第二章2_同步发电机自动并列.ppt

第二章同步发电机的自动并列 主要内容 第一节概述 一并列操作的意义一台发电机组在未投入系统运行之前 它的电压与并列母线电压的状态量往往不等 须对待并发电机组进行适当的调节 使之符合并列条件 并将断路器DL合闸作并网运行的一系列操作称为并列操作 自同期准同期 3并列方法 发电机G电压系统电压两者的电压差称为滑差电压 二 准同期并列 发电机准同期并列条件的分析 发电机并列的理想条件 并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等 123 电压幅值差设 频率与相角相等 此时冲击电流 主要为无功分量 最大值相角差设 频率与电压相等 此时冲击电流 较小时 主要为有功分量 发电机并列时偏离理想条件所引起的后果 发电机并列时偏离理想条件所引起的后果 一 电压幅值差 冲击电流的有效值 冲击电流最大瞬时值 二 合闸相角差 三 频率不相等 频率差 脉动电压的表现形式设 电压的幅值相等 脉动电压 脉动电压幅值 滑差频率脉动周期 脉动电压 相量图 波形图 并列的同步过程 a b G X 减速b点 G Xb a o G X 减速o c G X 加速c点 G X 三 自同期并列 自同期并列操作是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率 滑差角频率不超过允许值 且机组的加速度小于某一给定值的条件下 首先合上并列断路器DL 接着立刻合上励磁开关KE 给转子加上励磁电流 在发电机电动势逐渐增长的过程中 由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行 发电机的并列方法准同期并列 严格按照发电机理想并列条件进行并列 自同期并列 发电机事先未经励磁 将转子提到接近同步转速 此法适用于小型机 优点 快速 方便 控制简单 缺点 冲击电流大 引起系统电压突降 应用受限 第二节准同期并列的基本原理 一 脉动电压 脉动电压 准同期并列的基本原理 脉动电压中包括信息如下 电压幅值差 最佳为的值最小 二电压重合时判别 频率差 显示出相角差随时间变化的规律 要求小于某一允许的值 相当于要求脉动电压周期大于某一给定的值 最佳是在与重合时合闸 即相角差为零时 相量重合 幅值差最小 考虑动作时间 要提前 根据相角差的变化规律 可求得合闸指令最佳发出时机 可采用两种方式 恒定越前相角准同期恒定越前时间准同期 准同期并列的基本原理 二 准同期并列装置并列装置的构成自动化程度一般分为 频率差控制单元 电压差控制单元 合闸信号控制单元 半自动全自动 自动准同期并列装置 1 检测电压间的滑差角频率 且调节发电机的转速 使发电机的频率接近于系统频率 2 检测电压值差 且调节发电机的电压 使两电压的差值小于规定允许值 3 检查并列条件 条件满足时发出合闸信号 三个控制单元 三 准同期并列合闸信号的控制逻辑 一 恒定越前相角准同期提前量信号取某一恒定相角 断路器的合闸时间为 同期装置动作时间为 最佳滑差角频率 过零后合闸过零时合闸过零前合闸 准同期并列装置两种原理 二 恒定越前时间准同期提前量信号取恒定时间 理论上可以完全无冲击 但是动作时间存在误差 设为允许合闸相角 所以 还是要限制 四恒定越前时间并列装置的整定计算 越前时间tYJ允许电压差允许滑差角频率 一般定为 0 1一0 15 Ue 准同期并列的基本原理 装置的整定已知 两个区域电网的等值机系统如图所示 其电压幅值相等 频率分别为 f1 50 0 1costHz f2 50 0 1sin2tHz 现准备进行恒定越前时间准同期互联操作 设远程通讯和继电器动作时间之和为0 14秒 求调度中心发出合闸信号的时刻 准同期并列的基本原理 提示 合闸相角差表达式为 先不考虑提前量 则有 考虑时间提前量0 14秒 则调度中心发出合闸信号的时刻可为 3 6678秒 5 4769秒 等等 逻辑关系满足即可以合闸 必须在之前判定完毕 第三节自动并列装置的工作原理 一 装置的控制逻辑 电压差 频率差判别区 恒定越前时间并列装置的合闸控制 一并列装置控制逻辑 必须在越前时间信号到达之前完成频率差和电压差的检测任务 作出是否让越前时间信号通过与门Y1的判断 正弦整步电压法 采用与直接做差 得到正弦性的包络线来判别 误差较大 自动并列装置的工作原理 二 并列的检测信号 两种方法应用于模拟式并列装置中 实现检测 线性整步电压法 采用三角波 线性 的整步电压 不考虑电压差 只考虑相角差 精度较好 一 利用正弦整步电压 脉动电压的幅值 作测量信号的并列检测方法 二 线性整步电压的产生 半波线性整步电压全波线性整步电压 1半波线性整步电压 VT1基极VT2基极a 半波线性整步采用滤波器 把高次谐波滤掉 获得较为平滑的特性 但滤波器的时间常数将会影响其相移 全波线性整步电压线路可以提高矩形的密度 从而减小滤波器的时间常数 进一步改善它的性能 2全波线性整步电压 uG正 VT1导通 A低ux正 VT2导通 B低 整形电路 相敏电路 滤波电路和射极跟随器输出 自动并列装置的工作原理 三 相角差原理 矩形波的宽度 变化 与相对应 在数字式准同期装置中采用 分析 假设系统频率为额定值50Hz 待并发电机频率低于50Hz 计算公式 三角形上升边三角形下降边 准同期并列的基本原理 装置内部控制和算法最佳合闸相角 发出合闸信号的条件 有可能错过合闸时刻 恒定 等速变化 三利用线性整步电压作测量信号的并列检测方法 1恒定越前时间信号 在一个周期内 数字自动并列装置内部控制和算法最佳导前合闸相角计算 发出合闸信号的条件 有可能错过合闸时刻 恒定 等速变化 2频率差检测 A相位角比较 线性整步电压的特性 与某一相角差相对应的整步电压是一定值 因此恒定越前相角的检测就可用电平检测器来完成 电平检测器翻转电平 电平检测器 三角波整步电压 输出 usLK tA K 02 t t u K恒定 tA与 s成反比 令允许最大滑差角频率为 sy 并使 K sytYJ tYJ恒定 YJ与 s成正比 比较越前时间信号与恒定越前相角信号间的相位关系 即它们间先 后顺序关系 就可作出频率差是否符合并列条件的判断 SRQ00 01110011Nochange utYJusLKABC1001001101 B检测相角差变化率 由于线性整步电压反映了两电压间相角差的关系 它的斜率代表了相角差的变化率 也就是滑差角频率 当频率差大于允许值时 放大器输出电压在 e期间将出现负值 逻辑控制则根据放大器输出负值作出频率差大于允许值的判断 闭锁合闸信号的输出 不允许并列 反之 当频率小于允许值时 放大器输出始终为正值 控制逻辑就允许发合闸信号并列 由于线性整步电压中不载有并列点两侧电压幅值的信息 所以它就无法作为电压差的检测 3电压差检测 D点电位为正 发闭锁信号D点电位为负 发合闸信号 D UAB Uzd Ux UG A B 自动并列装置的基本原理 二 频差检测都要受到限制 可采用电压频率测量法 求得 三 电压差检测a 直接读入法 采用交流采样A DCPUb 直接比较法 例图2 25 b 第四节频率差与电压差的调整 频率差控制频率差检测 发调速脉冲 不进行越前时间合闸控制计算 不发调速脉冲 进行越前时间合闸控制计算 输出减速脉冲信号输出加速脉冲信号 调节量控制电压差调整 频率差控制单元的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率 使频率差趋向并列条件允许的范围 以促成并列的实现 如果待并发电机的频率低于电网频率 则要求发电机升速 发升速脉冲 反之 应发减速脉冲 频率差控制 频率差控制单元 频率差方向测量环节频率调整执行环节 相位差鉴别法逻辑判别法 1相位差鉴别法 一频率差方向测量环节 2逻辑判别法 二频率调整执行环节 第五节微机型并列装置的组成 概述硬件电路软件 主机输入 输出过程通道人 机 第五节数字型并列装置组成 输入通道 输出通道