12同步发电机自动并列h2

1、第一章第一章 同步发电机的自动并列同步发电机的自动并列 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 主要内容主要内容 同步发电机自动并列的条件和原则同步发电机自动并列的条件和原则1. 准同期自动并列的分析准同期自动并列的分析2. 准同期自动并列装置的实现原理准同期自动并列装置的实现原理3. 频差压差调节的方法数字型并列装置频差压差调节的方法数字型并列装置4. 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 电路示意图 G G U X U DL 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

2、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。 G U x U 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 并列操作的重要性并列操作的重要性: 操作频繁操作频繁 (2) 不恰当操作后果严重（大型机组）不恰当操作后果严重（大型机组） 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 1 母线电压的状态量 母线电压瞬时值: ftUtUu mm 2sinsin 幅值 频率 相角 断路器合闸时，冲击电流应尽可能小、其瞬时 最大值一般不超过l一2倍的额定电流。 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行 状态其暂态过程要短，以减小对电力系统的 扰动

3、。 2 2 同步发电机组并列时应遵循的原则同步发电机组并列时应遵循的原则： G G U X U DL 自同期 准同期 3 3 并列方法并列方法 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 自同期并列 自同期并列操作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。 KE UE X U DL G Xx G U System 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 S

4、E G E U QFX X X U 发电机的并列方法发电机的并列方法 准同期并列：严格按照发电机理想并列条件进行并列。准同期并列：严格按照发电机理想并列条件进行并列。 1.自同期并列：自同期并列： 发电机事先发电机事先未经未经励磁。将转子提到接近同步转速。励磁。将转子提到接近同步转速。 此法适用于小型机。此法适用于小型机。 优点：快速、方便；控制简单。优点：快速、方便；控制简单。 缺点：冲击电流大；缺点：冲击电流大； 引起系统电压突降；应用受限。引起系统电压突降；应用受限。 Xd X h XX U I 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 引起冲击电流；引起冲击电流； 发电机母线电压瞬时

5、下降对其它用电设备发电机母线电压瞬时下降对其它用电设备 的正常工作将产生影响。的正常工作将产生影响。 三缺点： Xd X h XX U I d Xd X G X XX U U 控制操作非常简单，在电力系统发生事故、控制操作非常简单，在电力系统发生事故、 频率波动较大的情况下，应用自同期并列可频率波动较大的情况下，应用自同期并列可 以迅速把备用机组投入电网运行。以迅速把备用机组投入电网运行。 二优点： 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 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 v发电机准同期并列条件的分析发电机准同期并列条件的分析 X U A B G U QF

6、0 S U G U X U G X e QF S U X U G U X X G X G E X E )sin( 1 tUU GmGG )sin( 2 tUU XmXX )sin()sin( 21 tUtUUUU XmXGmGXGS 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 发电机并列的理想条件发电机并列的理想条件 0 e xG xG ff UU 并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。 1 2 3 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 发电机准同步并列的实用条件：发电机准同步并列的实用条件： (1)待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差

7、不应超过额定电压的不应超过额定电压的5%10%。 (2)在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电 压的相位差应接近零，误差不应大于压的相位差应接近零，误差不应大于5。 (3)待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等，待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等， 频率差不应超过额定频率的频率差不应超过额定频率的0.2%0.5%。 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 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，主要为有功分量有功分量。 发电机并列时偏离理

8、想条件所引起的后果 mXmG UU xd mXmG h XX UU I hhm Ii 28 . 1 00XG 2 sin 2 e xq q h XX E I e 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 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 0 e XG XG ff UU hhm Xd XG h Ii XX UU I 28 . 1 冲击电流的有效值: 冲击电流最大瞬时值: G U x U h I 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 （二） 合闸相角差 0 e XG XG ff UU hhm e Xq q e Xq G h Ii

9、XX E XX U I 28 . 1 2 sin 2 2 sin 2 e G U x U S U h I 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 （三） 频率不相等 SS S XG Ss e G S G XG Gs XGXG Gs XXGGs f T tUu U t UtUU ttUu tUtUu 21 2 cos 2 sin2 2 sin2 2 sin2 2 cos 2 sin2 0 sinsin 21 21 滑差角频率 滑差频率 脉动周期 脉动电压脉动电压: : 假定: 脉动电压的幅值脉动电压的幅值: : Us us Ts t X U s U G U 2 t X1 t G e XGXG

10、 ffUU, 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 频率差频率差脉动电压的表现形式脉动电压的表现形式 设设 ，电压的幅值相等。，电压的幅值相等。 脉动电压 XG 2sincos 22 GxGx smG uUtt 脉动电压幅值 S U cos 2 Gx ss uUt 滑差频率 脉动周期 SXGS f2 SS S f T 21 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 脉动电压脉动电压 相量图 波形图 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 并列的同步过程 ab, GX , 减速 b点, G=X b a o, GX , 减速 o c, GsY ssY usL t -Uzd t 放大器输

11、 入电压 t 放大器输 出电压 t uh t 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 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 zdAB zdAB zdABD UU UU UUU D点电位为正, 发闭锁信号 D点电位为负, 发合闸信号 电平检测 ux uG D UAB Uzd Ux UG A B + 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 自动并列装置的基本原理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/D CPU b、直接比较法

12、：例图2-25（b） 、 si N f f C t si / 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 第四节第四节 频率差与电压差的调整频率差与电压差的调整 v 频率差控制频率差控制 频率差检测 ZXG fff ZXG fff 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。 XG ff XG ff 输出减速脉冲信号 输出加速脉冲信号 调节量控制 v电压差调整电压差调整 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 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

13、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 v相位差鉴别法 v逻辑判别法 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 1 相位差鉴别法 fGfx uG ux uG ux2 ux1 一 频率差方向测量环节 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 S1 S2D2 D1 与门A1 与门A2 usL1 usL2 降速 升速 SG1 SG2 usL2usL1 t D2 and SG1 能同时出现 高电平 A2发出升 速脉冲 fG0s0ee 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 UG UX t t UG U

14、G UX UX t t t t 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 倒相微分 与门 双稳 倒相微分 与门 UX UG UG UX 降速 升速 UG UG UX UX t t t t 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 二 频率调整执行环节 倒相微分 与门 电平检测脉冲形成 与 门 双稳 与 门 倒相微分 与门 UX UG UG UX 降速 脉冲 升速 脉冲 脉冲 展宽 减速 继电器 脉冲 展宽 升速 继电器 USL UsL - 0 t t 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 第五节第五节 微机型并列装置的组成微机型并列装置的组成 v 概述概述 v 硬件电路硬件电路 v

15、软件软件 主机 输入/输出 过程通道 人机 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 输入输出接口电路 主机 第五节 数字型并列装置组成 CPU RAM 定时/ 计数 A/D ROM 接口 I/O 并 行 接 口 显示 键盘 调速 调压 合闸 电压 变换 ux uG / 输入通道 输出通道 一 硬件电路 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 交流电压幅值测量 频率测量 相角差测量 主机 输入输出接口电路 输出通道 输入通道 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 A/D 交流电压 变送器 CPU u 交流电压幅值测量 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 降压滤波整型二分频定时记数 CPU 频率测量 N f fN f T c c 1 U t U t 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 异 或 门 电压变换整形方波 电压变换整形方波 定时/ 计数 CPU ux uG 相角差测量 电力系统电力系统 自动装置原理自动装置原理 二软件部分 电压检测 频率检测 越前时间检测 Gx Gx UGx UGx DD DD DDD DDD 合闸信号 升压信号 降压信号 x i x i i x i i 221 1 ii ii x iii si DC si DCs