第一章-发电机的自动并列

第一章发电机的自动并列1

电力系统自动化本章内容1.1概述1.2准同期并列的基本原理1.3恒定越前时间并列装置1.4数字式并列装置2

电力系统自动化第一节概述3

电力系统自动化本节内容一、并列操作的意义二、对并列操作的基本要求三、准同期并列四、自同期并列4

电力系统自动化电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为：一、并列操作的意义/1式中——电压幅值

——电压的角速度

——初相角

并列操作：当发电机电压与并列母线电压符合并列条件时将断路器合闸作并网运行的操作。也称为并车、并网、同期。5

电力系统自动化一、并列操作的意义/2并列操作是电厂的一项重要操作并列操作的准确度和可靠性对系统的可靠运行意义重大6

电力系统自动化二、对并列操作的基本要求冲击电流小

并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小，其瞬时最大值一般不超过１～２倍的额定电流。暂态过程短

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，以减少对电力系统的扰动。7

电力系统自动化准同期并列：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压幅值、电压相角分别和并列点处系统侧的频率、电压幅值、电压相角接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。三、准同期并列/1图1-1准同期并列(a)电路示意图；(b)相量图；(c)等值电路×8

电力系统自动化理想条件：

三个条件很难同时满足。三、准同期并列/29

电力系统自动化（一）电压幅值差/1等于零并列时：①频率②相角差③电压幅值不等则冲击电流最大值为：

—

发电机电压、电网电压有效值—发电机直轴次暂态电抗三、准同期并列/310

电力系统自动化三、准同期并列/4（一）电压幅值差/2图1-2准同期条件分析(a)(b)11

电力系统自动化并列时：①发电机频率等于电网频率；②发电机电压幅值等于电网电压幅值；③相角差不为零。则冲击电流的最大值为

—系统电压有效值

—

发电机交轴次暂态电抗三、准同期并列/5（二）合闸相角差/112

电力系统自动化三、准同期并列/6（二）合闸相角差/2图1-2准同期条件分析(a)(b)13

电力系统自动化1.频差、滑差、滑差周期频差：电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差，用表示：滑差周期:

它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组数据。图1-3滑差电压原理图三、准同期并列/7（三）频率不相等/114

电力系统自动化2.频率不相等对待并发电机组暂态过程的影响图1-4并列的同步过程分析三、准同期并列/8（三）频率不相等/215

电力系统自动化当发电机组与电网间进行有功功率交换时：发电机的电压超前电网电压时，发电机发出功率，则发电机将制动而减速。—“发电机状态”。落后时，发电机吸收功率，则发电机将加速。—“电动机状态”。三、准同期并列/9（三）频率不相等/316

电力系统自动化自同期并列：未加励磁电流的发电机升速到接近电网频率，不超过允许值，且加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器，接着立刻合上励磁开关，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。四、自同期并列/117

电力系统自动化优点：时间短；控制、操作简单缺点：冲击电流大自同期并列方法现已很少采用。四、自同期并列/218

电力系统自动化第二节准同期并列的基本原理19

电力系统自动化本节内容一、脉动电压二、自动准同期装置三、准同期并列合闸信号的控制20

电力系统自动化一、脉动电压/121

电力系统自动化一、脉动电压/222

电力系统自动化一、脉动电压/323

电力系统自动化一、脉动电压/424

电力系统自动化一、脉动电压/525

电力系统自动化

USw1sw2stTs1Ts2txGUU+w1sw2sUS图1-6UG=Ux时Us的波形

Ts1Ts2图1-7UG与Ux不等时Us的波形xGUU-一、脉动电压/626

电力系统自动化一、脉动电压/727

电力系统自动化一、脉动电压/828

电力系统自动化一、脉动电压/929

电力系统自动化二、自动准同期装置/130

电力系统自动化二、自动准同期装置/231

电力系统自动化自动准同期装置按自动化程度分为：（1）半自动准同期并列装置无频差调节和电压调节功能，只有合闸信号控制单元；待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整；当频率和电压都满足并列条件时，并列装置就会在合适的时刻发出合闸信号。二、自动准同期装置/332

电力系统自动化（2）自动准同期并列装置设置了频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元；待并发电机的频率或电压都由并列装置自动调节；当满足并列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号。二、自动准同期装置/433

电力系统自动化三、准同期并列合闸信号的控制/134

电力系统自动化三、准同期并列合闸信号的控制/235

电力系统自动化三、准同期并列合闸信号的控制/336

电力系统自动化三、准同期并列合闸信号的控制/337

电力系统自动化三、准同期并列合闸信号的控制/438

电力系统自动化第三节恒定越前时间并列装置39

电力系统自动化本节内容一、线性整步电压二、恒定越前时间三、滑差检测四、电压差检测五、合闸信号控制逻辑六、频差控制七、压差控制40

电力系统自动化脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电压幅值差、频率差和合闸相角差。在实际装置中，不能利用脉动电压检测并列条件。原因是其幅值与发电机电压和系统电压有关。41

电力系统自动化一、线性整步电压/142

电力系统自动化一、线性整步电压/243

电力系统自动化图1-12全波线性整步电压一、线性整步电压/344

电力系统自动化一、线性整步电压/445

电力系统自动化一、线性整步电压/546

电力系统自动化恒定越前时间部分是由R、C组成的比例－微分回路和电平检测器构成图1-13恒定越前时间部分二、恒定越前时间/147

电力系统自动化图1-14利用叠加原理求UR2示意图二、恒定越前时间/248

电力系统自动化二、恒定越前时间/349

电力系统自动化二、恒定越前时间/450

电力系统自动化图1-15恒定越前时间电平检测器原理示意图图1-16恒定越前相角电平检测器工作原理图二、恒定越前时间/551

电力系统自动化三、滑差检测/152

电力系统自动化三、滑差检测/253

电力系统自动化四、电压差检测54

电力系统自动化图1-17合闸控制逻辑框图并列装置的合闸控制逻辑框图可以表示为图1-17。五、合闸信号控制逻辑/155

电力系统自动化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。五、合闸信号控制逻辑/256

电力系统自动化六、频差控制/1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。待并发电机的频率低于电网频率，则要求发电机升速，发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。当频率差值较大时，发出的调节量相应大些。当频率差值小时，发出的调节量也就小些，以配合并列操作的工作。57

电力系统自动化频率差控制单元可由频率差方向测量环节和频率调整执行环节两部分组成。前者判别发电机电压和系统电压间频率的高低，作为发升速脉冲或减速脉冲的依据。后者按比例调节的要求，调整发电机组的转速。六、频差控制/258

电力系统自动化六、频差控制/359

电力系统自动化六、频差控制/460

电力系统自动化六、频差控制/5图1-20频差控制波形图

GUXUSLUtttttwp0o50增速减速61

电力系统自动化六、频差控制/662

电力系统自动化七、压差控制在并列操作过程中，自动调节待并发电机的电压，使电压差条件符合并列的要求。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。63

电力系统自动化第三节数字式并列装置64

电力系统自动化本节内容一、概述二、硬件电路三、软件65

电力系统自动化一、概述/1数字式并列装置由硬件部分和软件部分组成用大规模集成电路微处理器（CPU）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，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。66

电力系统自动化模拟式并列装置为简化电路，在一个滑差周期时间内，把滑差角速度假设为恒定。数字式并列装置可以克服这一假设的局限性，采用较为精确的公式，按照当时的变化规律，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和运行可靠性。一、概述/267

电力系统自动化

图1-21数字式并列装置硬件框图二、硬件电路/168

电力系统自动化（一）主机微处理器（CPU）是控制装置的核心。（二）输入、输出接口电路计算机控制系统中，输入、输出过程通道的信息不能直接与主机的总线相接，它必须由接口电路来完成信息传递的任务。（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、频率等状态量按要求送到接口电路进入主机。

二、硬件电路/269

电力系统自动化数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置

图1-22电压和频率测量(a)电压测量(b)频率测量二、硬件电路/370

电力系统自动化1．输入通道/1

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交流电压信号中提取电压幅值、频率和相角差等三种信息，作为并列操作的依据。（1）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，然后由A／D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效值。二、硬件电路/471

电力系统自动化1．输入通道/2（2）频率测量测量交流信号波形的周期T。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流电压的周期T。二、硬件电路/572

电力系统自动化图1-23相角差测量二、硬件电路/61．输入通道/2把电压互感器电压信号转换成同频、同相的方波。(3)相角差测量73

电力系统自动化自动并列装置的输出控制信号有：