第一章发电机自动并列03577.ppt

1、电力系统自动化 Automation of Power System,杭州电子科技大学 自动化学院,第1章 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、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。

2、 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）UGU

3、X，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

4、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%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

5、 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/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

6、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、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）

7、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,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）

8、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：

9、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

10、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）数字式并列装置的软件,本节小结：从uG、usys的电压波形中采集两并列电源间的相角差、频率差fs等信息，数字式准同期并列装置充分发挥了微处理器高速运算能力且性能稳定，因而具有显著优点。,作业与思考： 1.模拟式并列装置存在的主要问题是什么？ 2.数字式并列装置的定义及主要特点是什么？ 3.自动准同步装置主要输入信号和输出信号？,