电力系统自动化 4第一章发电机自动并列.ppt

1、电力系统自动化 Automation of Power System,电子信息学院 电气工程教研室,同步发电机的自动并列,第一节 概述,=基本知识点= 发电机模型 并列的基本概念 准同期并列,一、并列操作的意义 电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为 式中: 电压幅值 电压的角速度 初相角,（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不超过倍的额定电流。 （2）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。 方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。,二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压UG，调节的状态参数使之符合并

2、列条件。 图准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路,一、发电机模型,二、并列的基本概念,1 概念 使uG与ux满足一定条件后合断路器，并联运行 2 目的：负荷波动；系统事故 3 原则：冲击电流小；暂态过程短 4 方法： 准同期并列：If合闸暂态同步 自同期并列：无IfUN合闸加If暂态同步,准同期并列：,过程： 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。 优点：是冲击电流小； 不足：并列时间较长且操作复杂。,自同期并列：,过程： 将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给

3、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。 优点：并列时间短且操作简单 不足：从系统中吸收无功而造成系统电压下降，产生冲击电流。,三、准同期并列,1 并列条件推导 （1） 基本条件,（2）一般向量推广,（3）理想并列条件， 幅值相等：UG=UX 频率相等：G=X（=2f） 相角相等：e=0（G=X）,2 并列条件分析 （1）UGUX，fG=fX，e=0 （2）UG=UX，fGfX，e=0 （3）UG=UX，fG=fX，e0,（1）UGUX，fG=fX，e=0,当UGUsys去磁，并列后立即带无功负荷；当UGUsys助磁，并列后立即从系统吸收无功功率。如果U很

4、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。,（2）UG=UX，fGfX，e=0 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。允许频率差范围为额定频率的0.2%0.5%,0.10.25Hz,（3）UG=UX，fG=fX，e0 如果很大，Iim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。同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5。,发电机准同步并列的实际条件： (1)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

5、%10%。 (2)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。 (3)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%。,复习与思考,1. 并列的方法有哪两种？如何定义？各有何特点？ 2. 准同步并列的条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？ 3. 为什么要在=0之前提前发合闸脉冲？ 4. 自动准同步装置的任务是什么？,第二节 准同期并列的基本原理,=基本知识点= 脉动电压 准同期并列条件 合闸条件的计算 准同期并列装置,一、脉动电压,1 电网电压与发电机电压幅值相等的情形,其中， uS的周期Tu2/G，US的周期TS2/

6、S 。,2 电网电压与发电机电压幅值不等,3 对比分析,二、利用压差检测准同期并列条件,从理论上讲，按上述条件可以实现准同期并列，考虑到工程实际，具体问题需要处理（tC，tQF），并且S与e的计算不是独立的。,三、合闸条件的计算,1 越前时间tYJ tYJ =tC+ tQF,2 允许滑差sy,3 合闸条件计算过程,Step 1：计算Usmin，如果UsminUSy转Step 2；否则调整G来改变UG Step 2：sy的计算 Step 3：如果ssy继续Step 4；否则调整G来改变G，s=G-X Step 4：e的计算： e=tYJs Step5：eey合闸；否则调整G来改变G，从而e,四、

7、准同期并列装置,1全自动准同期并列 （1）频差控制单元：调节发电机转速，从而改变频差； （2）压差控制单元：调节发电机励磁，从而改变压差； （3）合闸信号控制单元：选择合适合闸时间,2 半自动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：自动,3 手动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：手动,第三节 自动准同期并列控制,=基本知识点= 线性整步电压 检测原理及装置,一、线性整步电压,1 形成电路 （1）整形电路：将正弦波转化为方波； （2）相敏电路：相等于与门，UG与UX同相时输出1，不同时输出0； （3）滤波电路：平滑Uy的波形；,UG与UX的对比分析,

8、UG,UX,e =0,e =90,UG,UX,2 特点 （1）分段线性：0,与-,0； （2）与发电机电压和系统电压的幅值无关；,3 解析式,4波形,（1）uzb最大值E对应=0或360，最小值对应=180。所以线性整步电压包含了相角差信息量。 （2）uzb波形和顶值电压与uG、usys 的幅值无关，不包含压差信息量。 （3）uzb的斜率与fs成正比，包含了频差信息量。,二、检测,1 恒定越前时间 （1）检测电路 （2）动作原理 输入Usl中间输出UR2输出tYJ，动作,（3）相关计算 UR2的计算（叠加原理）,tYJ的计算,2 恒定越前相角（滑差s） （1）检测装置（类似时间装置） （2）检

9、测原理 （3）tA的计算,3 压差检测 对UG与UX进行比较 当|UG-UX|UsY发运行信号； 否则调节励磁,复习与思考,1.何谓整步电压？ 2.说明全波线性整步电压的特点 3.说明频差大小检查的方法及原理。,第四节 数字式并列装置,=基本知识点= 数字式并列装置主要特点 数字式并列装置的硬件电路 数字式并列装置的软件电路,一、模拟式并列装置的不足,二、数字式并列装置定义及主要特点 定义：借助于微处理器的高速处理信息能力，利用编制的程序，在硬件配合下实现发电机并列操作。 主要特点：由于利用微处理器具有高速运算功能和逻辑判断能力，使对机组的调节更加快速，更加精确，在频差满足要求后，随时,三、数

10、字式并列装置 （一）硬件电路 主机、输入、输出接口和输入、输出过程通道 1.主机 CPU和存贮器（RAM、ROM）一起称为主机。变量存放在RAM内，固定的参数和设定值确定理想导前相角，使合闸瞬间冲击电流,以及编制的程序，则固化存放在ROM内。断路器合闸时间、频率差和电压差允许值、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，存放在EPROM中。 2.输入、输出接口电路 完成信息传递任务 3.输入、输出过程通道,A.输入通道 并列装置在现场工作输入信息有： 1）状态量输入。并列点两侧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， 2）并列点数字量。如tad ，s.set ， 等， 3）工作状态及复位按钮。,B.输出通道 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； 并列断路器合闸脉冲控制信号。,（一）人-机联系 用于程序调试、设置或修改参数。显示并列过程主要变量。 常用的设备有：键盘、按钮、显示器 、数码显示 （二）数