12同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列h2

1、第一章第一章 同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列的條件和原則1. 準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析準(zhǔn)同期自動(dòng)并列的分析2. 準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理準(zhǔn)同期自動(dòng)并列裝置的實(shí)現(xiàn)原理3. 頻差壓差調(diào)節(jié)的方法數(shù)字型并列裝置頻差壓差調(diào)節(jié)的方法數(shù)字型并列裝置4. 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 電路示意圖 G G U X U DL 第一節(jié) 概 述 一 并列操作的意義 一臺(tái)發(fā)電機(jī)組在未投入系統(tǒng)運(yùn)行之前，它的電壓與并列 母線電壓的狀態(tài)量往往不等，須對(duì)待并發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適 當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使之符合并

2、列條件, 并將斷路器DL合閘作并 網(wǎng)運(yùn)行的一系列操作稱(chēng)為并列操作。 G U x U 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 并列操作的重要性并列操作的重要性: 操作頻繁操作頻繁 (2) 不恰當(dāng)操作后果嚴(yán)重（大型機(jī)組）不恰當(dāng)操作后果嚴(yán)重（大型機(jī)組） 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 1 母線電壓的狀態(tài)量 母線電壓瞬時(shí)值: ftUtUu mm 2sinsin 幅值 頻率 相角 斷路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小、其瞬時(shí) 最大值一般不超過(guò)l一2倍的額定電流。 發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行 狀態(tài)其暫態(tài)過(guò)程要短，以減小對(duì)電力系統(tǒng)的 擾動(dòng)

3、。 2 2 同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)應(yīng)遵循的原則同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)應(yīng)遵循的原則： G G U X U DL 自同期 準(zhǔn)同期 3 3 并列方法并列方法 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 自同期并列 自同期并列操作自同期并列操作是將一臺(tái)未加勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)組升速 到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻率不超過(guò)允許值，且機(jī)組 的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并列斷路 器DL，接著立刻合上勵(lì)磁開(kāi)關(guān)KE，給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流， 在發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)逐漸增長(zhǎng)的過(guò)程中，由電力系統(tǒng)將并列 的發(fā)電機(jī)組拉入同步運(yùn)行。 KE UE X U DL G Xx G U System 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 S

4、E G E U QFX X X U 發(fā)電機(jī)的并列方法發(fā)電機(jī)的并列方法 準(zhǔn)同期并列：嚴(yán)格按照發(fā)電機(jī)理想并列條件進(jìn)行并列。準(zhǔn)同期并列：嚴(yán)格按照發(fā)電機(jī)理想并列條件進(jìn)行并列。 1.自同期并列：自同期并列： 發(fā)電機(jī)事先發(fā)電機(jī)事先未經(jīng)未經(jīng)勵(lì)磁。將轉(zhuǎn)子提到接近同步轉(zhuǎn)速。勵(lì)磁。將轉(zhuǎn)子提到接近同步轉(zhuǎn)速。 此法適用于小型機(jī)。此法適用于小型機(jī)。 優(yōu)點(diǎn)：快速、方便；控制簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：快速、方便；控制簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：沖擊電流大；缺點(diǎn)：沖擊電流大； 引起系統(tǒng)電壓突降；應(yīng)用受限。引起系統(tǒng)電壓突降；應(yīng)用受限。 Xd X h XX U I 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 引起沖擊電流；引起沖擊電流； 發(fā)電機(jī)母線電壓瞬時(shí)

5、下降對(duì)其它用電設(shè)備發(fā)電機(jī)母線電壓瞬時(shí)下降對(duì)其它用電設(shè)備 的正常工作將產(chǎn)生影響。的正常工作將產(chǎn)生影響。 三缺點(diǎn)： Xd X h XX U I d Xd X G X XX U U 控制操作非常簡(jiǎn)單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、控制操作非常簡(jiǎn)單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、 頻率波動(dòng)較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可頻率波動(dòng)較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可 以迅速把備用機(jī)組投入電網(wǎng)運(yùn)行。以迅速把備用機(jī)組投入電網(wǎng)運(yùn)行。 二優(yōu)點(diǎn)： 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 發(fā)電機(jī)G電壓 系統(tǒng)電壓 兩者的電壓差稱(chēng)為滑差電壓 二、準(zhǔn)同期并列 v發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件的分析發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件的分析 X U A B G U QF

6、0 S U G U X U G X e QF S U X U G U X X G X G E X E )sin( 1 tUU GmGG )sin( 2 tUU XmXX )sin()sin( 21 tUtUUUU XmXGmGXGS 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 發(fā)電機(jī)并列的理想條件發(fā)電機(jī)并列的理想條件 0 e xG xG ff UU 并列斷路器兩側(cè)電源電壓的三個(gè)狀態(tài)量全部相等。 1 2 3 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列的實(shí)用條件：發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列的實(shí)用條件： (1)待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓幅值接近相等，電壓差待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓幅值接近相等，電壓差

7、不應(yīng)超過(guò)額定電壓的不應(yīng)超過(guò)額定電壓的5%10%。 (2)在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電 壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于5。 (3)待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的頻率應(yīng)接近相等，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的頻率應(yīng)接近相等， 頻率差不應(yīng)超過(guò)額定頻率的頻率差不應(yīng)超過(guò)額定頻率的0.2%0.5%。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 電壓幅值差 設(shè) ，頻率與相角相等。 此時(shí)沖擊電流 ，主要為無(wú)功分量無(wú)功分量。 最大值 相角差 設(shè) ，頻率與電壓相等。 此時(shí)沖擊電流 ， 較小時(shí)，主要為有功分量有功分量。 發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理

8、想條件所引起的后果 mXmG UU xd mXmG h XX UU I hhm Ii 28 . 1 00XG 2 sin 2 e xq q h XX E I e 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果發(fā)電機(jī)并列時(shí)偏離理想條件所引起的后果 (一) 電壓幅值差 0 e XG XG ff UU hhm Xd XG h Ii XX UU I 28 . 1 沖擊電流的有效值: 沖擊電流最大瞬時(shí)值: G U x U h I 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 （二） 合閘相角差 0 e XG XG ff UU hhm e Xq q e Xq G h Ii

9、XX E XX U I 28 . 1 2 sin 2 2 sin 2 e G U x U S U h I 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 （三） 頻率不相等 SS S XG Ss e G S G XG Gs XGXG Gs XXGGs f T tUu U t UtUU ttUu tUtUu 21 2 cos 2 sin2 2 sin2 2 sin2 2 cos 2 sin2 0 sinsin 21 21 滑差角頻率 滑差頻率 脈動(dòng)周期 脈動(dòng)電壓脈動(dòng)電壓: : 假定: 脈動(dòng)電壓的幅值脈動(dòng)電壓的幅值: : Us us Ts t X U s U G U 2 t X1 t G e XGXG

10、 ffUU, 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 頻率差頻率差脈動(dòng)電壓的表現(xiàn)形式脈動(dòng)電壓的表現(xiàn)形式 設(shè)設(shè) ，電壓的幅值相等。，電壓的幅值相等。 脈動(dòng)電壓 XG 2sincos 22 GxGx smG uUtt 脈動(dòng)電壓幅值 S U cos 2 Gx ss uUt 滑差頻率 脈動(dòng)周期 SXGS f2 SS S f T 21 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 脈動(dòng)電壓脈動(dòng)電壓 相量圖 波形圖 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 并列的同步過(guò)程 ab, GX , 減速 b點(diǎn), G=X b a o, GX , 減速 o c, GsY ssY usL t -Uzd t 放大器輸

11、 入電壓 t 放大器輸 出電壓 t uh t 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 由于線性整步電壓中不載有并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值的信息，所以它 就無(wú)法作為電壓差的檢測(cè)。 3 電壓差檢測(cè) zdAB zdAB zdABD UU UU UUU D點(diǎn)電位為正, 發(fā)閉鎖信號(hào) D點(diǎn)電位為負(fù), 發(fā)合閘信號(hào) 電平檢測(cè) ux uG D UAB Uzd Ux UG A B + 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 自動(dòng)并列裝置的基本原理自動(dòng)并列裝置的基本原理 （二）頻差檢測(cè) 都要受到限制。 可采用電壓頻率測(cè)量法（ ） 求得。 （三）電壓差檢測(cè) a、直接讀入法：采用交流采樣 A/D CPU b、直接比較法

12、：例圖2-25（b） 、 si N f f C t si / 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 第四節(jié)第四節(jié) 頻率差與電壓差的調(diào)整頻率差與電壓差的調(diào)整 v 頻率差控制頻率差控制 頻率差檢測(cè) ZXG fff ZXG fff 發(fā)調(diào)速脈沖， 不進(jìn)行越前時(shí)間 合閘控制計(jì)算。 不發(fā)調(diào)速脈沖， 進(jìn)行越前時(shí)間合 閘控制計(jì)算。 XG ff XG ff 輸出減速脈沖信號(hào) 輸出加速脈沖信號(hào) 調(diào)節(jié)量控制 v電壓差調(diào)整電壓差調(diào)整 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 頻率差控制單元的任務(wù)是將待并發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整到接近于電網(wǎng)頻 率，使頻率差趨向并列條件允許的范圍，以促成并列的實(shí)現(xiàn)。如果 待并發(fā)電機(jī)的頻率

13、低于電網(wǎng)頻率，則要求發(fā)電機(jī)升速，發(fā)升速脈沖。 反之，應(yīng)發(fā)減速脈沖。 頻率差控制 頻率差控制單元 頻率差方向測(cè)量環(huán)節(jié) 頻率調(diào)整執(zhí)行環(huán)節(jié) v相位差鑒別法 v邏輯判別法 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 1 相位差鑒別法 fGfx uG ux uG ux2 ux1 一 頻率差方向測(cè)量環(huán)節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 S1 S2D2 D1 與門(mén)A1 與門(mén)A2 usL1 usL2 降速 升速 SG1 SG2 usL2usL1 t D2 and SG1 能同時(shí)出現(xiàn) 高電平 A2發(fā)出升 速脈沖 fG0s0ee 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 UG UX t t UG U

14、G UX UX t t t t 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 倒相微分 與門(mén) 雙穩(wěn) 倒相微分 與門(mén) UX UG UG UX 降速 升速 UG UG UX UX t t t t 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 二 頻率調(diào)整執(zhí)行環(huán)節(jié) 倒相微分 與門(mén) 電平檢測(cè)脈沖形成 與 門(mén) 雙穩(wěn) 與 門(mén) 倒相微分 與門(mén) UX UG UG UX 降速 脈沖 升速 脈沖 脈沖 展寬 減速 繼電器 脈沖 展寬 升速 繼電器 USL UsL - 0 t t 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 第五節(jié)第五節(jié) 微機(jī)型并列裝置的組成微機(jī)型并列裝置的組成 v 概述概述 v 硬件電路硬件電路 v

15、軟件軟件 主機(jī) 輸入/輸出 過(guò)程通道 人機(jī) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 輸入輸出接口電路 主機(jī) 第五節(jié) 數(shù)字型并列裝置組成 CPU RAM 定時(shí)/ 計(jì)數(shù) A/D ROM 接口 I/O 并 行 接 口 顯示 鍵盤(pán) 調(diào)速 調(diào)壓 合閘 電壓 變換 ux uG / 輸入通道 輸出通道 一 硬件電路 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 交流電壓幅值測(cè)量 頻率測(cè)量 相角差測(cè)量 主機(jī) 輸入輸出接口電路 輸出通道 輸入通道 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 A/D 交流電壓 變送器 CPU u 交流電壓幅值測(cè)量 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 降壓濾波整型二分頻定時(shí)記數(shù) CPU 頻率測(cè)量 N f fN f T c c 1 U t U t 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 異 或 門(mén) 電壓變換整形方波 電壓變換整形方波 定時(shí)/ 計(jì)數(shù) CPU ux uG 相角差測(cè)量 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 二軟件部分 電壓檢測(cè) 頻率檢測(cè) 越前時(shí)間檢測(cè) Gx Gx UGx UGx DD DD DDD DDD 合閘信號(hào) 升壓信號(hào) 降壓信號(hào) x i x i i x i i 221 1 ii ii x iii si DC si DCs