船舶电站及自动化姜锦范老师课件

,船舶电站及自动化姜锦范,第一章船舶电力系统与配电装置第一节船舶电力系统基本知识,一、船舶电力系统的组成,第一节船舶电力系统基本知识,电源,电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装置,配电装置,配电装置是对电源和负荷进行分配、监视、测量、保护、转换、控制的装置,电网,电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒体,负荷,电动机、电加热器、照明等,二、船舶电力系统的特点及对其基本要求,第一节船舶电力系统基本知识,1.船舶电站容量较小,对船舶电力系统的稳定性提出了较高的要求,对自动控制装置的可靠性也提出了较高的要求,2.船舶电网输电线路短,可省掉一套对电网的过载、短路保护装置,3.船舶电气设备工作环境恶劣,需满足船用条件,三、船舶电力系统的基本参数,第一节船舶电力系统基本知识,1.电制的选择,2.额定电压的选择,动力电网440V、380V照明电网220V、110V弱电电网24V,3.额定频率的选择,50Hz、60Hz,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,1.船舶运行状态及用电设备的分类,船舶运行工况一般可分为航行工况、进出港工况（狭窄航道航行工况）、停泊工况、装卸货作业工况及应急工况,用电设备可分成,动力装置用辅机甲板机械舱室辅机冷藏通风机械机修机械照明及生活用电设备无线电通讯、导航设备其他设备,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,2.电站容量的确定与发电机组台数的选择,.满足船舶在各项运行工况下用电量的需求,.每台发电机组的最高负荷为8085%左右,.必须设有备用发电机组,.一般应选用同容量同型号的发电机组,.使用的发电机组台数应尽可能少些，一般选用三台发电机组,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,3.三类负荷法,.负荷分类,1）第类负荷：连续使用的负荷,2）第类负荷：短时或重复短时使用的负荷,3）第类负荷：偶然短时使用的负荷或按操作规程可在电站高峰负荷时间以外使用的负荷,.负荷的计算,1）电动机利用系数K1,K1=P2/P1,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,2）机械负荷系数K2,K2=P3/P2,3）电动机负荷系数K3,K3=P3/P1=K1K2,4）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率P4,5）电动机实际消耗的功率P5,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,6）同一类负荷有n台机组时，所需电网供给有功功率P6,P6P5n,7）同组用电设备所需电网供给有功功率P0,P0=P6K0=nK1K2K0P1/,8）无功功率Q0的计算,Q0P0tan,电动机的实际功率因数角,9）各组设备间总同时工作系数K0、K0,对第类负荷，考虑到各辅机和用电设备最大负荷的不同时性，同时系数K0通常可选0.80.9,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,一般同时工作系数K0在0.3左右,对第类负荷,10）计入电网损耗5%,11）某状态下需发电机供给的总功率,总有功功率P=（K0PK0P）1.05,总无功功率Q=（K0QK0Q）1.05,12）该状态下平均功率因数cos,tanBQ/PBtan1Q/P,13）第类负荷计算时可不计，但应注意高峰负荷时可能该状态下短时需要的最大负荷,Pmax=PP,四、船舶电站容量的确定和发电机组台数的选择,第一节船舶电力系统基本知识,.负荷表的编制,1）根据轮机、舾装等专业提供的数据选择电动机和电气设备，并计算各电动机和电气设备的额定所需功率,2）根据船舶类型选择所需计算工况，确定各工况下所需使用的电动机、电气设备和使用情况，并进行分类,3）确定负荷系数，并计算各用电设备的实际使用功率,4）计算每一工况下各类负荷的总功率,5）按其同时系数K0和K0并计及电网损耗5%，确定各状态所需电站功率,6）根据上述计算，选择发电机组的功率和数量，并核算各工况下发电机的负荷百分率，一般来说发电机应有1020%的储备功率，最后用Pmax来校验发电机的过载能力是否满足,五、船舶电网,第一节船舶电力系统基本知识,1.船舶电网的线制,三相三线绝缘系统,三相四线系统,利用船体作中性线回路的三相三线系统,2.船舶电网的供电网络,五、船舶电网,第一节船舶电力系统基本知识,3.船舶电网的配电网络,.船舶配电网络分类,2）照明电网,3）应急电网,4）临时应急照明电网,5）弱电电网,一次配电网络二次配电网络,1)动力电网,.船舶电网一次配电网络结线方式,五、船舶电网,第一节船舶电力系统基本知识,4.船舶电网的保护,.船舶电网的过载保护,.船舶电网的短路保护,短路保护的选择性,按时间原则整定，则应有t1t2t3,按电流原则整定，则应有I1I2I3,六、船舶配电装置,第一节船舶电力系统基本知识,1.船舶配电装置分类,.主配电板,.应急配电板,.充放电板,.岸电箱,.分配电箱,2.船舶主配电板,.主配电板的功能,1）根据需要接通或断开电路（手动或自动）,2）当电力系统发生故障时，保护装置能按要求动作，切除故障设备或网络，或发出报警信号,3）测量和显示运行中个各电气参数，如电压、电流、功率、功率因数等,4）能对电站的电压、频率，以及并联运行的各发电机组的有功、无功功率进行调整,5）能对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号显示,六、船舶配电装置,第一节船舶电力系统基本知识,.发电机控制屏,CoscoAntwerp轮主配电板部分图片,.负载屏,.并车屏,.汇流排,3.配电装置的维护与保养,.主配电板维护周期及技术要求,.运行中船舶主配电板的日常管理,CoscoAntwerp轮主配电板,一、发电机的过载保护,第二节发电机的保护,整定在过电流10%至50%之间的过载保护必须以不超过2min的延时使发电机断路器脱扣,船级社建议整定在发电机额定电流的125%135%，延时1530秒断路器分断,二、发电机的外部短路保护,短路保护应整定在大于50%的过电流，但整定值应小于稳态短路电流；它必须具有一短暂延时以适应系统选择性保护要求,船级社建议整定短路保护动作值为发电机额定电流的200%250%，延时时间最长为0.6秒（交流）,三、发电机的欠压保护,第二节发电机的保护,发电机电压下降至额定电压的70%35%时，发电机断路器必须自动断开。欠电压保护装置必须有一与短路保护相协调的短延时,四、发电机的逆功率保护,原动机为柴油机时逆功率整定值在发电机额定功率的8%15%间某一区域,原动机为汽轮机时为2%6%间某一区域；延时时间在310秒间整定,一、框架式自动空气断路器ACB（AirCircuitBreaker）,第三节自动空气断路器,框架式自动空气断路器的方框图,三菱AE-SS型固定式、抽屉式框架式自动空气断路器外观图,AE-SS型ACB的内部构造图,寺崎（TERASAKI）AT型框架式自动空气断路器外观图,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,1.框架式自动空气断路器结构简介,.触头、灭弧系统,寺崎AT型框架式自动空气断路器的触头系统结构图,触头系统是由主触点、预接触点（付触点）、弧触头组成,接通次序：预接主断开次序：弧预接主,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,.过流、失压、分励脱扣器,1.框架式自动空气断路器结构简介,1）过流、失压、分励脱扣器脱扣原理简介,2）DW95电子脱扣器,SPGT电子脱扣器原理框图,5）MasterpactM系列之STR68U型控制单元,3）AE-S系列之SPGT电子脱扣器,4）MasterpactM系列之STR58U型控制单元,.,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,1.框架式自动空气断路器结构简介,.过流、失压、分励脱扣器,6）保护特性参数整定,TERASAKI公司的AH、AT系列ACB,三菱公司AE系列的ACB,SchneiderElectric公司M系列的STR58U、STR68U,.自由脱扣机构,1）将手柄或电动合闸部分的操作传递给触头系统,2）当合闸操作完成后，维持触头系统处于合闸状态,3）自由脱扣机构脱扣，ACB即跳闸,自由脱扣机构一般都是由四连杆机构组成,只有当自由脱扣机构处于“再扣”（或称“复位”）状态时，自动空气断路器才能合闸,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,1.框架式自动空气断路器结构简介,.合闸操作机构,有三种合闸操作方式：手动合闸操作方式电磁铁合闸操作方式电动机合闸操作方式,AH型框架式自动空气断路器电磁铁合闸型自由脱扣机构、合闸操作机构原理图,AH型框架式自动空气断路器电动机合闸型自由脱扣机构、合闸操作机构原理图,.合闸操作电路,1）电磁铁合闸操作电路,2）电动机合闸操作电路,.锁扣装置,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,2.框架式自动空气断路器的维护要求,.自动空气断路器在使用前应将各电磁铁工作表面（如失压脱扣器电磁铁吸合面）的防锈油漆或油脂擦净，以免影响开关的动作值。,.每隔一段时间（如每月或至少一个季度），应清除落于断路器表面及零件上的灰尘和黑烟，注意绝缘零件表面的清洁，以保证断路器绝缘良好与防止绝缘性能变坏。,.操作机构在使用一段时间后（如每次清洁后），在传动机构部分应涂润滑油，以改善活动机构的磨损。,.各部分的螺钉、螺栓均应紧固，不应有松动。如有磨损或损坏的零件应及时更换。,.灭弧室在因短路分断后或较长时期（如每半年）使用后，应清除灭弧室内壁和栅片上的金属颗粒和黑烟灰。长期未使用的灭弧室（如配件），在需使用前应先烘一次，以保障良好的绝缘。,.定期检查各脱扣器的电流整定值和延时时间，特别是半导体脱扣器，应定期用试验按钮检查其动作情况。,.断路器主触头使用一定次数后，如触头表面发现有毛刺、金属颗粒等，或每半年应拆卸主触头，用200#细砂纸研磨以保证良好的接触。如研磨后的触头厚度为原来的1/3以下时，须更换触头，且动静触头应同时更换。,一、框架式自动空气断路器,第三节自动空气断路器,3.框架式自动空气断路器常见故障的判别与排除,二、塑壳式自动空气断路器MCCB(MoldedCaseCircuitBreaker),NFB(No-FuseCircuitBreaker),接插型MCCB外形图,三菱的ABE-S型断路器,一、GG-21型逆功率继电器结构与工作原理,第四节逆功率继电器,GG-21型逆功率继电器结构,工作原理,相量图,合成转矩,MK1uISin,KUWIWSin,KUWIWSin（90I）,KUWIWCos（I）,KUWIWCos,：继电器的内角对GG-21,30,一、GG-21型逆功率继电器结构与工作原理,第四节逆功率继电器,二、GG-21型逆功率继电器接线与调整,由于MCos,所以M具有方向性,P0时900M0,P90M0,采用30接线法接线,1.接线,IU-UUWIV-UVUIW-UWV,二、GG-21型逆功率继电器接线与调整,第四节逆功率继电器,2.调整,动作值的调整,粗调：改变电流线圈的匝数,细调：改变游丝弹簧的反作用力矩,延时时间的调整,改变止挡块的位置,三、K2WR-R-S5型逆功率继电器,原理框图,接线图,四、ZFG92（SRG）型逆功率继电器,电路原理图,一、船舶电网绝缘检测,第五节船舶电网绝缘检测,1.船舶电网对地绝缘电阻的测量,.接地灯,.配电板式兆欧表,.船舶电网绝缘监测仪,IS-3型电网绝缘监测仪的原理框图,接线图,2.船舶电网对地绝缘电阻,二、船舶电网接地故障的查找,主要是电网电缆与船体间构成的分布电容的漏电阻,漏电阻应大于每伏100欧,一、换接岸电操作,第六节岸电供电,二、接岸电注意事项,1.岸电与船电的电流种类应一致,2.岸电的额定频率、额定电压应与船电相一致,3.当岸电为三相四线制时，需将岸电的中性线接在岸电箱上接船体的接线柱上。只有船体与岸电中性线相联后，才可接通岸电,4.岸电相序与船电相序应一致,5.岸电与船电间应互相连锁,6.经船级社（如GL）认可，可设有船电与岸电并联设施，仅允许船上供电系统和岸上电网作短暂的并联运行。,三、相序测定器,第六节岸电供电,1.相序判断,原理线路图,2.相序测定器的工作原理,.戴维南等值电路,由于两指示灯采用的是同型号同规格的产品，故电阻相同为R,2）电容C两端看进去的阻抗R0,R01/2R,戴维南等值电路图,三、相序测定器,第六节岸电供电,2.相序测定器的工作原理,.相量图,一、船舶主配电板,1.船舶主配电板电路原理图,2.主配电板与应急配电板间关系,集中训练时看,3.船电与岸电间联锁关系,第七节船舶主配电板及电网失电处理,二、船舶电网失电后处理,第七节船舶主配电板及电网失电处理,1.对于具有自动电力管理系统电网失电后的处理,2.常规电站电网失电后的处理,.并车操作时发生电网跳电,.运行机组因机械故障跳闸电网失电,.单机运行时起动大负荷或几乎同时起动几个较大负荷后（如用船上起货机进行装卸货作业）至发电机过载跳闸、电网失电,.运行机组因发电机短路或失压保护跳闸电网失电,.运行机组主开关误动作跳闸或因船舶电网选择性保护不良而跳闸电网失电,.燃油供给故障（如调速器失灵、断燃油等）至主开关跳闸电网失电,三、发电机保护主开关跳闸的判别,第七节船舶主配电板及电网失电处理,1.发电机过载保护的判别,2.发电机欠压保护的判别,3.发电机逆功率保护的判别,4.发电机外部短路故障的判别,第八节船舶电网短路电流计算,一、船舶电网短路电流计算的意义与目的,1.电力系统短路,2.产生短路故障的原因与后果,.电力系统产生短路故障的原因主要有,1）由于绝缘的自然老化和机械损伤引起电气设备载流部分的绝缘损坏,第八节船舶电网短路电流计算,一、船舶电网短路电流计算的意义与目的,2.产生短路故障的原因与后果,.电力系统产生短路故障的原因主要有,2）误操作引起的短路,3）自然灾害引起的短路，如雷电、老鼠、鸟类等造成短路,.短路故障所造成的后果,1）电动力引起的破坏,2）热负载引起的破坏,3）短路电弧引起的破坏,4）大的短路引起电网电压大大下降,.计算短路电流的目的,1）校验所选用的配电开关电器（如自动空气断路器）的断流容量与接通容量,2）校验汇流排、支持绝缘子等电器元件的电动力稳定性,3）给电力系统短路选择性保护的整定提供数据,一、船舶电网短路电流计算的意义与目的,第八节船舶电网短路电流计算,3.船级社对短路电流计算的要求,.满足最大需要功率的可能并联连接的所有发电机,.需同时运行的所有电动机,应考虑,一般应计算下列各处的短路电流,.发电机输出端短路,.主汇流排短路,.应急配电板、区配电板以及分配电板的汇流排短路,.电力和照明变压器次级短路,在缺乏精确数据的情况下，主汇流排处的短路电流可假定如下：.满足最大功率的可能并联连接的所有发电机额定电流的10倍，加上需同时运行的所有电动机额定电流的3倍（对称方均根值），短路回路的功率因数假定为0.1,二、船舶电力系统短路电流计算方法,第八节船舶电网短路电流计算,1.IEC方法,2等效发电机方法,3.日本电气协同研究会精密计算方法,4.阻抗百分比方法,5.图解方法,6.美国海军标准计算方法,第二章同步发电机自动电压调整器,Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit,seddoeiusmodtemporincididuntutlaboreetdoloremagnaaliqua.Utenimadminimveniam,quisnostrudexercitationullamcolaborisnisiutaliquipexeacommodoconsequat.第一节概述,第一节概述,一、自动电压调整装置的作用,1.电压控制,2.无功功率分配控制,二、对调压装置的基本要求,1.稳态和动态特性,主发电机：稳态电压调整率2.5%,应急发电机：稳态电压调整率3.5%,稳态指标,动态指标,波动幅值：Umax120%UNUmin85%UN,恢复时间：t1.5秒,第一节概述,二、对调压装置的基本要求,2.无功分配,同容量机组：Q10%QN,不同容量机组：.最大发电机额定无功功率的10%.最小发电机额定无功功率的25%两者取较小值,3.强行励磁,强励倍数K=ILmax/ILN2,三、调压装置的分类,1.按扰动（负载）进行调节,开环系统,静态特性差,动态特性好,静态电压调整率一般在35%之间,不可控相复励调压装置,第一节概述,三、调压装置的分类,2.按负反馈（电压偏差）进行调节,闭环系统,静态特性好,动态特性稍差,静态电压调整率,70年代：1.5以内,80年代：1以内,90年代：0.5以内,按发电机输出电压的偏差U进行调节的,可控硅调压装置,3.按复合原理进行调节,按扰动与电压偏差的综合信号进行调节,开环+闭环系统,静态特性好,动态特性好,静态电压调整率,70年代：1.5以内,80年代：1以内,90年代：0.5以内,可控相复励调压装置,第二节不可控相复励调压装置,一、不可控相复励装置自励恒压基本原理,1.自励起压基本原理,解决起压困难的措施,在转子磁极上加恒磁插片,临时充磁,谐振法,利用升压变压器,临时短接主电路,2.恒压基本原理,设发电机磁路未饱和，则E与励磁电流IE成正比,二、电流迭加相复励调压装置,第二节不可控相复励调压装置,电流迭加相复励装置单线图,存在三种形式电流迭加、电势迭加与电磁迭加,二、电流迭加相复励调压装置,第二节不可控相复励调压装置,1.原理线路图,2.线路分析,取其一相的等值电路图,运用迭加原理来求解,电流源IG单独作用时，则电压源UG应作短路处理,二、电流迭加相复励调压装置,第二节不可控相复励调压装置,由于移相电抗器ZL的电抗值XL大于大于其电阻值RL与等效励磁回路电阻RE之和，所以忽略这两个电阻,上式可表示为,3.相量分析,4.移相电抗器LR的作用,5.频率变化的影响,二、电流迭加相复励调压装置,第二节不可控相复励调压装置,6.电流迭加相复励装置恒压理论依据,设计电抗器时，使ZL=KE-RE，,则式（2-3）与式（2-2）相等，既可保持电压不变,三、相复励装置参数的调整,空载电压调整,若电压低,说明励磁电流中电压分量少了，则应减小XL值，即或减小ZL的匝数或增加ZL铁心气隙,带负载后电压调整,若电压低,说明励磁电流中电流分量少了，则应增加电流分量值，就是K值，即减小TA付边的匝数，进一步可采用不对称调整法调整。,四、不可控相复励装置存在问题与改进措施,第二节不可控相复励调压装置,加电压校正器AVR,第三节可控硅调压装置,可控硅调压装置原理框图,一、基本环节介绍,第三节可控硅调压装置,1.测量环节,变压器降压整流滤波,一、基本环节介绍,2.比较电路,.双稳压管桥式比较电路,输出开路时,当输入电压UGDC小于稳压管DZ稳压值时,UeUGDC,当输入信号大于等于稳压管稳压值时,UeURUZUGDC2UZ,第三节可控硅调压装置,一、基本环节介绍,第三节可控硅调压装置,2.比较电路,.单稳压管比较电路,输出开路时,当输入电压UGDC小于稳压管DZ稳压值时,当输入信号大于等于稳压管稳压值时,一、基本环节介绍,第三节可控硅调压装置,3.误差信号调节环节,4.移相电路,5.触发脉冲形成电路,可控电阻移相及单晶管自激振荡器电路原理,6.晶闸管整流电路,7.其它,二、可控硅调压装置调节过程,一、电压校正器AVR主要控制（校正）方式,第四节可控相复励调压装置,1.对相复励装置的输出进行分流控制,AVR的分流控制一般有四种方式,2.控制电力电流互感器（或相复励变压器）的变比,相复励装置被调整在过励状态,第四节可控相复励调压装置,二、电压校正器AVR的简要原理,一、无刷同步发电机的组成,第五节无刷发电机励磁系统,同步发电机+交流励磁机+旋转整流器,（旋转磁极式）（旋转电枢式）,N,S,S,N,S,二、无刷励磁方式,第五节无刷发电机励磁系统,1.直接可控励磁,2.可控复励励磁,三菱BE-22型无刷发电机励磁系统原理框图,第五节无刷发电机励磁系统,第六节大洋FE（FEK）型无刷发电机,一、大洋FE（FEK）型无刷发电机结构,结构示意图,1.定子、转子,定子、转子外形见图,FE（FEK）8极铁芯示图,旋转整流器,2.静止励磁装置,碳化硅管状电阻,二、大洋FE（FEK）型无刷发电机励磁系统,第六节大洋FE（FEK）型无刷发电机,1.大洋FE（FEK）型无刷发电机自动电压调整器概况,系统原理图,励磁电流相量图,二、大洋FE（FEK）型无刷发电机励磁系统,第六节大洋FE（FEK）型无刷发电机,2.电压校正器,电压校正器电路原理图,.测量电路,.比较电路,Y/连接的三相变压器降压、整流、滤波,单稳压管桥式比较电路,二、大洋FE（FEK）型无刷发电机励磁系统,第六节大洋FE（FEK）型无刷发电机,.误差电压调节电路（PID调节器）,2.电压校正器,.相位控制和同步控制电路,相位控制、触发脉冲形成、晶闸管整流等部分电路的相关波形,.触发脉冲形成电路,.晶闸管电路,3.调压器调节过程,.相复励部分的调节过程,.电压校正器AVR的调节过程,第三章同步发电机组的并联运行,第一节同步发电机组的并车,一、同步发电机的并车条件,1.理想并车条件,.待并发电机组的电压与电网（或运行机组）电压的大小相等，即UG=UB；,.待并发电机组的频率与电网（或运行机组）频率相等，即fG=fB,.待并发电机组电压的相位与电网（或运行机组）电压的相位一致，即G=B,2.实际并车条件,.仅当电压不等时并车,并车瞬间所产生的冲击电流具有均压作用。,要求：U10%UN,一、同步发电机的并车条件,第一节同步发电机组的并车,仅当相位不一致时,2.实际并车条件,并车瞬间所产生的冲击电流具有自整步作用。,要求：15,仅当频率不一致时,并车瞬间所产生的冲击电流同样具有自整步作用。,要求：f0时，UU0，呈下倾的调压特性,kU=0时，U=U0，呈水平的调压特性,kUU0，呈上翘的调压特性,两台发电机组并联运行时无功分配,可见调压调差系数较小者，并联时承担的无功功率较多,一、并联运行发电机间无功负荷自动分配基本原理,第二节并联运行发电机组间无功负荷的自动分配,3.空载电压对无功负荷分配的影响,二、无功负荷自动分配装置,1.均压线,2.环流补偿装置,IWU0,P是调零电位器,是改变R1、R2可改变输出信号的线性度,一、频差变换器,第二节频率变换,2.基于波形变换的频差变换器,当ffN时，其平均值为0,当ffN时，其平均值为负,f（o2oo）,fo（1/f1/fN）,ff,一、频差变换器,第二节频率变换,2.基于波形变换的频差变换器,波形变换电路原理框图,3.实例分析,EEA-22中频差变换电路,第二节频率变换,D点电平：当VB为1电平时，R15与R17相当于并联,当VB为0电平时，R15与R16相当于并联,二、频率变换器,第二节频率变换,一、形式之一,第三节有功功率变换,P=P,U1kUiUuU2kUuUi,U1kOMU2kONUP=U1-U2kMN2kUiCos2kkiICosKPP,二、形式之二,第三节有功功率变换,设uw2uwSintuw2IuwSin（t）,当uw正半周时（0t）Pi2KIuwSin（t）当uw负半周时（0,在-0区域内允许投入最小差频周期的差频三角波方程,IC=C=C,IR=,I=C0,VCHC0,即TSmin2RC,三、最大允许投入差频的检测,第五节信号处理中其他基本单元,2.积分法,第八章基于微处理技术的自动并车,第一节自动并车时调频环节,一、计时法,若要求测量差频精度小于0.01z，那么与此相对应的最大循环计时时间为,二、测量Sin值法,第一节自动并车时调频环节,需向微机提供下述信号,电网电压由负到正的过零脉冲,Sin的正弦电压模拟量,Cos正负值的开关量,1.测量原理,.差频方向的判断,检测0（同相位点）后Sin值的正负，即可判断差频的正负，当Sin值大于0，则微机输出减速指令；当Sin值小于0，微机输出加速指令。,Cos0时，Sin的过零点为同相点；Cos0时，Sin的过零点为逆相点。,0点的判断：,.差频大小的计算,当Sin值为负（正）时，每采样周期采样一次Sin值，寄存器对进行加（减）一计数,二、测量Sin值法,第一节自动并车时调频环节,2.硬件电路原理,.电网电压由负到正的过零脉冲,.Sin正弦电压波形的产生,检零电路,SinSinSt,Sin（GB）t,SinGtCosBtCosGtSinBt,.Cos的正负开关量的产生,三、测量模拟量频率信号电压法,第一节自动并车时调频环节,第二节微机控制自动并车中合闸指令提前量的产生,一、测量相位差法（或时间差法）,一、测量相位差法（或时间差法）,第二节微机控制自动并车中合闸指令提前量的产生,t所对应的相位角B等于UB与UG间的相位差,BBt,2fBt,由于St，因越前时间tACB应等于消除相角差所需时间，所以,StACB,tTB（fGfB）tACB,fNtACB（TBTG）,一、测量相位差法（或时间差法）,第二节微机控制自动并车中合闸指令提前量的产生,主程序流程框图,微机控制并车主程序流程图,微机PIO中A口被设定为输入B口为输出,寄存器对BC测量电网电压1/2周期及与待并机电压1/2周期之差也用于寄存所计算的越前时间t值（电网额定频率为50z）,寄存器D调频时用于控制呆滞扰动用合闸时用作寄存1/2（TBTG）值,寄存器E设定允许合闸差频大小,二、零相交法,第二节微机控制自动并车中合闸指令提前量的产生,初始化程序,零相交中断程序,三、线性回归法,第二节微机控制自动并车中合闸指令提前量的产生,既能实现能自动跟踪差频的变化，又能得到与实际曲线趋向一致的误差最小的直线,第五次采样时刻预测到达同相点的时间,第九章微机控制的自动电力管理系统,一、系统概况,第一节由一台微机控制的电站系统,系统结构,控制系统具有下述十项功能,母线电压自动控制（AVC）,发电机无功功率自动控制（ARPC）,母线频率自动控制（AFC）,发电机有功功率自动控制（APC）,发电机自动同期（ASYC）,故障机组自动解列（ACC）,负载分级切除（PTC）,运行机组台数自动控制（ARC）,原动机自动起动（EASC）,故障监视及报警（MONIT）,二、系统控制程序结构,第一节由一台微机控制的电站系统,1.初始化程序,2.主程序,3.实时时钟中断程序,4设定值变更中断程序,三、系统控制功能程序流程,第一节由一台微机控制的电站系统,第一节由一台微机控制的电站系统,第一节由一台微机控制的电站系统,第一节由一台微机控制的电站系统,原动机调速系统故障时ACC程序流程框图,励磁系统故障时ACC控制程序流程框图,第一节由一台微机控制的电站系统,第二节GAC-5TYPEC,一、GAC-5TYPEC的结构,1.手动控制块,系统可分成三块：手动控制块，信号传输块和GAC-5主机,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,2.信号传输块,数字量共享传输系统（TM）,模拟量共享传输系统（TMA）,串行异步通讯传输方式,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,ECA-101发送单元,2.信号传输块,发送单元编号设定电路,输入接口电路,选择电路,线路驱动电路,发送单元驱动电路,校验码产生电路,隔离电路,清除电路,1）输入信号,.数字量共享传输系统TM,图9-17ECA-101发送单元,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,ECA-105发送单元,2.信号传输块,指定有10个单元编号,80个输入信号被分成10个组，每组按并行连接到8线输入信号总线，按扫描方式一组接一组传输（即每次接一个组的公共端）,1）输入信号,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,2.信号传输块,2）输出信号,ECA-306接收单元,接收单元编号设定电路,接收单元驱动电路,符合检查电路,存储电路,校验电路,数据刷新控制电路,输出隔离电路,晶体管开关电路,清除电路,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,.模拟量共享传输系统TMA,2.信号传输块,1）变换器,电压变换输出DC0500mV,三相有功功率变换输出DC0500mV,频率变换输出DC0500mV,2）TMA发送单元,ECB-121电阻输入，用于发送模拟量对数字量转换（典型数据：0%输入时为100，100%输入时为158）,ECB-411来自变换器的0500mVDC输入,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,.模拟量共享传输系统TMA,2.信号传输块,2）TMA发送单元,ECB-121/ECB-411TMA发送单元,.并行线信号传输,图9-20ECB-121/ECB-411发送单元,1）自动同步控制模拟量输入信号,2）控制输出,3）GAC-5装置故障报警输出,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,3.GAC-5主机,.电源电路部分,.CPU与存储器,.接口电路,1）TMA接口电路,2）TM接口电路,线性滤波电路、DC/DC变换电路,EMW-1101ACPU与存储器模块,8位微处理器（CPU）、RAM和ROM,包含控制2个独立TM系统的所有必要功能。为防干扰，在on/off数据流通道中，即2个TM系统与EMW-1101A模块间相互作电气隔离处理,EMW-1301TMA&TMI/F模块,包含控制TMA和TM系统的所有必要功能。包括TMA和TM时钟信号发电器，经总线将TMA、TM的数据信号传输至EMW-1101A，也包括A/D转换和隔离电路。,EMW-15012端口TMI/OI/F模块,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,3）并行输入/输出接口,EMW-1401A并行I/OI/F模块,EMW-1812报警板模块,3.GAC-5主机,.接口电路,内部操作板上发光二极管驱动信号。,是EMW-1101A模块与直接连接到GAC-5主机的并行输入、输出线间的接口电路,并行输入：来自内部操作板（EMW-1812）的过滤器选择开关信号,并行输出：伺服马达升、降，ACB合闸信号,来自自动同步控制电路，通过输出接口（EIC-141）的有触点输出信号,包含过滤器选择开关和红色LED报警灯，且与EMW-1401A模块相连,一、GAC-5TYPEC的结构,第二节GAC-5TYPEC,如果这些条件满足，在待并发电机电压与汇流排电压相位一致前发电机主开关ACB合闸所需时间时刻，EIH-221卡通过输出接口输出ACB合闸命令信号到外部发电机ACB控制电路（ACB合闸时间，通常调整在130ms）。,3.GAC-5主机,.自动同步控制电路,1）EIH-221同步检测单元卡,将待并发电机电压信号与汇流排电压信号作比较,电压偏差在设定电压偏差限值内（正常整定在3%）,频率偏差在设定频率偏差限制内（正常整定在0.3Hz）,2）EIH-222速度匹配单元卡,这个单元卡将待并发电机电压信号与汇流排电压信号作比较，检测两者之间的频率差，产生伺服马达的加减速信号,调速信号是每间隔5秒的脉冲信号，调速脉冲宽度是可改变的,3）EIC-141输出接口单元,4.过滤器选择