电力系统自动装置绪论与同步发电机自动并列装置

电力系统自动装置绪论与同步发电机自动并列装置第一页，共128页。（1）2014.5.14提问1、发电机准同步并列的理想条件是什么？2、发电机准同步并列的实际条件是什么？发电机电压和系统侧电压同时满足三个条件：幅值相等，频率相等，相位相同电压幅值差不应超过额定电压的5%~10%；相位差应接近零，不应大于5°；频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%。第二页，共128页。3、发电机同步并列的方法有哪些？如何实现的？有什么优缺点？4、同步点在发电厂和变电站中，两侧均有电源可以进行并列的断路器称为同步点。2014.5.14提问第三页，共128页。第三次作业：（2014.5.16）

1、数字式并列装置的主要特点。2、数字式并列装置软硬件组成。第四页，共128页。电力系统自动装置第五页，共128页。第一章绪论第一讲随着经济建设的发展，电力系统向着高电压、大机组、现代化大电网发展，系统运行方式的变化越来越频繁，对电力系统的运行提出了更高的要求。问题就出现了：如何保证电力系统的安全稳定运行，保证提供不间断、高质量的电能呢？

电力系统自动装置要研究的问题，当然这个问题不是这一门课程就能解决的，我们这门课程也只是解决其中的一部分问题。

从电力系统及其运行特点出发，看一下这门课程的主要内容。第六页，共128页。一、电力系统及其运行特点1.电力系统电力系统=发电厂+变电所+输电线路+用户动力系统=电力系统+动力装置电力网=变压+输电线路+用户第一章绪论第七页，共128页。2电能优点:①易于将其它形式的能转化为电能②便于远距离输送（输电线路、电缆）③电能集中，分配自由④速度快（30万km/s），能量大，能做到约时停送电缺点：不能储存第八页，共128页。电力系统运行特点

1）电能生产过程最大特点是不能储藏，生产（发电）、输送、分配、使用是同时进行的。因此，电力系统运行中发生的问题，如处理不及时或不正确，将影响电力系统正常运行，甚至造成大面积的停电，或对重要用户长时间中断供电。

2）电能生产过程的另一特点是从电源到负荷是一个紧密连接的且分布十分广泛的大系统。因此，电力系统中的局部故障，如处理不当，会影响整个电力系统的安全运行。

第九页，共128页。

3)电力系统运行的过渡过程非常短暂。

电力系统中各元件的投、切和电能输送过程几乎都在一瞬间进行，即电力系统从一种运行方式过渡到另一种运行方式的过渡过程非常短暂、因此电力系统的运行，要求具有较高的自动化程度，需要继电保护、自动装置的投入，实施实时监控。第十页，共128页。事故分析举例——山西电网7.20事故

1999年7月20日8时54分，山西省太原供电局所辖新店变电站发生了一起由于变压器10kV侧短路而引发的全站停电事故，变电站主控室着火，烧毁了1号主变压器等设备，由于全站直流消失，站内保护装置拒动，造成事故扩大，先后有1条110kV线路、6条220kV线路,8台发电机组等掉闸，殃及山西电网并波及到华北主网。第十一页，共128页。事故分析如下：根据事故现场和所收集的故障录波报告，可以确认：此次事故是由低压侧引起，经中压侧到高压侧（10kV-110kV-220kV）、由单相到相间，最后到三相故障逐步发展起来。第十二页，共128页。4电气一次设备和二次设备

1)．一次设备

直接产生、输送、分配和使用电能的设备，均称为一次设备，如发电机、开关电器、电力线路等，主要包括以下几个方面:(1)生产和转换电能的设备。如变压器，电动机，发电机等。(2)接通和断开电路的开关设备。如高低压断路器、接触器、熔断器、负荷开关、隔离开关、磁力启动器等。(3)限制短路电流或过电压的设备。如电抗器、避雷器等(4)载流导体。如传输电能的软、硬导体及电缆等。(5)接地装置。第十三页，共128页。

2)．二次设备对一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察的设备统称为二次设备。二次设备包括：(1)互感器。如电压互感器、电流互感器等，将一次系统的高电压、大电流转换成低电压、小电流，向继电保护装置和测量仪表供电。(2)测量表计。如电压表、电流丧、功率表、电能表等，用于测量电路中的电气参数。第十四页，共128页。(3)继电保护和自动装置。如各种继电器、自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应异常和事故，然后作用于断路器，进行保护控制。(4)操作电器。如各类型的操作开关、按钮等实现对电路的操作控制。

(5)直流电源设备。如蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等，供给控制、保护用的直流电源及厂用直流负荷和事故照明用电等。第十五页，共128页。

3)二次设备发展方向

随着现代科学技术的发展，电气二次设备系统不断吸收和使用新技术，正在向弱电化、选线化、远动化和电子化发展。

第十六页，共128页。

所谓弱电化，就是在控制、信号、保护和监测设备中以低电压，弱电流(例如直流操作电压为24、48、60V，电压互感器二次额定电压为50V，电流互感器二次额定电流为0.5A等)来代替原来一般的强电式电压和电流(直流操作电压为110V、220V，电压互感器二次侧额定电压为l00V，电流互感器二次侧额定电流为5A)。这样，就可以降低对控制、保护、信号和监测设备的绝缘要求，相应地缩小它们的体积，同时也可采用截面较小的弱电控制电缆，这对节省有色金属，减小控制尺寸，缩小控制面积和方便运行控制操作等都带来好处。第十七页，共128页。所谓选线化，就是以一个控制开关通过切换开关有选择地操作若干个被控对象或对若干个被控对象进行分组操作的方法。也可进一步采用与自动电话相类似的拨号选线技术，以便在控制台上用少量的操作设备去控制较多的被控对象，或用少量监测设备来监测较多回路的电气参数。前者被称为选线控制，简称选控；后者被称为选线监测简称选测。第十八页，共128页。

所谓远动化，就是电气设备的远距离监测和控制技术，一般也可称为遥测、遥信、遥调和遥控技术。远动化采用有线通信和无线通信(例如载波、微波等)．大大地扩充了传送信息的数量和传输距离，它使变电所、水电站无人值班成为可能，是实现电力系统调度自动化的基础。第十九页，共128页。所谓电子化，就是采用新电子技术和各种无触点元件，提高二次设备动作的灵敏性和可靠性，这也是采用计算机技术为基础．把以微型计算机为中心的发电厂综合自动化推进到一个崭新的阶段。第二十页，共128页。

5电力系统的故障及不正常运行状态

1）故障电力系统在运行中，可能出现各种故障和不正常运行状态。最常见同时也是最危险的故障是各种类型的短路，其中包括相间短路和接地短路。此外，还有输电线路断线，旋转电机、变压器同一相绕组的匝间短路等，以及由上述几种故障组合而成的复杂故障。

第二十一页，共128页。电力系统中发生短路故障时，可能产生下列严重后果:

(1)数值较大的短路电流通过故障点时，引燃电弧，使故障设备损坏或烧毁。

(2)短路电流通过非故障设备时，产生发热和电动力使其绝缘遭受到破坏或缩短设备使用年限。

(3)电力系统中部分地区电压值大幅度下降，将破坏电能用户正常工作或影响产品质量。

(4)破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性、使系统发生振荡，从而使事故扩大，甚至使整个电力系统瓦解。第二十二页，共128页。2）不正常运行状态电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏时，但没有发生故障，这种情况属于不正常工作状态。例如，因负荷超过供电设备的额定值引起的电流升高、称为过负荷，就是一种常见的不正常工作状态。在过负荷时．使电气元件载流部分和绝缘材料温度升高而过热，加速绝缘材料老化和损坏．并有可能发展成故障。此外，系统中出现有功功率缺额而引起的频率降低、发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统振荡等，都属于不正常运行状态。第二十三页，共128页。3）事故电力系统中发生不正常运行状态和故障时，都可能引起系统事故。事故是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的程度，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。系统事故的发生，除自然条件的因素(如遭受雷击等)以外，一般都是由设备制造的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当引起的；因此，应提高设计和运行水平，并提高制造与安装质量．这样可大大减少事故发生的几率。第二十四页，共128页。但是不可能完全避免系统故障和不正常运行状态的发生，故障一旦发生，故障量将以近似于光速影响其他非故障设备，甚至引起新的故障。为防止系统事故扩大，保证非故障部分仍能可靠地供电，并维持电力系统运行的稳定性，要求迅速有选择性地切除故障元件。切除故障的时间有时要求短到十分之几秒到百分之几秒、显然，在这样短的时间内，由运行人员发现故障设备，并将故障设备切除是不可能的。只有借助于安装在每个电气设备上的自动装置，才能实现。第二十五页，共128页。6电力系统发展方向：

大容量超高压远距离第二十六页，共128页。目前，我国电力工业已开始进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展新阶段。科技水平不断提高,调度自动化、光纤通信、计算机控制等高新技术，已在电力系统中得到了广泛应用。第二十七页，共128页。

第二十八页，共128页。二、电力系统自动化的基本内容和作用1电力系统自动化的主要任务有：（1）保证电能质量。（2）提高系统运行安全性。（3）提高事故处理能力。（4）提高系统运行经济性。第二十九页，共128页。2电力系统自动化技术包括两方面的内容：一是电力系统自动装置二是电力系统调度自动化，也就是电力系统实时调度。第三十页，共128页。3电力系统自动装置的内容和作用备用电源和备用设备自动投入输电线路自动重合闸自动调节励磁装置按频率自动减负荷装置自动并列装置故障录波装置和保护配合提高供电可靠性保证电能质量、提高系统经济运行减轻运行人员的劳动强度自动记录故障过程，以利于分析处理事故第三十一页，共128页。第三十二页，共128页。4电力系统自动化技术的发展

我国电力系统自动化在50年代前几乎是空白。50年代后，随着计算机技术和数字通信技术的发展，电力系统自动化技术也得到了很快的发展，通过计算机不但能够实现复杂的调节和控制，而且使大量运行数据和信息处理实现实时化。近年由于控制理论、信息论等方面的成就，大规模、超大规模集成电子器件不断推出，世界上已经有许多国家和地区电力系统应用了先进的自动化系统，我国也这领域的研究和实践也取得了进展，各种自动装置正在实现微机化，电力系统的综合自动化水平在不断提高。

第三十三页，共128页。本课程要掌握的内容：

同步发电机的自动并列装置同步发电机的自动调节励磁装置输电线路的自动重合闸备用电源和备用设备的自动投入装置按频率自动减负荷装置第三十四页，共128页。课程的性质与任务本课程的任务是：使学生们掌握电力系统自动装置的工作原理、接线方式、配置原理和使用方法，了解自动装置的整定原则，熟悉自动装置的原理图，使同学们具备本专业高素质劳动者和中、高级专门人才所必需的基本知识和基本技能，全面提高学生素质，从事本专业技术工作打下基础。三教学要求第三十五页，共128页。2课程的学习目的

通过本课程的学习，使同学们了解电力系统自动化、电力系统自动装置的重要意义，掌握电力系统中常用自动装置的作用、构成、工作原理、性能、运行特性以及有关参数的整定计算，了解电力系统中常用的自动装置的发展现状及趋势。同时通过掌握电力系统自动装置的分析方法、基本原理与特点，深化对装置的理解，培养一定的分析问题和解决问题的能力，为从事电力系统自动化及自动装置的调试、管理、开发与研究等工作打下必要的基础。第三十六页，共128页。3课程学习学习本科的先修课程有：电路原理、电机学、电子技术、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护等。本专业的另一门主要课程——继电保护也属于安全自动装置的范畴，虽然已经独立成为一门课程，但与本课程之间存在联系。并且，这两门课程在有些章节考虑问题和分析问题的方法是相似的，如：继电保护整定计算的方法和思路同样适用自动装置等。所以，在学习本课程时，应该具备必须的继电保护知识，并且两门课程的学习不应脱节。第三十七页，共128页。

4学习要求能按时上课、按时完成作业；提倡课前预习课后复习每节课前会提问大家几个上节课的概念或者重点内容，计入平时成绩；对老师的教学和本门课的学习有什么意见或者是建议可以反馈给我。办公楼401电力实训教研室

成绩评定：该门课程成绩按以下比例评定，考勤10%，实验15%，平时作业15%，期末考试60%。采用闭卷考试方式。

第三十八页，共128页。第二章同步发电机的自动并列装置第二讲第三十九页，共128页。2.1概述2.2准同步2.3同步条件检查2.4数字式并列装置第二章同步发电机的自动并列装置学习目的：1、熟悉并掌握并列的一些基本概念；

2、掌握准同步并列的实际条件及分析；

3、理解微机型自动准同步装置的原理，掌握其使用方法。第四十页，共128页。母线：电网电压波动范围和国家规定频率范围标准：正弦交流电的三要素：母联：母线是指在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起.母线按外型和结构，大致分为以下三类：

硬母线。包括矩形母线、槽形母线、管形母线等。

软母线。包括铝绞线、铜绞线、钢芯铝绞线、扩径空心导线等。

封闭母线。包括共相母线、分相母线等。

第四十一页，共128页。母联由单母线发展出分段母线，将母线从中间分开，分开处装设可跳闸的母联断路器，满足供电可靠性的要求。在母联接线方式中，母联断路器是两条母线电气联系的纽带，一般情况下母联断路器是合闸状态，即母线并列运行；母联断路器是分闸状态，即母线分列运行。并列运行时，如果一段母线上发生故障，瞬时切除该端母线的所有元件，满足电流系统继电保护“速动性”的要求，考虑不将故障波及另一条母线上，要求继电保护能够快速跳开母联断路器，并列运行的两段母线解列运行，满足电力系统继电保护“选择性”的要求。第四十二页，共128页。母线联络断路器：一种防误操作的闭锁装置,可有效地解决只用隔离开关作为变电所母线联络开关时,存在的该隔离开关与多台断路器之间无操作闭锁的问题。第四十三页，共128页。第四十四页，共128页。2.1概述一、基本概念及并列操作的作用：同步运行：并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角速度旋转，每个发电机转子的相对电角速度都在允许的极限值以内，称之为同步运行。并列操作：把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。

·（系统并列操作）并列操作不当的后果：并列过程如操作不当或误操作，将产生极大的冲击电流，破坏发电机，引起系统电压波动，甚至导致系统振荡，破坏系统稳定运行。解决方案：采用自动并列装置进行并列操作，不仅能减轻运行人员的劳动强度，也能提高系统运行的可靠性和稳定性。第四十五页，共128页。二、同步发电机的并列方法准同步并列操作（也称准同期并列操作）自同步并列操作（也称自同期并列操作）

发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

冲击电流小

并列时间较长且操作复杂冲击电流大并列时间较短且操作简单2.1概述第四十六页，共128页。比较：准同步并列操作定义优点缺点火力发电厂已不再采用自同步并列方式。水电厂，采用自同步并列。水轮发电机组采用自同步并列能以更快的速度并网发电，在规定的冲击电流限值下自同步并列并无损害，因此水电厂，特别在处理故障过程中，还采用自同步并列。自同步并列操作

第四十七页，共128页。准同步并列分类：按自动化程度不同，准同步并列分为手动准同步、半自动准同步和自动准同步，我们讲：自动准同步并列。在发电厂变电所内，可以进行并列操作的断路器称为同步点。每台发电机的断路器都是同步点，用以实现一台发电机的并列操作；母线联络断路器是同步点，作为同一母线上所有发电单元的后备同步点；三绕组变压器的三侧、发电机双绕组高压侧断路器都是同步点，在任一侧故障断开或检修后恢复时，可以减少并列过程中的倒闸操作，保证迅速可靠地恢复供电。母线分段断路器一般不作为同步点。同步点第四十八页，共128页。第四十九页，共128页。2.1概述1112222333333455第五十页，共128页。第五十一页，共128页。第五十二页，共128页。第五十三页，共128页。第五十四页，共128页。第五十五页，共128页。2.1概述本节课小结：电力系统自动装置的主要内容同步发电机的并列方法：准同期，自同期。准同期：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同期：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

第五十六页，共128页。滑差准同步条件分析合闸脉冲命令的发出自动准同步装置的组成(了解）2.2准同步主要内容：第五十七页，共128页。2.2准同步滑差

ωs=ωG―ωsys=2π（fG―fsys）=2πfs

滑差频率:fs=fG―fsys；滑差:ωs=ωG―ωsys称为滑差角频率。相角差：

δ=|ωG―ωsys|t=|ωs|t

滑差周期Ts:δ变化360°所用的时间。若滑差在一个周期内保持不变，则：Ts大频差小，Ts小频差大。第五十八页，共128页。准同步条件分析★发电机并列操作应遵循的原则：★并列瞬间，发电机的冲击电流应尽可能小，不应超过允许的值。并列后，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短。并列的理想条件：★幅值相等频率相等相位相等2.2准同步第五十九页，共128页。下面讨论发电机并列时不满足理想准同步条件的情况。2.2准同步第六十页，共128页。2.2准同步设发电机并列合闸瞬间

和之间的相位差为δ则有电压差

合闸瞬间产生的冲击电流式中为发电机次暂态电抗（设为隐极机）。第六十一页，共128页。2.2准同步（一）仅存在电压差（同相位同频率）在并列瞬间产生的冲击电流周期分量有效值为：第六十二页，共128页。（a）当时，滞后

90°对发电机起去磁作用。带无功负荷。（发感性无功功率）（b）当时，超前90°对发电机起助磁作用。吸收无功功率。（发容性无功功率）若ΔU很大，则Iim过大时，将会引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。一般要求电压差不应超过额定电压的5%~10%。2.2准同步第六十三页，共128页。在并列瞬间产生的冲击电流周期分量有效值为：（二）仅存在相位差（大小相等，频率相等）2.2准同步第六十四页，共128页。2.2准同步如果δ很大，冲击电流Iim就很大，其有功分量电流在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机。如果合闸瞬间存在不大的相位差，合闸后有助与发电机电压拉到与系统电压同相位。通常准同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5°。

第六十五页，共128页。因为频率不相等，在相量图上和之间有相对运动，如果频差较大，则并列合闸后的δ

在0°到360°之间周期性变化。2.2准同步图2-4频率不等时的相量图（三）存在频率差（电压幅值相等）第六十六页，共128页。

频差较大并列的后果：如果发电机在频差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。一般准同步并列时的允许频率差范围为额定频率的0.2%~0.5%。对工频额定频率50Hz，允许频率差为0.1~0.25Hz。

2.2准同步第六十七页，共128页。发电机准同步并列的实际条件是：待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%~10%。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5°。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0.2%~0.5%。2.2准同步第六十八页，共128页。合闸脉冲命令的发出

为使断路器主触头闭合时δ=0°，可以由两种方式来实现：恒定导前时间式自动准同步并列装置恒定导前相角式自动准同步并列装置2.2准同步第六十九页，共128页。2.2准同步压差、频差满足要求，δ应等于0°。作为自动准同步装置，合闸脉冲的发出必须导前δ=0°一个时间tad，Tad：从发出合闸脉冲起到断路器主触头闭合止中间所有元件动作时间之和，其中主要为并列断路器的合闸时间，一般约为0.1~0.7s。

恒定导前时间式自动准同步装置：为使断路器主触头闭合时δ=0°，导前时间tad应不随频差、压差而变，是一个固定的数值，所以有恒定导前时间之称，以此原理作成的装置称为恒定导前时间式自动准同步装置。恒定导前时间式自动准同步装置：第七十页，共128页。

2.2准同步自动准同步装置的组成自动准同期装置设置了三个控制单元频差控制单元电压差控制单元合闸信号控制单元第七十一页，共128页。2.2准同步

第七十二页，共128页。小结：

2.2准同步1、滑差的概念2、发电机并列的理想条件3、发电机并列的实际条件及分析（重点）4、自动准同期装置的组成第一次作业：（2014.5.9）

1、并列的方法有哪些？各自定义及特点。

2、发电机并列的理想条件。

3、发电机并列的实际条件。第七十三页，共128页。第一次课的复习及提问1、发电机准同步并列的理想条件是什么？2、发电机准同步并列的实际条件是什么？发电机电压和系统侧电压同时满足三个条件：幅值相等，频率相等，相位相同电压幅值差不应超过额定电压的5%~10%；相位差应接近零，不应大于5°；频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%。第七十四页，共128页。3、发电机同步并列的方法有哪些？如何实现的？有什么优缺点？4、同步点在发电厂和变电站中，两侧均有电源可以进行并列的断路器称为同步点。第七十五页，共128页。主要内容：2.3同步条件检查1、整步电压2、导前时间脉冲产生3、频差大小检查4、频差方向检查（自学）5、压差鉴别（自学）第七十六页，共128页。2.3同步条件检查一、整步电压包含同步条件信息量的电压称为整步电压自动装置一般都用整步电压来检查准同步并列条件。整步电压分为正弦整步电压和线性整步电压。（一）正弦整步电压并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压us令发电机电压为：令系统电压为：第七十七页，共128页。当发电机电压和系统电压幅值相等都为Um时，有：2.3同步条件检查第七十八页，共128页。2.3同步条件检查当发电机电压和系统电压幅值不相等时，整步电压的波形如右图1、正弦整步电压的特点：（1）测量的最小值可以判断电压差是否满足条件；（2）测量的频率或者是周期可以判断频率差是否满足条件；（3）δ=0°，整步电压出现最小值；δ

=180°，整步电压出现最大值，正弦整步电压反映相角差的大小。即根据uzb随时间变化波形选择合适时刻发出合闸脉冲。第七十九页，共128页。2、正弦整步电压的不足之处：2.3同步条件检查非线性的关系与相角差，而且与电压差值有关使得在检测并列条件的导前时间信号和频差检测信号时要引入受电压影响的因素造成导前时间信号的时间误差，成为合闸误差的主要原因之一。目前实际使用的自动准同期装置多采用线性整步电压。第八十页，共128页。（二）线性整步电压线性整步电压Uzb与时间t具有线性关系，自动准同步装置中采用的线性整步电压通常为三角形。2.3同步条件检查图2－6线性整步电压波形第八十一页，共128页。2.3同步条件检查（二）线性整步电压可以通过半波线性整步电压获得电路得到，可以通过全波线性整步电压获得电路得到。第八十二页，共128页。2.3同步条件检查1、半波线性整步电压获得方波形成电路与门低通滤波电路线性整步电压第八十三页，共128页。2.3同步条件检查正弦波——方波与门输出-uG第八十四页，共128页。2.3同步条件检查若uzb的最大值记为A，写出半波线性整步电压的表达式

低通滤波电路第八十五页，共128页。2.3同步条件检查半波线性整步电压uzb具有以下特点：1）uzb的最大值A=Ec/2为ua高电位的1/2、最小值为0，且都不随uG和usys的大小以及频差变化，是恒定的数值；2）线性整步电压波形和顶值电压与uG

和usys的幅值无关，不包含压差信息量。3）方波形成电路输入电压为usys和-uG时，uzb的最大值对应δ=180°，uzb的最小值对应δ=0°或360°；而方波形成电路输入电压为usys和uG，则uzb的最大值对应δ=0°或360°，uzb的最小值对应δ=180°4）uzb的周期即为滑差周期Ts5）uzb波形的斜率与频差成正比下降部分斜率上升部分斜率第八十六页，共128页。2.3同步条件检查2、全波线性整步电压获得同或门电路低通滤波电路第八十七页，共128页。2.3同步条件检查第八十八页，共128页。2.3同步条件检查

若计全波线性整步电压的最大值为，全波线性整步电压的表达式：下降部分斜率上升部分斜率第八十九页，共128页。2.3同步条件检查1）相同条件下全波线性整步电压最大值是半波线性整步电压最大值的两倍，为A=Ec,并且具有更好的线性工作特性。2）全波线性整步电压最大值对应δ=0°或360°，最小值对应δ=180°。3）全波线性整步电压的其他特点与半波线性整步电压类似4）uzb的周期即为滑差周期Ts5）uzb波形的斜率与频差成正比全波线性整步电压特点：第九十页，共128页。2.3同步条件检查半波与全波线性整步电压比较：两者的表达式相同相同条件下全波线性整步电压最大值是半波的两倍。第九十一页，共128页。2.3同步条件检查线性整步电压特点：（总结）（1）线性整步电压包含了相角差信息量；（2）线性整步电压的斜率与频差绝对值成正比；（3）线性整步电压波形和顶值电压与usys和uG的幅值无关，不包含压差信息。第九十二页，共128页。2.3同步条件检查二导前时间脉冲的产生

自动准同步装置在压差、频差符合要求时，应在导前δ=0°的固定时间发出与当前压差、频差大小无关的合闸脉冲，即恒定导前时间脉冲。利用线性整步电压获得恒定导前时间脉冲方法有

1）半波线性整步电压（利用最大值对应于δ=180°)

2）全波线性整步电压（利用最大值对应于δ=0°)第九十三页，共128页。1）半波线性整步电压（利用最大值对应于δ=180°）tad=RC，tad只与电路参数R、C有关，与压差或频差无关，是恒定导前时间。

2）全波线性整步电压（利用最大值对应于δ=0°）tad=nRC，n为R1、R2决定的分压系数

tad只与电路参数R、C及n值有关，与压差或频差无关，是恒定导前时间。第九十四页，共128页。2.3同步条件检查如果线性整步电压的最小值不为0V（整步电压幅值变化或整步电压斜率变化），均会使导前时间产生误差。

确保导前时间无误差：必须保持线性整步电压最小值为0V。第九十五页，共128页。三、频差大小的检查因为检查的是合闸前的频差，所以在180°＜δ＜360°区间内进行频差检查。（一）比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序

2.3同步条件检查频差大小的检查原理设恒定导前时间所对应的相角为，恒定导前相角所对应的时间为，则在某一滑差下有整定第九十六页，共128页。2.3同步条件检查整定为对应准同步并列条件的整定滑差将（1）式代入整定的式子中，得出第九十七页，共128页。当，即比后出现时，有，频差不满足要求；当，即比先出现时，有，频差满足要求；当，即和同时出现时，有，频差刚好满足要求。2.3同步条件检查第九十八页，共128页。下图为上面三种情况下的波形图2.3同步条件检查恒定导前时间脉冲恒定导前相角脉冲全波线性整步电压第九十九页，共128页。

(二)检测线性整步电压斜率判别频差大小2.3同步条件检查

斜率与频率成正比，通过检查线性整步电压的斜率来检查频率差是不是满足要求。第一百页，共128页。半波线性整步电压第一百零一页，共128页。表示频差不满足条件；频差满足条件；表示频差等于整定频差。由波形可见，在区间（整步电压下降周期）2.3同步条件检查第一百零二页，共128页。如果电路参数选择满足时，则2.3同步条件检查上式说明：可以调节调整，利用的正负实现频差检查第一百零三页，共128页。2.3同步条件检查

(三)频差大小检查方法的比较第一种方法：合闸电路中只有在导前相角之后才能起作用，即在区间起作用。而在区间外，即使误发导前时间脉冲，也不会合闸。合闸是被闭锁的。

第二种方法：在进行正负的判断检查频差（指最大值对应δ=180°的线性整步电压），而在区间，不论频差是否满足要求，都为负，如果在区间误发合闸脉冲，将使断路器闭合，若在δ=180°附近，对发电机将造成严重危害。第一百零四页，共128页。小结整步电压正弦整步电压的特点线性整步电压的特点导前时间脉冲频差大小检查方法的比较2.3同步条件检查第二次课作业（2014.5.14）整步电压的概念定性画出正弦整步电压波形，说明其特点线性整步电压的特点频差大小检查的两种方法并比较第一百零五页，共128页。频差方向鉴别压差鉴别Zzq—5型自动准同步装置以上内容作为自学内容。不作要求。第一百零六页，共128页。1.整步电压包含同步条件信息量的电压称为整步电压2.正弦整步电压的特点：三条3.线性整步电压的特点（1）线性整步电压包含了相角差信息量；（2）线性整步电压的斜率与频差绝对值成正比；（3）线性整步电压波形和顶值电压与usys和uG的幅值无关，不包含压差信息。4.导前时间脉冲自动准同步装置在压差、频差符合要求时，应在导前δ=0°的固定时间发出与当前压差、频差大小无关的合闸脉冲，即恒定导前时间脉冲。5.频差大小检查方法的比较（2）2014.5.16提问第一百零七页，共128页。2.4数字式并列装置主要内容：数字式并列装置概述数字式并列装置硬件电路数字式并列装置软件介绍数字式并列应用实例第一百零八页，共128页。模拟式装置在使用中受到局限性（ZZQ-5）大规模集成电路技术的发展2.4数字式并列装置微机自动准同期装置较之传统自动准同期装置在技术性能层面上而言是一个飞跃！数字式（微机式）并列装置第一百零九页，共128页。特点：2.4数字式并列装置硬件简单、编程方式灵活、运行可靠；具有高速的运算和逻辑判断能力；CPU合闸前能根据相角差的变化规律，选择最佳的导前时间发出合闸脉冲。(从根本上解决了传统的自动准同期装置和手动准同期装置无法解决的相角差加速运动等问题)第一百一十页，共128页。硬件电路

按照计算机控制系统构成原则，硬件的基本配置由主机、输入、输出接口和输入、输出过程通道等部件组件。2.4数字式并列装置主机输入、输出接口电路输出过程通道输入过程通道第一百一十一页，共128页。2.4数字式并列装置（一）主机中央处理器（CentralProcessingUnit，简写为CPU）

和存储器（RAM、ROM）一起被称为主机。RAM(RandomAccessMemory

)：存储控制对象运行变量的采样输入。ROM(ReadOnlyMemory)

：存放固定的参数和设定值以及编制的程序。EPROM(ErasableProgrammableROM)

：存储断路器合闸时间、频率差和电压差允许并列的阈值、转差角加速度计算系数、频率和电压控制调节的脉冲宽度等。