发电机同期并网装置资料

1、发电机同期并网装置资料（集控公用，按值移交）第一节 发电机同期并网装置介绍SID-2C是深圳市智能设备开发有限公司在总结前七代产品运行经验的基础上，在硬件设计及软件设计上作了较大的改进。除了保留原有产品的精确性及快速性的优点外，还增加了全汉字显示及与上位机进行通讯的功能。这为电站分布式控制系统（DCS）增加了一个重要的智能终端。不仅使运行人员在同期控制器的安装现场可以看到有关并网过程中的各种信息，还能在远方的集控站对并网过程了如指掌。SID-2C系列微机同期控制器有两类产品:SID-2CT适用于112条线路并网用，SID-2CM适用于112台、条发电机或线路并网复用。各类产品均备有内置试验检测

2、单元，毋需借助其它仪器设备即可进行控制器的例行试验、故障检测及外电路正确性校核等工作。SID-2C系列微机同期控制器的突出特点是能自动识别差频和同频同期性质，确保以最短的时间和良好的控制品质促成同期条件的实现，并不失时机的捕捉到第一次出现的并网机会。本使用说明书可供8个同期点的SID-2CM-8和12个同期点的SID-2CM-12共用。一、主要功能SID-2CM有812个通道可供112台、条发电机或线路并网复用，或多台同期装置互为备用，具备自动识别并网性质的功能，即自动识别当前是差频并网还是同频并网（合环）。控制器以精确严密的数学模型，确保差频并网（发电机对系统或两解列系统间的线路并网）时捕捉

3、第一次出现的零相差，进行无冲击并网。在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，对机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网。控制器具备自动识别差频或同频并网功能。在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值将立即实施并网操作，否则就进入等待状态，并发出遥信信号。控制器运行过程中定时自检，如出错，将报警，并文字提示。在并列点两侧TV信号接入后而控制器失去电源时将报警。三相TV二次断线时也报警，并闭锁同期操作及无压合闸。发电机并网过程中出现同频时，控制器将自动给出加速控制命令，消除同频状态。控制器可确保在需要时不出现逆功率并网。控制器完成并

4、网操作后将自动显示断路器合闸回路实际动作时间，并保留最近的8次实测值，以供校核断路器合闸时间整定值的精确性。控制器提供与上位机的通讯接口（RS-232、RS-485），并提供通讯协议，和必需的开关量应答信号，以满足将同期控制器纳入DCS系统的需要。 控制器采用了全封闭和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境。控制器供电电源为交直流两用型，能自动适应110V、220V交直流电源供电。 控制器输出的调速、调压及信号继电器为小型电磁继电器，合闸继电器则有小型电磁继电器及特制高速、高抗扰光隔离无触点大功率MOSFET继电器两类供选择，后者动作时间不大于2毫秒，长期工作电压可达直流1000V，接

5、点容量直流6安。在接点容量许可的情况下，可直接驱动断路器，消除了外加电磁型中间继电器的反电势干扰。 控制器内置完全独立的调试、检测、校验用试验装置，不需任何仪器设备即可在现场进行检测与试验。可接受上位机指令实施并列点单侧无压合闸或无压空合闸。在需要时可作为智能同步表使用。二、技术指标输入待并断路器两侧的TV二次电压为100伏或100/伏，或一侧为线电压，另一侧为相电压。各并列点均可分别对系统侧TV二次电压进行转角设置，故不需隔离变压器和转角变压器。全部输入开关量（并列点选择、远方复位、起动同期工作、单侧无压合闸确认、无压空合闸确认、断路器辅助接点等）均为常开空接点。输出开关量（加速、减速、升压

6、、降压、合闸、功角越限、报警、失电等）控制信号使用小型电磁继电器常开空接点（“失电”为常闭）,接点容量220VAC，5A或220V DC，0.5A。在合闸回路使用光隔离无触点MOSFET继电器时为1000VDC.6A（选件）。工作电源110220伏交直流电源均可，功耗不大于20伏安。绝缘强度：弱电回路对地：500伏50赫1分钟 强电回路对地：2000伏50赫1分钟 强弱电回路间：1000伏50赫1分钟工作环境：工作温度：0°C50°C、贮存温度：-20°70°相对湿度：不大于90%第二节 发电机同期并网装置工作原理一、电力系统并网的两种情况并网的确切定义

7、：断路器联接两侧电源的合闸操作称之为并网，并网有以下两种情况：（1）差频并网：发电机与系统并网和已解列两系统间联络线并网都属差频并网。并网时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近、在相角差为0度时完成并网操作。（2）同频并网：未解列两系统间联络线并网属同频并网（或合环）。这是因并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角d，d的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失，系统潮流将重新分布。因此，同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线

8、路的继电保护动作，或导致并列点两侧系统失步。（一）差频并网合闸角的数学模型准同期的三个条件是压差、频差在允许值范围内时应在相角差j为零时完成并网。压差和频差的存在将导致并网瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换，不论是发电机对系统，或系统对系统并网对这种功率交换都有相当承受力。因此，并网过程中为了实现快速并网，不必对压差和频差的整定值限制太严，以免影响并网速度。但发电机并网时角差的存在将会导致机组的损伤，甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振（扭振）。因此一个好的同期装置应确保在相差j为零时完成并网。在差频并网时，特别是发电机对系统并网时，发电机组的转速在调速器的作用下不断在变化，因此发

9、电机对系统的频差不是常数，而是包含有一阶、二阶或更高阶的导数。加之并列点断路器还有一个固有的合闸时间tk，同期装置必须在零相差出现前的tk时发出合闸命令，才能确保在j=0°时实现并网。或者说同期装置应在j=0°到来前提前一个角度jk发出合闸命令，jk与断路器合闸时间tk、频差ws、频差的一阶导数及频差的二阶导数等有关。其数学表达式为：同期装置在并网过程中需不断快速求解该微分方程，获取当前的理想提前合闸角jk。并不断快速测量当前并列点断路器两侧的实际相差j，当j=jk时装置发出合闸命令，实现精确的零相差并网。不难看出获得精确的断路器合闸时间tk（含中间继电器）是非常重要的，因

10、此SID-2C系列准同期控制器具有实测tk的功能。同时也不难看出计算机对jk的计算和对j的测量都不是连续进行的，而是离散进行的。从而使得我们不一定能恰好捕获jk=j的时机。这就会导致并网的快速性受到极大的影响。本控制器用另一微分方程实现对合闸时机的预测，可靠实现捕捉第一次出现的并网时机，使并网速度达到极值。（二）均频与均压控制的方式实现快速并网对满足系统负荷供需平衡及减少机组空转能耗有重要意义。捕捉第一次出现的并网时机是实现快速并网的一项有效措施，而用良好控制品质的算法实施均频与均压控制，促成频差与压差尽快达到给定值也是一项重要措施。SID-2CM控制器使用了模糊控制算法，其表达式为： 式中U

11、控制量，E被控量对给定值的偏差，C被控量偏差的变化率，g模糊控制算法。模糊控制理论是依据模糊数学将获取的被控量偏差及其变化率作出模糊控制决策。下面的模糊控制推理规则表可描述其本质。表中将偏差E的模糊值分成正大到负大共八档，将偏差变化率C的模糊值分成正大到负大共七档，与它们对应的控制器发出的控制量U的模糊值就有56个，从正大到负大共七类值。以调频控制为例，如控制器测量的频差（wF、wX分别为待并发电机及系统的角频率）为负大，而频差变化率也是负大，则控制量U为零（表中右下角的值）。这表明尽管发电机较之系统频率很低，但当前发电机频率正以很高的速度向升高方向变化，因此无需控制发电机频率就能恢复到正常值

12、。SID-2CM控制器正是通过均频控制系数Kf和均压控制系数Kv两个整定值来对控制量进行量化的，Kf及Kv的选取是在发电机运行过程中人工手动将频差或压差控制超出频差及压差定值的工况下进行，根据SID-2CM控制器在纠正频差及压差的过程中所表现的控制质量来修改Kf及Kv，当发现纠正偏差的过程太慢，则应加大Kf或KV，反之，如纠正偏差过快并出现反复过调，则应减小Kf或KV，直到找到最佳值。我们不难看到SID-2CM控制器实际上是针对发电机组调速系统及励磁调节系统的具体特性来整定控制系数的。 正大正中正小正零负零负小负中负大正大零零负中负中负大负大负大负大正中正小零负小负小负中负中负大负大正小正中正

13、小零零负小负小负中负大零正中正中正小零零负小负中负中负小正大正中正小正小零零负小负中负中正大正大正中正中正小正小零负小负大正大正大正大正大正中正中零零第三节 发电机同期并网装置结构与接线 一、装置结构图图4-6 同期装置前面板图面板的左上方为一个128´64点阵带背光的液晶显示器，用于显示菜单及设置参数，显示并列点代号、系统频率、系统电压、发电机频率、发电机电压、断路器合闸时间及其它信息。左下方为发光管构成的同步指示器，指示待并侧与系统侧电压在并网过程中的相位差。“频差/功角”及“压差”指示灯在差频并网时越上限为绿色，越下限为红色，如出现同频时频差灯也为红色，不越限时熄灭。同频并网时

14、如果功角或压差越限，指示灯为橙色。“合闸”指示灯在控制器发出合闸命令期间点亮（红色），点亮时间为断路器合闸时间tk的二倍。面板右方有一向下可翻开的盖板，翻开盖板后可见到左面有工作方式选择开关及工作方式指示灯，用于设置控制器的三种工作方式，即“工作”、“测试”及“设置”方式。工作方式选择开关上方的工作（红色）、测试（绿色）、设置（黄色）指示灯分别与之对应。“工作”方式用于发电机或线路并网；“测试”方式用于现场试验或对控制器本身的硬件测试；“设置”方式用于整定参数和数据查询。在工作方式选择开关上方有7个按键，左键w、右键8、上键t、下键u、确认键、退出键、复位键。左、右键用于选择待设置参数，上、下

15、键用于选择菜单项或改变参数值，“确认”键用于选择功能或存贮参数，“退出”键用于退出目前操作程序，“复位”键用于使程序复位。面板右方为测试模块的操作及指示部件，测试模块用于产生待并点两侧的TV电压、模拟有关的输入开关量信号，和指示控制器输出有关控制信号的状态。“远方复位”键用于模拟来自控制台的远方复位命令，引起控制器程序复位。“辅助接点”键用于模拟并列点断路器的辅助接点，反映断路器是否已合上,及实测断路器合闸回路时间。面板中部的12个并列点选择开关P1-P12，用以模拟12个并列点的同期开关状态，开关拨向上方表明该并列点选中。EC、SM、ST、NV分别为模拟双侧无压空合闸确认、同步表功能选择、起

16、动同期工作、单侧无压合闸确认四个开入信号，拨向上方为有效。面板下方的8个开关用以模拟待并点断路器两侧TV二次断线，SF、SA、SB、SC、为系统侧熔丝（或空开）前及三相TV断线试验开关、GF、GA、GB、GC为待并侧熔丝（或空开）前及三相TV断线试验开关，开关拨前上方为断线。VS、VG旋钮用于在测试控制器时调整输入代表系统和待并侧的TV二次电压，电压值可用交流电压表在VS、VG对公共端端子上测量。还可通过“TV二次电压选择”开关选择TV二次电压为线电压（UL）或相电压（U），拔向右侧为线电压。面板左下方有RS-232串行通讯接口，为9针D型插座，用于就地与笔记本电脑的RS-232通讯接口联接。

17、也可用背板航空插座JK3内的RS-485接口与远方的上位机通讯。面板上方有8个继电器状态指示灯，用以显示相应输出控制继电器状态，降压继电器（绿色）, 升压继电器（红色）, 减速继电器（绿色），加速继电器（红色），合闸继电器（红色），报警继电器（黄色），合闸闭锁继电器（黄色）,功角越限继电器（黄色）。控制器在“设置”方式时通过内部SL合闸闭锁继电器自动断开合闸输出回路，因此控制器可在现场进行参数设置，不会发生误合闸。二、 后面板说明 后面板主要装有控制器的对外联线插座，如下图所示，各引脚定义在相应表格中给出。JK1-JK6六个航空插头型号各不相同，因此没有误插的可能。设计SID-2CM同期控制器

18、可最多纳入12个并列点，其目的不仅是为适应中、小电站集中同期方式的需要，也为实现电站多台同期装置互为备用的需要。每台同期装置可存入812个并列点的同期参数，使得812台同期装置不需要重新整定参数就可互换。选用航空插头作为对外的连接器也是出于方便互换的目的。图4-7 同期装置后面板图（一）JK1插座引脚定义：1234电源（）电源（）地空电源使用交直流48V-220V。（二）JK2插座引脚定义：1234567891011121314待并N系统N待并相线系统相线待并中线系统中线待并a相待并b相待并c相系统a相系统b相系统c相系统熔丝前待并熔丝前JK2-14用作同期信号，JK2-514用作监视TV二次

19、断线。（三）JK3插座引脚定义：123456789101112131F2F3F4F5F6F7F8F辅助接点辅助接点复位复位RS485+14151617181920212223242526RS485-屏蔽地同步表24V起动同期工作24V9F10F11F12F单侧无压合闸确认无压空合闸确认空 JK3的1-8及20-23分别联接到各并列点的同期开关一个空接点的一侧，另一侧并联后联接到17脚的开入量专用电源24V+上。15脚是RS-485接口的屏蔽地，与机壳相联。为了保证双侧无压空合闸或单侧无压合闸的安全，需要防止因TV二次断线引起的误合闸，此时同期装置需要接入并列点两侧TV的三相电压及中性点，用以检

20、测TV二次断线，如不需无压合闸功能，则JK2的三相TV二次电压可不接入，即JK2-1、2、714各电压都无需接入。JK3-24及JK3-25是在实施单侧无压合闸及无压空合闸前进一步确认的两个输入开关量。（四）JK4插座引脚定义：12345678910合闸（）加速（）减速（）降压（）升压（）闭锁闭锁电源（）功角越限报警111213141516171819失电合闸（）加速（）升压（）功角越限减速（）报警降压（）失电合闸输出如用电磁继电器输出，为空接点，无极性。如用MOSFET继电器作合闸输出，则有+、- 极性之分，接线请注意。MOSFET继电器可直接驱动断路器合闸回路，彻底消除了电磁中间继电器的延

21、时和感应电势的干扰。（五）JK5插座引脚定义：12345678待并侧N相系统侧N相待并侧 A相待并侧 A相系统侧A相系统侧A相待并侧B相待并侧B相910111213141516系统侧B相待并侧A相待并侧B相待并侧C相系统侧A相系统侧B相系统侧C相系统侧熔前1718192021222324待并侧熔前1F2F3F4F5F6F7F25262728293031328F辅助接点辅助接点复位复位同步表24V(+)起动同期工作333435363738394024V(-)9F10F11F12F单侧无压合闸确认无压空合闸确认合闸4142434445464748加速减速降压升压同期闭锁同期闭锁报警失电495051

22、52535455合闸加速升压减速报警降压失电此插座用於将控制器内置试验模块的全部信号通过专用的联线将JK5插头与控制器的JK2、JK3、JK4扦座联接。单独试验同期装置时还应从控制器的JK7和JK1接入220V交流电源。请注意，JK7不能输入直流电源。（六）插座引脚定义 此插座的脉振电压及控制器输出合闸接点用于同期过程录波，请注意脉振电压没有经过转角处理。1234脉振电压脉振电压合闸接点合闸接点 第四节 发电机同期并网装置投运前试验一、 投运试验前的准备工作（一）试验仪器仪表：指针式万用表、数字万用表、试验导线、光线示波器或具有录波功能的测试仪器（可选，用来观察并记录波形）。（二）施工结束后，

23、施工人员按照设计原理图和端子接线图检查同期装置外部接线（包括同期装置外部插头引出线）应全部正确；外部各继电器、特别是合闸重动中间继电器的检验均应符合有关继电器检验规程和电力部颁发的反事故措施；外部直流中间继电器线圈两端的并联续流二极管和电阻已全部接入，且极性正确。（三）为防止弱电控制回路遭受强电控制回路的干扰，同期系统强电控制回路与弱电控制回路所用电缆必须分开敷设 （即强弱电回路不得混用同一根电缆）；全部开入量电缆应使用屏蔽型控制电缆，同时，电缆屏蔽层必须根据现场实际情况采取两端或一端接地的方式实施可靠接地，加强抗外部电磁干扰的能力。（四）装置内附有一个供装置例行试验、故障检测及外电路正确性检

24、验用的测试模块，不需借助其它仪器即可对装置进行检验和外电路的传动试验。（五）进行控制和信号回路动作测试，结果应正确。二、投运试验项目及步骤根据现场试验项目要求，现场人员应先做好有关安全隔离措施。（一）差频并网试验应用于发电机、发电机变压器组及有条件做差频并网试验的母联、线路等断路器的同期试验。1装置TV信号试验（1）试验措施做好将试验系统与运行系统一、二次设备隔离的安全措施。断开同期合闸回路和其它控制回路；在端子排上断开断路器辅助接点输入回路。（2）试验步骤对两侧TV二次回路进行核相有两种比较普遍使用的方式可供选择：利用机组零起升压对两侧TV二次回路进行核相时：合上试验系统的待并断路器，使其待

25、并侧与系统侧成为同一系统，开机零起升压至正常值，检查待并断路器两侧TV二次回路电压，各电压值应符合标准，并作好记录(作两侧电压整定值的参考)，核相结果应正确。如待并机组无法零起升压对两侧TV二次回路进行核相时，可采用系统侧充电的方式：在待并机组出口处拆开三相连接铜排，做好安全隔离措施，合上待并断路器，对待并侧压变进行全电压充电；检查待并断路器两侧TV二次回路电压，各电压值应符合标准，并作好记录(作两侧电压整定值的参考)，核相结果应正确。同期装置投入，观察同步指示器的指示灯应在12点（0°）处点亮，装置显示的电压、频率测量值正确，则证明接入装置的TV信号正确。如在其它位置亮灯，则说明接

26、入装置的TV信号接错、接反或转角设置错误等，应查清原因,并进行正确处理后再重新试验。2假并网试验（1）试验措施待并断路器及其隔离开关在分闸位置，拉开隔离开关的交直流操作控制电源小开关（防止隔离开关误动）。断开合闸输出回路；原端子排上断开的断路器辅助接点输入回路恢复正常。自动调频、自动调压设为“YES”。在假并网试验时应采取防止断路器合上后机组自动加载的措施。采用示波器或继电保护测试仪观察和录取波形。（2）发电机开机后，人为使转速和电压偏离额定值，投入同期装置，观察在初设定的均频和均压控制系数下的并网速度 ，多次改变均频和均压控制系数，重复上述试验，记录测试结果，找出能快速促成频率、电压满足并网

27、条件的均频和均压控制系数值作为整定值；在此同时，观察同步表转向应正确（待并侧频率高于系统侧频率时同步表顺时针转，反之则为逆时针转）。发出的调速、调压脉冲亦应全部正确。（3）接入同期合闸回路，投入同期装置，同期装置在满足条件时发出合闸脉冲，合上待并断路器应正确。从所录波形观察，断路器应在一次系统两侧相角差为0°位置合上（建议录3个波形：脉振电压、装置合闸输出接点和断路器辅助接点）。如在非0°位置合闸，则应修改整定的导前时间。 图4-8 同期合闸波形图Ud-脉振电压；Tk-断路器合闸时间；Thc-合闸脉冲信号；Thf-断路器辅助接点动作信号。3真并网试验（1）试验措施根据假并网

28、试验的结果分析，确认装置动作行为全部正确后即可进行真并网试验。检查待并断路器在分闸位置；检查合闸输出回路正常；同期装置各定值按正常运行方式整定；合上其隔离开关。（2）机组启动后按正常运行程序启动同期装置。投入同期装置后，装置将完成并网。并网后检查录波图，可以准确确定断路器动作时间和并网效果，所录波形应如下图所示。图4-9 同期并网录波图此差频并网试验完成后，如有条件做同频并网试验的厂站，则可继续做同频并网试验。3）试验完毕后，拆除试验接线；恢复正常结线。（二）同频并网试验应用于有合环操作需要的断路器。此试验条件为待并断路器两侧已经有其它电气设备连接成为同一系统。1、装置TV信号核相（及TV断相

29、试验与方法一相同）（1）待并断路器在分闸状态条件下核相：试验措施待并断路器及其隔离开关在分闸位置，拉开隔离开关的交直流操作控制电源小开关（防止隔离开关误动）。断开同期合闸回路和其它控制回路；同期装置的两侧TV信号接入。试验步骤同期装置投入，运行“测试频率电压角度”，用万用表分别测量两侧TV电压引出端子至屏上装置电压引入端子间电压差，必要时可在端子处逐一断开引入线，观察装置显示的变化；再用测试仪测量两侧电压间的相角差值，装置所显示的数值应与仪表所测数值一一对应，应正确，并作好有关数据的记录工作。如现场原有整步表、电压表，则可同时投入对照，此时可不测相角差值。（2）断路器在运行状态条件下核相：试验

30、措施待并断路器在合闸运行状态，特别应做好防止断路器误动的安全措施。断开同期合闸回路和其它控制回路。试验步骤·同期装置投入，运行“测试频率电压角度”，在同期屏上逐一接入待并侧和系统侧电压输入回路，观察装置显示的电压等数值的变化，两侧相角差应约为0。用万用表分别测量两侧TV电压进行对照。与现场原有整步表、电压表对照，应一致。2、 假并网试验（1）试验措施待并断路器及其隔离开关在分闸位置，拉开隔离开关的交直流操作控制电源小开关（防止隔离开关误动）。接入同期合闸输出回路；原断开的断路器辅助接点输入回路接入。（2）试验步骤投入同期装置，同期装置在满足同频同期条件时发出合闸脉冲，合上待并断路器应

31、正确。检查装置显示的断路器合闸时间应与实际一致。如不一致，则应进行分析，查明原因后再试。3、 真并网试验（1）试验措施根据假并网试验的结果分析，确认装置动作行为全部正确后即可进行真并网试验。检查待并断路器在分闸位置；检查合闸输出回路正常；同期装置各定值按正常运行方式整定；合上其隔离开关。（2）试验步骤按正常运行程序启动同期装置,在同频同期条件满足的情况下装置将发出合闸脉冲使待并断路器合闸。第五节 发电机同期并网装置使用说明如果设备已经上电，将工作方式选择开关打到“工作”位置，按复位键，即进入同期并网程序。如果设备没有上电，工作方式开关打到“工作”位置，设备上电后也会自动进入同期并网程序。如选择

32、“现场”控制方式，则合上同期开关给上电源及信号后立即进入并网工作程序。如选择“遥控”控制方式，则在收到上位机发来的起动命令后即进入并网工作程序。控制方式在整定系统参数时确定。如果在系统设置为“遥控”控制方式，则在显示屏右边提示“遥控”。在进入“工作”之前首先要设置通道参数和系统参数，并选择一个并列点。在进入“工作”后，系统首先检测RAM和EEPROM中的参数数据，然后检测并列点及用于直接合闸的光隔MOSFET继电器。在检测过程中，系统可能会提示的信息有：1）RAM错误：表示RAM出错。2）EEPROM错误：指EEPROM中的数据混乱。3）整定参数出错：指EEPROM中的数据超范围，自检只检测并列点通道参数数据及系统参数数据的合法性。4）无并列点：表示并列信号未送上。5）并列点超过一个：表示有一个以上的并列点信号同时接入。6） 断路器合状态：在同频并网中，如检测到断路器处在合的状态，即提示此信息。此时控制器不进入并网程序，直