第二章同步发电机自动并列

1、第二章第二章 同步发电机的自动并列同步发电机的自动并列3.1.1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GGUXUDL第一节第一节 概概 述述 一一 并列操作的意义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

2、，须对待并发电机组进行适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，使之符合并列条件当的调节，使之符合并列条件, 并将断路器并将断路器DL合闸作并合闸作并网运行的一系列操作称为并列操作。网运行的一系列操作称为并列操作。GUxUv 并列并列分为分为发电机并列发电机并列和和系统并列系统并列两种。两种。v 发电机并列发电机并列是是将将发电机与系统发电机与系统连接的连接的断路断路器闭合器闭合使使发电机投入发电机投入电力系统运行的电力系统运行的操作操作。v 系统并列系统并列是是将连接将连接两个系统联络线两个系统联络线上的上的断断路器闭合路器闭合使两个使两个分开的系统并联运行的操作分开的系统

3、并联运行的操作。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1 母线电压的状态量母线电压的状态量母线电压瞬时值: ftUtUumm2sinsin幅值 频率 相角断路器合闸时，冲击电流应尽可能小、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其瞬时最大值一般不超过l一一2倍的额定倍的额定电流。电流。 发电机组并入电网后，应能迅速进入同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，以减小步运行状态其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。对电力系统的扰动。 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：GGUXUDL

4、运行母线电压的三个状态量运行母线电压的三个状态量0=t+电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v 冲击电流冲击电流是指并列断路器合闸时是指并列断路器合闸时通过断路器通过断路器主触头主触头的电流的电流。v 一般冲击电流一般冲击电流幅值较高而持续时间较短。幅值较高而持续时间较短。v 发电机并列时发电机并列时冲击电流冲击电流会在会在定子绕组中定子绕组中产生产生电动力电动力, ,其值其值与与冲击电流的平方成正比冲击电流的平方成正比。冲击电流太大时，过大的电动。冲击电流太大时，过大的电动力可能造成定子绕组损坏，如造成力可能造成定子绕组损坏，如造成定子绕组端部开断定子绕组端部开断等。等。v 还可能造成电

5、力系统中其它还可能造成电力系统中其它设备损坏设备损坏或电力系统或电力系统振荡振荡。v 如果并列时如果并列时冲击电流超过允许值冲击电流超过允许值或或不能被拉入同步不能被拉入同步，就会，就会对机组的安全造成危害。对机组的安全造成危害。v 当机组容量与系统当机组容量与系统容量相比足够大容量相比足够大时还会对系统产生时还会对系统产生扰动扰动，造成系统造成系统振荡振荡。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v准同期并列时准同期并列时先将先将待并列双方的待并列双方的电压加到电压加到并列断路器并列断路器主触头主触头两侧两侧，v然后调整然后调整两侧电压，使电压两侧电压，使电压幅值幅值、频率频率和和相角相角分

6、别相分别相等时闭合断路器主触头，使并列双方并联在一起运行。等时闭合断路器主触头，使并列双方并联在一起运行。v准同期并列准同期并列用于用于发电机发电机并入电力系统并入电力系统，也用于将两个，也用于将两个分开的电力系统并联在一起分开的电力系统并联在一起运行。运行。 自同期准同期 3 3 并列方法并列方法二、准同期并列电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机发电机G电压电压系统电压系统电压两者的电压差称为滑差电压两者的电压差称为滑差电压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XUABGUQF0SUGUXUGXeQFSUXUGUXXGXGEXE)sin(1tUUGmGG)sin(2

7、tUUXmXX)sin()sin(21tUtUUUUXmXGmGXGS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：并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。即即断路器两侧电压的幅值相等、频率相同、相角一断路器两侧电压的幅值相等、频率相同、相角一致致,断路器两端的电压差断路器两端的电压差s等于零。等于零。v 理想条件：理想条件：如果调节如果调节v （1）待并发电机和系统）待并发电机和系统相序相序相同；相同；v （2）待并发电机和系统）待并发电机和系统频率频率相同；相同；v （3）待并发电机电压和并列点的系统侧

8、）待并发电机电压和并列点的系统侧电压幅值电压幅值相等；相等；v （4）待并发电机电压和并列点的系统侧电压）待并发电机电压和并列点的系统侧电压相位角相位角相等；相等；v 此时闭合断路器主触头时此时闭合断路器主触头时冲击电流为零冲击电流为零,且并列之后双方会且并列之后双方会立即立即同步运行同步运行。这就是。这就是同期并列的理想条件同期并列的理想条件。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v用用数学式表达数学式表达，即，即vfG=fX ,或或G=X ,v fS=fG-fX0 ，S=G-X0vUG=UX , U=UG-UX=0;vG=X , =G-X=0. vG和和X是是发电机电压发电机电压和和系统

9、电压系统电压的相角。的相角。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理%100%510 %gUUUU %100%0.2 0.5 %gxsx10ggxsttt 1.电压差电压差 2.频率差频率差3.相角差相角差并列的实际条件：并列的实际条件：工程上工程上=35电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 电压幅值差电压幅值差分析条件是：分析条件是：fG=fX ,G=X, 设设 ，频率与相角相等。，频率与相角相等。 此时冲击电流此时冲击电流 ，主要为无功分量。，主要为无功分量。 最大值最大值 相角差相角差 设设 ，频率与电压相等。，频率与电压相等。 此时冲击电流此时冲击电流 ， 较小时，主要为有功分量。

10、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mXmGUUxdmXmGhXXUUI hhmIi 28 . 100XG2sin2exqqhXXEI eU.GU.XU.chI.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 0eXGXGffUUhhmXdXGhIiXXUUI28 . 1冲击电流的有效值:冲击电流最大瞬时值: GUxUhIU.ch滞后滞后电压差电压差90,也滞后也滞后G90所以所以,在在只存在电压差只存在电压差的情况下并的情况下并列机组会产生列机组会产生无功冲击电流。无功冲击电流。后

11、果后果:冲击电流过大会引起发电机冲击电流过大会引起发电机定子绕组发热而产生电动力使端定子绕组发热而产生电动力使端部受到损坏部受到损坏.所以其所以其最大瞬时值最大瞬时值应应限制在限制在12倍以下倍以下.我国规定我国规定:电压差电压差US不能超过额定不能超过额定电压的电压的510。现在一些巨型。现在一些巨型发电机组更规定在发电机组更规定在0.1以下，即以下，即要求尽量避免无功冲击电流。要求尽量避免无功冲击电流。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 0eXGXGffUUhhmeXqqeXqGhIiXXEXXUI28 . 12sin22sin2eGUxUSUhIchI.由于并列时

12、由于并列时e一般都很一般都很小小, ch与与G基本上基本上同相同相位位,所以在所以在只有相角差只有相角差情况情况下并列时的冲击电流主下并列时的冲击电流主要是要是有功分量有功分量。chqXXqXGIj XXj XUXUU ()()22GUUsin电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v 合闸相角差后果后果:v说明并列后发电机与系统之间立刻说明并列后发电机与系统之间立刻交换有功功率交换有功功率,v意味着发电机突然得到意味着发电机突然得到制动或加速转矩制动或加速转矩,v将使机组将使机组联轴联轴受到突然的受到突然的应力冲击应力冲击,v使发电机大轴产生使发电机大轴产生抖动或机械损伤抖动或机械损伤.v所

13、以将有功冲击电流限制在最小值。所以将有功冲击电流限制在最小值。v如果即存在电压幅值差，又存在相角差，这时如果即存在电压幅值差，又存在相角差，这时US所产生的冲击电流要综合分析。所产生的冲击电流要综合分析。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 SSSXGSseGSGXGGsXGXGGsXXGGsfTtUuUtUtUUttUutUtUu212cos2sin22sin22sin22cos2sin20sinsin2121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: :UsusTstXUsUGU2tX1tGeXGXGffUU,2.1电力系

14、统电力系统自动装置原理自动装置原理 设设 ，电压的幅值相等。，电压的幅值相等。 XG2sincos22GxGxsmGuUtt脉动电压幅值SUcos2GxssuUt滑差频率脉动周期SXGSf2SSSfT21频差频差fS： fS fG-fX 滑差滑差s:电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差。电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差。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, G X , 减速减速b点点, G= Xb a o, G X , 减减速速o c, GtYJ，则，则ssy；v 如果如果tAsy。v 就将

15、检测就将检测发电机电压发电机电压和和系统电压系统电压之间之间滑差角频率滑差角频率s大于大于、小于或小于或等于等于整定值整定值sy的问题的问题,v 变成了变成了比较比较走过走过给定角度给定角度所用时间所用时间t小于小于、大于或、大于或等于等于恒定恒定越前时间越前时间tYJ的问题了。的问题了。GXs频差检测示意图 ssyYJAtt电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v首先要做一个首先要做一个角度发生器角度发生器,产生角度产生角度。v因为这个角度因为这个角度越前越前=0，所以也称，所以也称产生角度产生角度的电路的电路为为“恒定越前相角恒定越前相角”电路电路。v然后再比较然后再比较G走过走过所用所

16、用时间时间t和和tyq的大小的大小,就可以就可以知道知道s是否小于是否小于整定值整定值sy了。了。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电平检测器翻转电平电平检测器三角波整步电压输出usLKtK- 0 2 (t)(t)usL因此恒定越前相角因此恒定越前相角频差检测频差检测原理：实际是原理：实际是两电平检两电平检测器比较测器比较来完成的，来完成的，利用比较利用比较恒定越前时间恒定越前时间电路和电路和恒定越前相角恒定越前相角电路的电路的动作次序动作次序来实现滑差检测。来实现滑差检测。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理tsKK恒定， t 与s成反比。YJsYJt令允许最大滑差角频率为sy，并

17、使K = sy tYJYJssysYJsyttttYJsysYJsysYJsystttttttYJ恒定，YJ与s成正比。YJKYJKYJK电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理比 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。 tttttYJtYJtYJutYJUR2tts1 s2 s3KKKusLKtUSL电平检测器三角波整步电压输出电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理ttYJ，s2sy。tYJtYJUR2U tYJttUsLK0(-)(+)S1大大

18、S2小小t0(+)(-）ttsy；UsLv 如果如果ttYJ，则，则ssY s=sY ssYusLt-Uzdt放大器输入电压uft放大器输出电压ufktuht0-sKsK-均为正）（可正可负）（ezdsfezdsfUKuUKu00sLuhuzdUfufku-6v-12v当ssy时，ufk在e期间将出现负值，逻辑控制出频率差大于允许值的判断,闭锁合闸信号，不允许并列。Rzd电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v当频率差大于允许值时，放大器输出电压在当频率差大于允许值时，放大器输出电压在 e e期间将期间将出现负值，逻辑控制则根据放大器输出负值作出频率出现负值，逻辑控制则根据放大器输出负值作出

19、频率差大于允许值的判断差大于允许值的判断, ,闭锁合闸信号的输出，不允许闭锁合闸信号的输出，不允许并列。并列。v反之，当频率小于允许值时，放大器输出始终为正值，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控制逻辑就允许发合闸信号并列。v调整调整Rzd大小，可改变大小，可改变Uzd的大小，使其与的大小，使其与允许频差相允许频差相对应对应。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。所以需要设置专门的电压差检测电路。（三） 电压差检测zdABzdABzdABDUUUUUUUD点电位为正, 发

20、闭锁信号D点电位为负, 发合闸信号电平检测uxuGDUABUzdUxUGAB+1.模拟电路：模拟电路：3.2+-6V电压差检测电压差检测的的任务任务是是检测发电检测发电机电压和系统电压的幅值之差机电压和系统电压的幅值之差是否超过允许值。当超过允许是否超过允许值。当超过允许值时发出闭锁合闸的信号。值时发出闭锁合闸的信号。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不载有并列点两侧电压幅值的信息，由于线性整步电压不载有并列点两侧电压幅值的信息，所以就无法作为电压差的检测。所以就无法作为电压差的检测。电压差检测可直接用电压差检测可直接用UG和和UX的幅值进行比较，两电压分的幅值进行比较，

21、两电压分别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路后检测电压差别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路后检测电压差的绝对值。的绝对值。当此电压差小于允许值时发出当此电压差小于允许值时发出“电压差合格允许合闸电压差合格允许合闸”信号。信号。 2.数字法数字法: 与频差类似：直接读入并列点两侧电压幅值，然后求得两电压高低和计算差值。读取幅值有两种方法：（1）直接交流采样：把PT二次侧的交流电压转换成低电平的交流电压后采用交流采样计算，求得两电压幅值信息。（三） 电压差检测电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理（2）直流采样：采用传感器芯片（例AD536A) 把交流电压均方根值转换为低电平直流信号，采样后求

22、得电压幅值。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理u任务：任务：将待并发电机的频率调整到接近于电网频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，以促成率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。并列的实现。u若待并发电机的频率若待并发电机的频率低于低于电网频率，则要求发电电网频率，则要求发电机机升速升速，发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。，发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。u当频率差值较大时，发出的当频率差值较大时，发出的调节量调节量相应大些。当相应大些。当频率差值小时，发出的调节量也就小些，以配合频率差值小时，发出的调节量也就小些，以配合并列操作的工作。并

23、列操作的工作。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一、一、 频率差的调整频率差的调整电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理u频率差控制单元由频率差控制单元由频率差测量环节频率差测量环节和和频率调节量控制频率调节量控制两部分组成。两部分组成。u频率差测量环节：频率差测量环节：判别判别uG和和ux间频率差值大小，以判间频率差值大小，以判断是否需调速，还要判断两频率的高低，作为发升速断是否需调速，还要判断两频率的高低，作为发升速脉冲或减速脉冲的依据，这是频差方向测量。脉冲或减速脉冲的依据，这是频差方向测量。u频率调节量控制：频率调节量控制：按比例调节的要求，根据机组转速按比例调节

24、的要求，根据机组转速调节特性，控制输出脉冲时间的长短，按比例调整发调节特性，控制输出脉冲时间的长短，按比例调整发电机组的转速。电机组的转速。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理1） 频率差的测量频率差的测量判别：超前者，频率大判别：超前者，频率大电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2、频差控制框图（1）区间鉴别区间鉴别只在50e时发一个宽度恒定的脉冲使 与 门65YY、开放一段时间，发出调速脉冲。其余时间65YY 、被闭锁，不发调速脉冲，如图 1-19 所示。方波、XGUUSLU5Y6Y50e越前鉴别区间鉴别减速增速增速脉冲减速脉冲与门与门图 1-19频差控制框电力系统电力系统自动装置

25、原理自动装置原理图 1-20 频差控制波形 图 GUXUSLUttttt050增速减速0,SXGff若区间鉴别区间鉴别增速脉冲增速脉冲电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理GUXUGUXUeXGff（2 2）越前鉴别）越前鉴别 判定判定和和谁是越前电压。输入信号为谁是越前电压。输入信号为和和的方波。的方波。在越前相角在越前相角为为0 0区间内，当区间内，当时，越前鉴别的增速脉冲回路输出一系列正脉冲，时，越前鉴别的增速脉冲回路输出一系列正脉冲，若若，则越前鉴别的减速脉冲回路输出一系列正脉冲。，则越前鉴别的减速脉冲回路输出一系列正脉冲。从而可以判别滑差的方向。从而可以判别滑差的方向。（3 3）比

26、例调节）比例调节在每一个滑差周期内发一次在每一个滑差周期内发一次宽度恒定宽度恒定的增速或减速脉冲，的增速或减速脉冲，均频脉冲时间的占用率与频差成正比，称为比例脉冲调节制。均频脉冲时间的占用率与频差成正比，称为比例脉冲调节制。XGff电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 它它能在频差大时，使均频脉冲的次数较为频繁，能在频差大时，使均频脉冲的次数较为频繁，进入汽轮机的动力元素在单位时间内的改变量较大，进入汽轮机的动力元素在单位时间内的改变量较大，以迅速弥补频率的差别；以迅速弥补频率的差别； 而在频差小时，使均频脉冲的次数较少，进入汽而在频差小时，使均频脉冲的次数较少，进入汽轮机的动力元素在单位

27、时间内的改变量也较小，从而轮机的动力元素在单位时间内的改变量也较小，从而避免过调。避免过调。 所以，所以，比例调节脉冲比例调节脉冲可以使均频过程迅速而平稳可以使均频过程迅速而平稳地进行。地进行。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 3.数字式频率差测量方法，装置直接测量数字式频率差测量方法，装置直接测量uG和和ux间的间的fG和和fx，然后计算判别，设，然后计算判别，设fZ为设定允许频率，为设定允许频率，ZXGfffZXGfff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。XGffXGff输出减速脉冲信号输出加速脉冲信号电力系统电力系统自动装置原理自动装置

28、原理3、调节量控制、调节量控制 发电机的转速按照比例调节准则，要求输出的调节脉冲时间与频率差值f 成正比，因机组转速调节特性不同，因此调节量（脉冲时间的长短）与被调量（f）之间的关系，即调节系数(查表得)也不同。 频率差调整输出的过程通道为执行继电器，继电器动作控制调速电动机工作，继电器动作时间与输出脉冲时间的长短有关，输出脉冲时间的长短就相当于调节量的大小。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理二、电压差调整二、电压差调整 任务是在并列操作中自动调节待并发电机的电压值，使电压差条件符合并列的要求。其原理与频率差调整相似，可直接测量uG、ux的幅值，然后求取电压差绝对值 |U|，其小于等于设

29、定允许值Us，则不进入电压调整程序。否则，进入电压调整程序。构成框图与频率差控制的相似，由电压差方向测量环节构成框图与频率差控制的相似，由电压差方向测量环节和脉冲展宽电路组成。和脉冲展宽电路组成。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理三、合闸逻辑控制三、合闸逻辑控制 当并列条件检测元件测得的信号均符合允许并列时，即当并列条件检测元件测得的信号均符合允许并列时，即频率差、电压差都在允许范围内，当越前时间信号测得的瞬频率差、电压差都在允许范围内，当越前时间信号测得的瞬间，就发出合闸控制信号；间，就发出合闸控制信号； 当不符合并列条件时，即频率差或电压差两个条件中任当不符合并列条件时，即频率差或电

30、压差两个条件中任一条件不符（超出允许值），它就发出闭锁信号，阻止信号一条件不符（超出允许值），它就发出闭锁信号，阻止信号输出，不让发出合闸信号，即不允许并列。输出，不让发出合闸信号，即不允许并列。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非门与门双稳记忆与门UtYJUsLKUUUU动作合闸1 1 0 1 0 10 1 00 0 00 0 0 11 0并列装置合闸信号控制逻辑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 一、概述一、概述v 二、硬件电路二、硬件电路v 三、软件三、软件 主机 输入/输出 过程通道 人机3.2.2电力系统电力系统自动

31、装置原理自动装置原理一、概述一、概述u数字式并列装置数字式并列装置由由硬件硬件部分和部分和软件软件部分组成部分组成,优点：优点：u1.用大规模集成电路用大规模集成电路微处理器微处理器（CPU）等器件构成）等器件构成的数字式并列装置，由于硬件简单，编程方便灵活，的数字式并列装置，由于硬件简单，编程方便灵活，运行可靠，且技术上已日趋成熟，成为当前自动并运行可靠，且技术上已日趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。列装置发展的主流。uCPU具有高速运算和逻辑判断能力，它的指令周期具有高速运算和逻辑判断能力，它的指令周期以以微妙计微妙计，这对于发电机频率，这对于发电机频率50Hz、每周期、每周期20m

32、s的信号来说，有足够时间进行的信号来说，有足够时间进行e和和s瞬时值的运算，瞬时值的运算，并按频差大小和方向、压差大小和方向，确定相应并按频差大小和方向、压差大小和方向，确定相应的调节量，达到满意的并列控制效果。的调节量，达到满意的并列控制效果。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v2.模拟式并列装置模拟式并列装置为了简化电路，在一个滑差周期时为了简化电路，在一个滑差周期时间内，把滑差角速度间内，把滑差角速度s假设为恒定。而实际是有变假设为恒定。而实际是有变化，这就会造成误差。化，这就会造成误差。v数字式并列装置可以克服这一假设的局限性，采用较数字式并列装置可以克服这一假设的局限性，采用较

33、为精确的公式，考虑为精确的公式，考虑e具有加速度情况，按e当时的当时的变化规律，选择最佳的越前时间发出合闸信号，可以变化规律，选择最佳的越前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作的过程，提高自动并列装置的技术性能缩短并列操作的过程，提高自动并列装置的技术性能和运行可靠性。和运行可靠性。v并列装置引入了计算机技术后，方便地应用检测和诊并列装置引入了计算机技术后，方便地应用检测和诊断技术对装置进行自检，提高了装置的维护水平。断技术对装置进行自检，提高了装置的维护水平。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化（一）主机（一）主机 微处理器（微处理

34、器（CPU）是控制装置的核心。它与存储器）是控制装置的核心。它与存储器(RAM、ROM)一起称为主机。一起称为主机。 RAM是可读写的随机存储器，用于存放控制对象是可读写的随机存储器，用于存放控制对象的运行变量的采样输入。的运行变量的采样输入。 ROM是只读存储器，存放固定的系数和设定值、是只读存储器，存放固定的系数和设定值、程序等程序等. EEPROM是可擦存储器，存放并列装置的重要参是可擦存储器，存放并列装置的重要参数数:如断路器的合闸时间、频差和压差允许值、滑如断路器的合闸时间、频差和压差允许值、滑差角加速度的计算系数、频率电压控制的脉冲宽差角加速度的计算系数、频率电压控制的脉冲宽度等，

35、即可固定储存也可便于修改。度等，即可固定储存也可便于修改。二、硬件电路二、硬件电路/2电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 数字式并列装置硬件框图数字式并列装置硬件框图减速增速总线触点uuGx口接出输合闸降压升压光电隔离调速显示键盘接口CPURAMEEPROM计数定时/DA/采样电压变换人机联系调压合闸降压升压输入通道输出通道二、硬件电路二、硬件电路：并以CPU为核心的数字并列装置，是一台专用的计算机控制系统。键盘输入接口输入接口EPROM电可擦存储器只读 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化（二）输入、输出接口电路（二）输入、输

36、出接口电路 计算机控制系统中，输入、输出计算机控制系统中，输入、输出过程通道的信息过程通道的信息不能直接与主机的不能直接与主机的总线相接，它必须总线相接，它必须由接口电路由接口电路来完成信息传递的任务。来完成信息传递的任务。串行接口、串行接口、并行接口、管理接口并行接口、管理接口（计数（计数/定时、中断管理等）、定时、中断管理等）、模数转换模数转换(A/D、D/A)等电路。它们与主机总线相连，供主机读写。等电路。它们与主机总线相连，供主机读写。 （三）输入、输出过程通道（三）输入、输出过程通道 为了实现发电机自动并列操作，须将电网和待并发电机的电压、频为了实现发电机自动并列操作，须将电网和待并

37、发电机的电压、频率等状态量按要求送到接口电路进入主机。率等状态量按要求送到接口电路进入主机。 计算机将调节量、合闸信号等输出去控制待并机组，就需要把计算机接口电路输出信号变换为适合于对发电机进行调节或合闸的操作信号，可见在计算机接口电路和并列操作控制对象的过程之间必须设置信息的传递和变换设备，称之为过程输入输出通道。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化1 1输入通道输入通道/1/1 （1 1）状态量的输入：按发电机并列条件，分别从）状态量的输入：按发电机并列条件，分别从发电机和母线电压互感器二次侧发电机和母线电压互感器二次侧交流电压

38、交流电压信号中信号中提取提取电压幅值电压幅值、频率和相角差等频率和相角差等三种信息，作为三种信息，作为并列操作的依据。把信息经隔离及电路转换后送并列操作的依据。把信息经隔离及电路转换后送到接口电路。到接口电路。交流电压幅值测量交流电压幅值测量 采用变送器，把交流、电压转换成直流电压，然采用变送器，把交流、电压转换成直流电压，然后由后由A AD D接口电路进入主机。接口电路进入主机。 对交流电压信号直接采样，通过计算求得它的有对交流电压信号直接采样，通过计算求得它的有效值。效值。二、硬件电路二、硬件电路/4 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系

39、统自动化数字式并列装置 数字式并列装置 电压和频率测量电压和频率测量(a)电压测量电压测量 (b)频率测量频率测量u)(buUx计数定时 /降压滤波整形CPUDA /uCPUDA/交流电压变送器接口电路二、硬件电路二、硬件电路/3 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化1 1输入通道输入通道/2/2频率测量频率测量 测量交流信号波形的周期测量交流信号波形的周期T T。把交流电压正弦信号。把交流电压正弦信号转化为方波，经二分频后，它的半波时间即为交转化为方波，经二分频后，它的半波时间即为交流电压的周期流电压的周期T T。二、硬件电路二、硬

40、件电路/5NfTc1Nffcfc-可编程计数器的计时脉冲频率。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化uxuGCPU门或异数计时定/整形方波电压变换图图1-23 相角差测量相角差测量整形方波电压变换二、硬件电路二、硬件电路/61 1输入通道输入通道/2/2把电压互感器电压信号转换成同频、同相的方波。把电压互感器电压信号转换成同频、同相的方波。相角差测量相角差测量 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化（2）并列点参数调用的地址）并列点参数调用的地址(数字量数字量)： 自动并列装置

41、在现场运行中还要输入具有并列点地址意义的信息，用于与并列点对应的一套参数，如越前时间、允许滑差角频率、允许电压幅值差频差控制和电压差控制的调整系数等。 当控制对象确定后，由运行人员控制(就地或远方控制)，给出一组数码(数字量)通过接口电路输入。 自动并列装置按照数码指引的地址调用各参数。 为安全可靠，输入数码的编码宜采用特定规则(容错技术)，如出现错码也不会调错参数。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化 （3）工作状态及 复位按钮 微机型自动并列装置，按程序执行操作任务，工作状态分为：参数设定调试和并列操作。为此设定工作状态输入信号

42、，引导程序走向。装置启动后，通过输入接口读入。 启动后一般要自检，在自检或工作中可能由于硬件、软件或偶然原因导致出错或死机，需设置复位按钮，使装置重新启动。 操作复位后，装置重新运行，有可能正常，说明装置本身无故障属偶然因素；也有可能仍旧出错或死机，说明装置确有问题，应检查排除故障。 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化自动并列装置的输出控制信号有：自动并列装置的输出控制信号有：发电机转速调节的增速、减速信号；发电机转速调节的增速、减速信号；调节发电机电压的升压、降压信号；调节发电机电压的升压、降压信号；并列断路器合闸脉冲控制信号。并

43、列断路器合闸脉冲控制信号。 这些控制信号可由并行接口电路输出，经放大后驱这些控制信号可由并行接口电路输出，经放大后驱动继电器用触点控制相应的电路。动继电器用触点控制相应的电路。 二、硬件电路二、硬件电路/62 2输出通道输出通道 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化主要用于程序调试，设置或修改参数。主要用于程序调试，设置或修改参数。常用的设备有：常用的设备有：（1）键盘）键盘用于输入程序和数据。用于输入程序和数据。（2）按钮）按钮供运行人员操作。供运行人员操作。（3）CRT（阴极射线管）显示器（阴极射线管）显示器 生产厂家调试生产厂家

44、调试程序时需要。程序时需要。（4）数码和发光二极管）数码和发光二极管LED显示指示显示指示 为操作人为操作人员提供直观的显示方式，以利于过程的监控。如相员提供直观的显示方式，以利于过程的监控。如相角差用角差用LED发光做圆周运动显示，直观醒目，较受发光做圆周运动显示，直观醒目，较受欢迎。欢迎。（四）人一机联系（四）人一机联系二、硬件电路二、硬件电路/6 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电力系统自动化电力系统自动化三、并列装置的软件三、并列装置的软件 电压检测 频率检测 越前时间检测GxGxUGxUGxDDDDDDDDDD合闸信号 升压信号降压信号xixiixii2211iiiixiiisiDCsiDCsiYJtttt22112nttttxnsisisiCDLDC2电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理装置的软件流程特点 （1）分析发电机组在并网前的运动规律，测量断路）分析发电机组在并网前的运动规律，测量断路器合闸回路的动作时间，确保在相角差为器合闸回路的动作时间，确保在相角差为0时并网。时并网。 （2）进行理想合闸角的预测计算，确保捕获第一次）进行理想合闸角的预测计算