第二章2-同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列

第二章同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列主要內(nèi)容同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則1.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析2.準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理3.頻差壓差調(diào)節(jié)的方法數(shù)字型并列裝置4.電路示意圖GDL

第一節(jié)概述

一并列操作的意義一臺(tái)發(fā)電機(jī)組在未投入系統(tǒng)運(yùn)行之前，它的電壓與并列母線電壓的狀態(tài)量往往不等，須對待并發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使之符合并列條件,并將斷路器DL合閘作并網(wǎng)運(yùn)行的一系列操作稱為并列操作。1母線電壓的狀態(tài)量母線電壓瞬時(shí)值:幅值頻率相角斷路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小、其瞬時(shí)最大值一般不超過l一2倍的額定電流。發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)．其暫態(tài)過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。2同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)應(yīng)遵循的原則：GDL

自同期準(zhǔn)同期

3并列方法發(fā)電機(jī)G電壓系統(tǒng)電壓兩者的電壓差稱為滑差電壓二、準(zhǔn)同期并列發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件的分析~ABQF0QF

發(fā)電機(jī)并列的理想條件并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個(gè)狀態(tài)量全部相等。123電壓幅值差

設(shè)，頻率與相角相等。

此時(shí)沖擊電流，主要為無功分量。最大值相角差設(shè)，頻率與電壓相等。此時(shí)沖擊電流，較小時(shí)，主要為有功分量。

發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果(一)

電壓幅值差沖擊電流的有效值:

沖擊電流最大瞬時(shí)值:（二）合閘相角差（三）頻率不相等滑差角頻率滑差頻率

脈動(dòng)周期

脈動(dòng)電壓:假定:脈動(dòng)電壓的幅值:UsusTs

t頻率差——脈動(dòng)電壓的表現(xiàn)形式

設(shè)，電壓的幅值相等。

脈動(dòng)電壓脈動(dòng)電壓幅值滑差頻率脈動(dòng)周期脈動(dòng)電壓相量圖

波形圖

并列的同步過程a—b,

G>X,減速b點(diǎn),

G=Xb—a—o,

G<X

,減速o—c,

G<X

,加速c點(diǎn),

G=X發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)0abc

P

s

三、自同期并列

自同期并列操作是將一臺(tái)未加勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)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(jī)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DL，接著立刻合上勵(lì)磁開關(guān)KE，給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，在發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢逐漸增長的過程中，由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機(jī)組拉入同步運(yùn)行。

KEUEDLGXxSystem

SEG~~QF發(fā)電機(jī)的并列方法準(zhǔn)同期并列：嚴(yán)格按照發(fā)電機(jī)理想并列條件進(jìn)行并列。自同期并列：發(fā)電機(jī)事先未經(jīng)勵(lì)磁。將轉(zhuǎn)子提到接近同步轉(zhuǎn)速。此法適用于小型機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：快速、方便；控制簡單。缺點(diǎn)：沖擊電流大；引起系統(tǒng)電壓突降；應(yīng)用受限。引起沖擊電流；發(fā)電機(jī)母線電壓瞬時(shí)下降對其它用電設(shè)備的正常工作將產(chǎn)生影響。

三缺點(diǎn)：控制操作非常簡單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、頻率波動(dòng)較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可以迅速把備用機(jī)組投入電網(wǎng)運(yùn)行。二優(yōu)點(diǎn)：第二節(jié)準(zhǔn)同期并列的基本原理一、脈動(dòng)電壓

脈動(dòng)電壓脈動(dòng)電壓的幅值USTs1Ts2tUsTs1Ts2tUs1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(jī)構(gòu)和合閘回路控制電器的固有動(dòng)作時(shí)間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合間信號(hào)。US中載有的準(zhǔn)同期并列所需檢測的信息

準(zhǔn)同期并列的基本原理脈動(dòng)電壓中包括信息如下：電壓幅值差。最佳為的值最小，二電壓重合時(shí)判別。頻率差，顯示出相角差隨時(shí)間變化的規(guī)律。

要求小于某一允許的值，相當(dāng)于要求脈動(dòng)電壓周期大于某一給定的值。

最佳是在與重合時(shí)合閘，即相角差為零時(shí)（相量重合）幅值差最小，考慮動(dòng)作時(shí)間，要提前。根據(jù)相角差的變化規(guī)律，可求得合閘指令最佳發(fā)出時(shí)機(jī)。

可采用兩種方式恒定越前相角準(zhǔn)同期恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期準(zhǔn)同期并列的基本原理二、準(zhǔn)同期并列裝置并列裝置的構(gòu)成自動(dòng)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(hào)控制單元半自動(dòng)全自動(dòng)自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置

(1)檢測電壓間的滑差角頻率,且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機(jī)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(jī)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(shí)發(fā)出合閘信號(hào)。

三個(gè)控制單元電源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(hào)控制單元與門提前量信號(hào)形成電壓差允許頻率差允許合閘信號(hào)三、準(zhǔn)同期并列合閘信號(hào)的控制邏輯（一）恒定越前相角準(zhǔn)同期

提前量信號(hào)取某一恒定相角。斷路器的合閘時(shí)間為。同期裝置動(dòng)作時(shí)間為。最佳滑差角頻率過零后合閘過零時(shí)合閘過零前合閘準(zhǔn)同期并列裝置兩種原理按提前量的不同恒定越前相角恒定越前時(shí)間tUstDLtDLtDL

s1

s2

s3UA恒定越前時(shí)間裝置理論上可以使合閘相角差等于零。

tUstDLtDLtDL

s1

s2

s3（二）恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期

提前量信號(hào)取恒定時(shí)間3sw

理論上可以完全無沖擊，但是動(dòng)作時(shí)間存在誤差，設(shè)為允許合閘相角。所以，還是要限制四恒定越前時(shí)間并列裝置的整定計(jì)算

越前時(shí)間tYJ

允許電壓差允許滑差角頻率自動(dòng)裝置合閘信號(hào)輸出回路的動(dòng)作時(shí)間并列斷路器的合閘時(shí)間自動(dòng)并列裝置的動(dòng)作誤差時(shí)間

斷路器的動(dòng)作誤差時(shí)間

一般定為(0.1一0.15)Ue邏輯關(guān)系滿足即可以合閘。必須在之前判定完畢。第三節(jié)自動(dòng)并列裝置的工作原理一、裝置的控制邏輯越前時(shí)間信號(hào)電壓差不允許滑差不允許與門或非門合閘信號(hào)電壓差、頻率差判別區(qū)恒定越前時(shí)間并列裝置的合閘控制一并列裝置控制邏輯

必須在越前時(shí)間信號(hào)到達(dá)之前完成頻率差和電壓差的檢測任務(wù)，作出是否讓越前時(shí)間信號(hào)通過與門Y1的判斷。或非門提前時(shí)間信號(hào)電壓差不允許頻率差不允許合閘信號(hào)與門電壓差頻率差判別區(qū)tYJLtUs100010110001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。自動(dòng)并列裝置的工作原理二、并列的檢測信號(hào)兩種方法應(yīng)用于模擬式并列裝置中，實(shí)現(xiàn)檢測。線性整步電壓法采用三角波（線性）的整步電壓。不考慮電壓差，只考慮相角差。精度較好。（一）利用正弦整步電壓(脈動(dòng)電壓的幅值)作測量信號(hào)的并列檢測方法脈動(dòng)電壓的幅值Us相角差電壓差越前時(shí)間信號(hào)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)Ts1Ts2tUsTs1Ts2tUsGUsuxuG（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1

半波線性整步電壓VT1基極VT2基極a++-+---+---+****uxuGVT3VT2VT1abdux2uG2ux2uuG2t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(shí)間常數(shù)將會(huì)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(shí)間常數(shù)，進(jìn)一步改善它的性能。

udt02ubt02

e:0,矩形

e

:

2,矩形

uat022

全波線性整步電壓uG正

VT1導(dǎo)通A低ux正

VT2導(dǎo)通B低A高B高Y高A低B低*uG*uxVT1VT2VT3VT4VT5ABY整形電路相敏電路濾波電路和射極跟隨器輸出uGuAtuxuBtuAuBtuYtt-02usL自動(dòng)并列裝置的工作原理（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(zhǔn)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(jī)頻率低于50Hz。計(jì)算公式：三角形上升邊三角形下降邊準(zhǔn)同期并列的基本原理裝置內(nèi)部控制和算法最佳合閘相角發(fā)出合閘信號(hào)的條件：有可能錯(cuò)過合閘時(shí)刻。恒定等速變化三利用線性整步電壓作測量信號(hào)的并列檢測方法1恒定越前時(shí)間信號(hào)RsLR1R2CiciRVT5在一個(gè)周期內(nèi)

s1

s2

s3tuRuCtuR+uCtt數(shù)字自動(dòng)并列裝置內(nèi)部控制和算法最佳導(dǎo)前合閘相角計(jì)算發(fā)出合閘信號(hào)的條件：有可能錯(cuò)過合閘時(shí)刻。恒定等速變化2

頻率差檢測A相位角比較

線性整步電壓的特性：與某一相角差相對應(yīng)的整步電壓是一定值。usLt02t-02usL因此恒定越前相角的檢測就可用電平檢測器來完成。電平檢測器翻轉(zhuǎn)電平電平檢測器三角波整步電壓輸出usLKtA

K-02

(t)

(t)u

K恒定，tA

與

s成反比。令允許最大滑差角頻率為

sy，并使

K=

sy

tYJtYJ恒定，

YJ與

s成正比。比較越前時(shí)間信號(hào)與恒定越前相角信號(hào)間的相位關(guān)系，即它們間先、后順序關(guān)系，就可作出頻率差是否符合并列條件的判斷。

tAtAtAttYJtYJtYJutYJUR2tt

s1

s2

s3

K

K

KusLKtUSSRQ00

01110011NochangeutYJ

usLK

A

BC1001001101非門A與門B雙穩(wěn)記憶CutYJusLKSRQB檢測相角差變化率

由于線性整步電壓反映了兩電壓間相角差的關(guān)系，它的斜率代表了相角差的變化率,也就是滑差角頻率。

當(dāng)頻率差大于允許值時(shí)，放大器輸出電壓在

e期間將出現(xiàn)負(fù)值，邏輯控制則根據(jù)放大器輸出負(fù)值作出頻率差大于允許值的判斷,閉鎖合閘信號(hào)的輸出，不允許并列。反之，當(dāng)頻率小于允許值時(shí)，放大器輸出始終為正值，控制邏輯就允許發(fā)合閘信號(hào)并列。

s>sY

s>sYusLt-Uzdt放大器輸入電壓t放大器輸出電壓tuht由于線性整步電壓中不載有并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值的信息，所以它就無法作為電壓差的檢測。3電壓差檢測D點(diǎn)電位為正,發(fā)閉鎖信號(hào)D點(diǎn)電位為負(fù),發(fā)合閘信號(hào)電平檢測uxuGD

UABUzdUxUGAB+自動(dòng)并列裝置的基本原理（二）頻差檢測都要受到限制。

可采用電壓頻率測量法（）求得。（三）電壓差檢測

a、直接讀入法：采用交流采樣A/DCPU

b、直接比較法：例圖2-25（b）第四節(jié)頻率差與電壓差的調(diào)整頻率差控制頻率差檢測發(fā)調(diào)速脈沖，不進(jìn)行越前時(shí)間合閘控制計(jì)算。不發(fā)調(diào)速脈沖，進(jìn)行越前時(shí)間合閘控制計(jì)算。輸出減速脈沖信號(hào)輸出加速脈沖信號(hào)調(diào)節(jié)量控制電壓差調(diào)整頻率差控制單元的任務(wù)是將待并發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻率，使頻率差趨向并列條件允許的范圍，以促成并列的實(shí)現(xiàn)。如果待并發(fā)電機(jī)的頻率低于電網(wǎng)頻率，則要求發(fā)電機(jī)升速，發(fā)升速脈沖。反之，應(yīng)發(fā)減速脈沖。頻率差控制頻率差控制單元頻率差方向測量環(huán)節(jié)頻率調(diào)整執(zhí)行環(huán)節(jié)相位差鑒別法邏輯判別法1相位差鑒別法

fG<fx

fG>fxuGux

uGux2ux1一頻率差方向測量環(huán)節(jié)S1S2D2D1與門A1與門A2usL1usL2降速升速SG1SG2

usL2usL1tD2

andSG1能同時(shí)出現(xiàn)高電平A2發(fā)出升速脈沖fG<fXD1tD2tSG2tSG1t2邏輯判別法UxUGUG

s>0

s<0

e

eUGUXttU’GUGU’XUXtttt倒相