電平檢測獲得。。小結(jié)1、同步發(fā)電機(jī)并列的方法2、準(zhǔn)同步并列的要求3、準(zhǔn)同步并列的實(shí)際條件4、整步電壓（1）正弦整步電壓的特點(diǎn)（2）全波線性整步電壓的特點(diǎn)5、導(dǎo)前時(shí)間脈沖的獲得方法思考題P412-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-72.3.3頻差大小的檢測（一）比較導(dǎo)前時(shí)間脈沖和導(dǎo)前相角脈沖出現(xiàn)的先后次序檢查頻差大小1、導(dǎo)前相角脈沖的形成導(dǎo)前δ=0的固定相角δad的脈沖為恒定相角脈沖，uδ.ad導(dǎo)前相角脈沖的形成：2、工作原理：通過比較恒定導(dǎo)前時(shí)間脈沖與恒定導(dǎo)前相角脈沖出現(xiàn)的先后秩序，達(dá)到檢測頻差的目的。2.4頻差方向的鑒別2.4.1利用發(fā)電機(jī)方波電壓和系統(tǒng)方波電壓鑒別頻差方向頻差大小檢查的區(qū)間在180o<δ<360o頻差方向檢查的區(qū)間在0o<δ<180o（一）利用[uG]和[usys]的后沿與[ug]和[usys]的g高低電位的對應(yīng)關(guān)系檢出頻差1、頻差方向鑒別的區(qū)間：2、頻差方向鑒別的工作原理：在區(qū)間通過比較[uG]和[usys]的后沿與[ug]和[usys]的高低電位的對應(yīng)關(guān)系檢出頻差方向。（1）當(dāng)[usys]后沿對應(yīng)[uG]的高電位，或[uG]的后沿對應(yīng)[usys]的低電位則發(fā)電機(jī)的頻率小于系統(tǒng)頻率(fg<fsys)。（2）當(dāng)[usys]后沿對應(yīng)[uG]的低電位，或[uG]的后沿對應(yīng)[usys]的高電位則發(fā)電機(jī)的頻率大于系統(tǒng)(fg>fsys)。2.4.2直接比較usys和uG周期的長短檢測頻差方向2.5壓差大小和方向的鑒別2.5.1壓差大小的鑒別：作用：檢查壓差的大小。2.5.2壓差方向的鑒別：作用：在壓差不滿足要求的情況下，檢定發(fā)電機(jī)的電壓是否比系統(tǒng)高，如發(fā)電機(jī)的電壓比系統(tǒng)高，發(fā)減勵(lì)磁脈沖；反之發(fā)增加勵(lì)磁的脈沖。小結(jié)1、導(dǎo)前相角脈沖的獲得方法；2、導(dǎo)前時(shí)間脈沖獲得方法；3、頻差大小檢測的原理及檢測區(qū)間；4、頻差方向檢測的原理及檢測區(qū)間；思考題：2-9作業(yè)：2-11、2-13、2-16三、準(zhǔn)同步并列裝置的基本構(gòu)成原理

根據(jù)準(zhǔn)同期并列的條件可見，任何自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置都應(yīng)完成兩個(gè)基本任務(wù)：

一是自動(dòng)檢測待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間電壓幅值差和頻率差是否滿足并列條件，若滿足條件則自動(dòng)控制發(fā)出合閘脈沖，保證合閘相角差在允許范圍之內(nèi)。

二是當(dāng)電壓幅值差和頻率差不滿足要求時(shí)，閉鎖合閘控制回路，并迅速對待并發(fā)電機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)電壓和頻率的控制脈沖信號(hào)。

為完成基本任務(wù)，自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置一般由四個(gè)單元構(gòu)成：整步電壓信號(hào)發(fā)生器單元，電壓差控制單元，頻率差控制單元以及合閘相角差控制單元。如下圖所示。

31)整步電壓信號(hào)發(fā)生器單元

其任務(wù)是為并列條件的分析、判斷和控制提供檢測信息。（整步電壓：包含有并列條件信息，便于準(zhǔn)同期并列分析用的信號(hào)電壓）2)電壓差控制單元

其功能是檢查發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值差，若超出允許偏差時(shí)，閉鎖合閘脈沖輸出，判別壓差方向，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的給定值，升壓或降壓，使發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電壓的幅值差在允許范圍之內(nèi)。

3)頻率差控制單元

其功能是檢測滑差角頻率(兩個(gè)電壓相量相對旋轉(zhuǎn)角速度),，若超出允許偏差時(shí)，閉鎖合閘脈沖輸出，判別頻差方向，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的給定值，升速或減速，使滑差角頻率在允許偏差范圍內(nèi)。

4)合閘相角差控制單元

其任務(wù)是當(dāng)電壓差和頻率差符合允許偏差時(shí)，允許輸出恒定導(dǎo)前時(shí)間的合閘脈沖。它不僅控制發(fā)出合閘脈沖的導(dǎo)前時(shí)間(以斷路器主觸頭接通=0時(shí)作為時(shí)間參考點(diǎn)，合閘脈沖須提前于它發(fā)出，所提前的時(shí)間稱為導(dǎo)前時(shí)間)，而且控制合閘脈沖是否發(fā)出。

四、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置的類型（一）恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列準(zhǔn)同期并列時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的頻率基本相等(注意，不能完全相等)，在發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的相角差△δ為零之前一個(gè)恒定時(shí)間向發(fā)電機(jī)斷路器發(fā)出閉合信號(hào)，將發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)。下圖是恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本構(gòu)成圖。

2.6ZZQ-5型自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置ZZQ-5由合閘部分、調(diào)壓部分、調(diào)頻部分、電源部分構(gòu)成。2.6.1合閘部分；（一）作用（任務(wù)）：在壓差、頻差均滿足要求的情況下，導(dǎo)前（δ=0°）tad時(shí)間發(fā)出合閘脈沖。（二）構(gòu)成：1、導(dǎo)前時(shí)間獲得部分；2、頻差檢測部分；3、壓差控制部分；4、邏輯部分：對頻差檢查、壓差控制部分的輸出和導(dǎo)前時(shí)間脈沖進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)滿足準(zhǔn)同步條件時(shí)發(fā)出合閘脈沖。2.6.2調(diào)頻部分（1）作用：鑒別頻差的方向，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率高于系統(tǒng)頻率，發(fā)減速脈沖；當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率低于系統(tǒng)頻率發(fā)增速脈沖。（2）構(gòu)成1）頻差方向鑒別：2）調(diào)速脈沖的形成：δ在0°~180°發(fā)調(diào)速脈沖。(3)、頻差大小檢測：（一）比較導(dǎo)前時(shí)間和導(dǎo)前相角脈沖次序檢查頻差大小(4)頻差方向鑒別（一）利用[usys]和[ug]的后沿與[ug]和[usys]的電平的對應(yīng)關(guān)系檢出頻差（二）檢測usys和ug周期的長短檢測頻差方向2.6.3、調(diào)壓部分：（1）作用：1）鑒別壓差方向，分別發(fā)出減壓或升壓的脈沖；2）壓差閉鎖：當(dāng)壓差滿足要求，自動(dòng)解除合閘回路的閉鎖，反之閉鎖合閘回路。（2）構(gòu)成1）壓差方向鑒別：2）調(diào)壓脈沖的形成：3）壓差閉鎖（3）、壓差方向的鑒別：作用：在壓差不滿足要求的情況下，檢定發(fā)電機(jī)的電壓是否比系統(tǒng)高，如發(fā)電機(jī)的電壓比系統(tǒng)高，發(fā)減勵(lì)磁脈沖；反之發(fā)增加勵(lì)磁的脈沖。（4）、壓差大小檢測作用：當(dāng)壓差不滿足要求閉鎖合閘回路。當(dāng)壓差滿足要求開發(fā)合閘回路（允許合閘）2.6.4電源、出口、信號(hào)小結(jié)1、ZZQ-5的組成及各部分的作用2、ZZQ-5中合閘部分的構(gòu)成及作用思考題：2-8、作業(yè)：2-17、2-182.7數(shù)字式并列裝置2.7.1概述傳統(tǒng)自動(dòng)同期并列存在的問題

恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列沖擊電流小，拉入同步快，但存在以下問題和不足。

①從原理上不能保證發(fā)電機(jī)組在Δf=0時(shí)并列。這是因?yàn)槿绻讦う摹?時(shí)又同時(shí)出現(xiàn)Δf=0，這個(gè)不等于零的相角差就會(huì)一直保留下去，不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同期并列。因此，為了實(shí)現(xiàn)恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期并列，就一定不能使Δf=0。②不能保證發(fā)電機(jī)在Δδ=0時(shí)并列。目前電力系統(tǒng)中運(yùn)行的恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的恒定越前時(shí)間的獲得大都是建立在滑差角頻率ωS為常數(shù)的基礎(chǔ)上。而實(shí)際運(yùn)行時(shí)ωS

并不能保持常數(shù)而隨時(shí)間有一些變化，這就從原理上不能保證越前時(shí)間恒定。同時(shí)加上斷路器合閘時(shí)間存在的誤差，就使得從原理上不能保證發(fā)電機(jī)在Δδ=0時(shí)并列。③均頻和均壓控制速度慢。目前運(yùn)行的恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的均頻和均壓控制命令是間歇式脈沖，控制速度慢，使得并列時(shí)間長。這對于處理系統(tǒng)事故很不利。

④恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置是獨(dú)立于機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)的一種單一功能和自動(dòng)裝置，這使得電廠自動(dòng)裝置的種類多，不經(jīng)濟(jì)。簡單說就是：(1)在壓差、頻差滿足要求的情況下以勻速準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同期合閘。這是理想情況，實(shí)際并非如此，合閘瞬間將有很大的相角（2）為了獲得穩(wěn)定的滑差需要較長的時(shí)間。（3）由于元件老化導(dǎo)前時(shí)間可能變化。2.7.2硬件電路(一)主機(jī)微處理器(CPU)是控制裝置的核心。它和存儲(chǔ)器(RAM、ROM)一起，通常又稱為主機(jī)?？刂茖ο筮\(yùn)行變量的采樣輸入存放在可讀寫的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM內(nèi)，固定的參數(shù)和設(shè)定值以及編制的程序，則固化存放在只讀存儲(chǔ)器ROM內(nèi)。自動(dòng)并列裝置的重要參數(shù)，如斷路器合閘時(shí)間、頻率差和電壓差允許并列的閥值、轉(zhuǎn)差角加速度計(jì)算系數(shù)、頻率和電壓控制調(diào)節(jié)的脈沖寬度等，為了既能固定存儲(chǔ)，又便于設(shè)置和整定值的修改，可存放在E2PROM中o(二)輸入、輸出接口電路

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，輸入、輸出過程通道的信息不能直接與主機(jī)的總線相接，它必須由接口電路來完成信息傳遞任務(wù)。現(xiàn)在各種型號(hào)的CPU芯片都有相應(yīng)的通用接口芯片供選用。它們有串行接口、并行接口、管理接口(計(jì)數(shù)／定時(shí)、中斷管理等)、模擬量數(shù)字量間轉(zhuǎn)換(A／D、D／A)等電路o(三)輸入、輸出過程通道·

為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列操作，須將電網(wǎng)和待并發(fā)電機(jī)的電壓、頻率等狀態(tài)量按要求送到接口電路進(jìn)入主機(jī)。計(jì)算機(jī)將調(diào)節(jié)量、合閘信號(hào)等輸出控制待并機(jī)組，這就需要把計(jì)算機(jī)接口電路輸出信號(hào)變換為適合于對待并機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)或合閘的操作信號(hào)?？梢娫谟?jì)算機(jī)接口電路和并列操作控制對象的過程之間必須設(shè)置信息的傳遞和交換設(shè)備，通常人們稱之為過程輸入、輸出通道。1.輸入通道

按發(fā)電機(jī)并列條件，分別從發(fā)電機(jī)和母線電壓互感器二次側(cè)交流電壓信號(hào)中提取電壓幅值、頻率和相角差等三種信息，作為并列操作的依據(jù)。

2．輸出通道自動(dòng)并列裝置的輸出控制信號(hào)有：①發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的增速、減速信號(hào)；②調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的升壓、降壓信號(hào)·；③并列斷路器合閘脈沖控制信號(hào)。這些控制信號(hào)可由并行接口電路輸出，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)繼電器用觸點(diǎn)控制相應(yīng)的電路。(四)人—機(jī)聯(lián)系

(1)鍵盤——用于輸人程序和數(shù)據(jù).(2)按鈕——供運(yùn)行人員操作.(3)CRT、LCD顯示器——生產(chǎn)廠家及現(xiàn)場應(yīng)用人員調(diào)試程序或定值輸入及相關(guān)操作的顯示.(4)數(shù)碼和發(fā)光二極管顯示指示——為操作人員提供直觀的顯示方式，以利于對并列過程的監(jiān)控。2.7.3數(shù)值式并列裝置的軟件(一)電壓的檢測:(二)頻率的檢測(三)導(dǎo)前時(shí)間檢測1、相角的測量2、導(dǎo)前相角的計(jì)算3、導(dǎo)前相角的計(jì)算4、合閘脈沖發(fā)出（二）自動(dòng)跟蹤同期并列

1、跟蹤同期并列原理框圖下圖是跟蹤同期并列原理框圖，分為跟蹤同期控制和斷路器合閘控制兩部分。跟蹤同期并列兼有自同期并列速度快和準(zhǔn)同期并列沖擊小、拉入同步快等優(yōu)點(diǎn)而摒棄了它們的缺點(diǎn)。

①

跟蹤同期控制

跟蹤同期控制是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。調(diào)速同期裝置的輸入為發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓。它自動(dòng)檢測△U、△f和△δ的大小，實(shí)時(shí)控制輸入原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力元素(汽輪機(jī)的進(jìn)汽量或水輪機(jī)的進(jìn)水量)和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率和相角分別跟蹤電力系統(tǒng)電壓的幅值、頻率和相角，控制目標(biāo)是使△U、△f和△δ三者同時(shí)為零。

②

斷路器合閘控制

理論分析和實(shí)踐都表明，選擇合理的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制準(zhǔn)則，跟蹤同期控制可以實(shí)現(xiàn)△U、△f和△δ三者同時(shí)為零，且能持續(xù)較長時(shí)間。顯然，在上述三者同時(shí)為零時(shí)無論手動(dòng)還是自動(dòng)并列機(jī)組，都不再需要通過“恒定越前時(shí)間”來捕捉使并列相角差為零的合閘時(shí)機(jī)，這就可使發(fā)電機(jī)在理想準(zhǔn)同期并列條件下并入電力系統(tǒng)。

2、跟蹤同期并列不需要專用硬設(shè)備

跟蹤同期并列不需要專用的硬設(shè)備。它的功能是建立在微機(jī)調(diào)速器的硬設(shè)備之上的，稱之為“調(diào)速同期裝置”。在發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)之前，調(diào)速同期裝置執(zhí)行跟蹤同期控制和并列控制程序，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓對電力系統(tǒng)電壓的跟蹤，并決定是否向發(fā)電機(jī)斷路器發(fā)出合閘命令，完成發(fā)電機(jī)自動(dòng)跟蹤同期并列功能。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)之后，調(diào)速同期裝置則執(zhí)行調(diào)速控制程序，完成調(diào)速器功能。3、跟蹤同期并列的并列方式

（1）手動(dòng)跟蹤同期并列：手動(dòng)跟蹤同期并列時(shí)，調(diào)速同期裝置只實(shí)施跟蹤同期控制，控制目標(biāo)是使ΔU、Δf和Δδ三者同時(shí)持續(xù)為零，而斷路器合閘操作則是由人工手動(dòng)完成的。（2）自動(dòng)跟蹤同期并列：在電力系統(tǒng)正常時(shí)使用。（3）快速跟蹤同期并列：在電力系統(tǒng)事故時(shí)使用。自動(dòng)跟蹤同期并列和快速跟蹤同期并列的工作機(jī)制是一樣的，只是為了在電力系統(tǒng)事故時(shí)使發(fā)電機(jī)快速并人電力系統(tǒng)，快速跟蹤同期并列的合閘條件控制得比自動(dòng)跟蹤同期并列寬一些。4．跟蹤同期并列的現(xiàn)狀

目前，我國生產(chǎn)的水輪發(fā)電機(jī)組微機(jī)調(diào)速器中已普遍設(shè)置了頻率跟蹤功能，且能很好地跟蹤電力系統(tǒng)頻率，也有幾家公司生產(chǎn)的微機(jī)調(diào)速器中同時(shí)設(shè)置了頻率跟蹤和相角跟蹤功能。但是，斷路器合閘控制大多是采用由專門設(shè)置的同期裝置完成。理論分析表明，跟蹤同期并列更適合在汽輪發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用。由于跟蹤同期并列沖擊小、速度快，可以使機(jī)組在理想的同期條件下并列，可以預(yù)計(jì)跟蹤同期并列終將會(huì)成為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列的主導(dǎo)同期并列方式。六、微機(jī)自動(dòng)同期裝置

微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置作為一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制裝置由硬件和軟件兩部分組成。硬件包括基于微處理器(CPU)構(gòu)成的主機(jī)、輸入和輸出通道及其接口電路和人機(jī)聯(lián)系設(shè)備等。這些與一般的計(jì)算機(jī)控制裝置大同小異。微機(jī)自動(dòng)同期裝置的功能主要通過軟件實(shí)現(xiàn)。各種不同形式的微機(jī)自動(dòng)同期裝置的不同之處往往也表現(xiàn)在軟件上。微機(jī)自動(dòng)同期裝置的研究主要集中在減少并列沖擊和提高并列速度兩個(gè)方面。

下圖是發(fā)電機(jī)微機(jī)跟蹤同期控制框圖。圖中上半部分為頻率和相角跟蹤控制框圖。圖中的中間部分是電壓跟蹤控制框圖，由電壓測量、電壓差方向檢測及電壓控制脈沖形成環(huán)節(jié)組成。其中，電壓測量采用模擬電路，將交流電壓變成于幅值成正比的直流電壓，電壓差方向檢測及電壓控制脈沖形成由軟件完成。

七、SID-2CM微機(jī)自動(dòng)同期裝置（一）基本功能

1．能適應(yīng)TV的不同相別和電壓值

同步裝置可以不依賴外部轉(zhuǎn)角電路和相電壓及線電壓的轉(zhuǎn)換電路。這將大大簡化二次線的設(shè)計(jì)工作量及同步接線。

2．應(yīng)有良好的均頻與均壓控制品質(zhì)它們應(yīng)根據(jù)頻差和壓差的絕對偏差及其變化率隨時(shí)調(diào)整控制力度，以期快速且平滑地使偏差值達(dá)到整定范圍。注意同步時(shí)產(chǎn)生逆功率：

所謂逆功率是指在斷路器合閘瞬間，由于存在著頻差和壓差，必然會(huì)出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間有功功率和無功功率的交換，功率的流向是由頻率和電壓高的那一側(cè)流人頻率和電壓低的那一側(cè)。當(dāng)發(fā)電機(jī)作為被輸人功率對象時(shí)，這個(gè)功率就稱為逆功率。對于汽輪機(jī)逆向無功和有功功率是有害的，因此同步裝置在實(shí)施控制時(shí)應(yīng)能設(shè)置成不產(chǎn)生逆功率的控制方式。3．應(yīng)確保在相差為零度時(shí)同步

相角差的存在，意味著在同步瞬間，發(fā)電機(jī)定子所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩在極短的時(shí)段內(nèi)要強(qiáng)迫轉(zhuǎn)子縱向磁軸與其取向一致。不難想像一個(gè)數(shù)百噸重的轉(zhuǎn)子軸系(包括原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子)在很短時(shí)段內(nèi)立即旋轉(zhuǎn)一個(gè)相當(dāng)于相差的電角度會(huì)產(chǎn)生巨大的機(jī)械轉(zhuǎn)矩沖擊，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及軸系的機(jī)械損傷。4．應(yīng)不失時(shí)機(jī)的捕獲第一次出現(xiàn)的同步時(shí)機(jī)

作為同步裝置必須在算法上確保能捕獲第一次出現(xiàn)的同步時(shí)機(jī)，而不能像那些模擬式同步裝置靠碰運(yùn)氣。同步快速性的重要意義不僅在事故情況下顯得很重要，同時(shí)也能獲得良好的經(jīng)濟(jì)性,因發(fā)電機(jī)在同步過程中空轉(zhuǎn)能耗也不是個(gè)小數(shù)，越快同步，損耗就越少。

5．應(yīng)具備低壓和高壓閉鎖功能系統(tǒng)事故會(huì)引發(fā)電壓下降和升高，TV斷線或熔絲熔斷會(huì)導(dǎo)致同步裝置誤判,此時(shí)都應(yīng)使同步裝置進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，以避免產(chǎn)生后果嚴(yán)重的誤同步。

6．應(yīng)能及時(shí)消除同步過程中的同頻狀態(tài)

同步裝置和調(diào)速器不同，調(diào)速器的作用是跟蹤系統(tǒng)頻率，始終維持發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等(或相近)。而同步裝置在差頻并網(wǎng)時(shí)如發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)頻率相同或很相近時(shí)是不能并網(wǎng)的，即使此時(shí)相角差保持在零度也不能同步。原因很簡單，一旦同步裝置發(fā)出合閘脈沖后相角差又拉大了，就會(huì)造成大的沖擊。因此，同步裝置在檢測到并列點(diǎn)兩側(cè)電壓同頻時(shí)必須控制發(fā)電機(jī)調(diào)速器，破壞當(dāng)前的同頻狀態(tài)。一般應(yīng)進(jìn)行加速控制，以免同步時(shí)出現(xiàn)逆有功功率。7．應(yīng)具備接入發(fā)電廠分布式控制系統(tǒng)(DCS)和變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(SNCS)的通信

功能自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置應(yīng)通過現(xiàn)場總線與上位計(jì)算機(jī)相連。上位機(jī)可根據(jù)工藝流程起動(dòng)或退出同步裝置，并在同步過程中獲取必要的信息構(gòu)造生動(dòng)的畫面，使遠(yuǎn)在集控室的值班員能監(jiān)視到同步的全過程。8．應(yīng)能自動(dòng)在線測量并列點(diǎn)斷路器合閘回路動(dòng)作時(shí)間

恒定導(dǎo)前時(shí)間是自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的重要整定值，它關(guān)系到同步時(shí)的沖擊大小。僅靠電廠在斷路器檢修時(shí)所測得的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，因隨著斷路器運(yùn)行時(shí)間的加長，其數(shù)值會(huì)發(fā)生變化。而且導(dǎo)前時(shí)間還應(yīng)包含合閘回路中其他環(huán)節(jié)(如中間繼電器，接觸器等)的動(dòng)作時(shí)間。因此，同步裝置具有在線測量合閘回路動(dòng)作時(shí)間就尤為重要。

9．應(yīng)賦予更多便于設(shè)計(jì)和使用的功能

1)自動(dòng)轉(zhuǎn)角功能：同步接線設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題就是同步點(diǎn)選擇，選擇的原則是并列點(diǎn)斷路器兩側(cè)TV的