同步发电机自动并列装置幻灯片.ppt

同步发电机自动并列装置第1页，共26页，编辑于2022年，星期五概述n电力系统并列操作的作用电力系统并列操作的作用n并列操作并列操作n发电机并列：未投入系统的空载发电机经调节满足并列条件后发电机并列：未投入系统的空载发电机经调节满足并列条件后经断路器操作投入系统参加并列运行的操作经断路器操作投入系统参加并列运行的操作n系统并列：已解列为两部分的系统经调节满足并列条件后经断路器进系统并列：已解列为两部分的系统经调节满足并列条件后经断路器进行的操作行的操作n同步发电机并列操作的基本要求同步发电机并列操作的基本要求n并列瞬间，冲击电流不应超过规定的允许值；并列瞬间，冲击电流不应超过规定的允许值；n并列后，发电机应能迅速进入同步运行，即暂态过程要短。并列后，发电机应能迅速进入同步运行，即暂态过程要短。第2页，共26页，编辑于2022年，星期五n自动并列装置的作用自动并列装置的作用n减轻运行人员的劳动强度减轻运行人员的劳动强度n提高运行的可靠性和稳定性提高运行的可靠性和稳定性n同步发电机并列操作的方法同步发电机并列操作的方法n准同步并列准同步并列手动准同步并列；自动准同步并列手动准同步并列；自动准同步并列优点：冲击电流小，并网后拉入同步快，不会引起系统电压降低优点：冲击电流小，并网后拉入同步快，不会引起系统电压降低n自同步并列自同步并列优点：并列速度快，但冲击电流大，要短时从系统吸收无功，会引起系统优点：并列速度快，但冲击电流大，要短时从系统吸收无功，会引起系统电压短时下降。很少应用。电压短时下降。很少应用。第3页，共26页，编辑于2022年，星期五n准同步并列条件准同步并列条件n准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件n待并发电机电压与系统电压的幅值相等待并发电机电压与系统电压的幅值相等;n待并发电机频率与系统频率相等待并发电机频率与系统频率相等;n断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零，即为零，即0。实际上，同时满足三个条件几乎是不可能的，事实上也没有实际上，同时满足三个条件几乎是不可能的，事实上也没有必要。必要。n准同期并列的实际条件分析准同期并列的实际条件分析Gi c h第4页，共26页，编辑于2022年，星期五产生的冲击电流为产生的冲击电流为n电压差允许值电压差允许值设设f G=f s,=0，UG US且且UG US冲击电流周期分量有效值为冲击电流周期分量有效值为IchU/Xd与与U成正比。一般冲击电流不允许超过机端短成正比。一般冲击电流不允许超过机端短路电流的路电流的1/101/20，因此，并列时要求电压差，因此，并列时要求电压差值不超过（值不超过（510）额定电压。）额定电压。n相角差允许值相角差允许值设设f G=f s,UG USU，0第5页，共26页，编辑于2022年，星期五相角差相角差（0180）越大，冲击电流越大；）越大，冲击电流越大；180时，出现最大值。为了保证发电机的安全，时，出现最大值。为了保证发电机的安全，应在应在接近接近0合闸。通常允许的合闸相角差不超合闸。通常允许的合闸相角差不超过过10，200MW及以上发电机不超过及以上发电机不超过2 4。n频率允许差频率允许差设设UG USU，f G f s,以以 作参考向量，则作参考向量，则 绕绕 以角速度以角速度GS旋转。旋转。GS逆时针旋逆时针旋转；转；GS顺时针旋转；顺时针旋转；从从 018 0360变化，电压差、冲击电流也从小大小变化。变化，电压差、冲击电流也从小大小变化。由于由于f G f s，系统并列时会产生振荡。系统并列时会产生振荡。计及非周期分量，冲击电流最大瞬时值为计及非周期分量，冲击电流最大瞬时值为第6页，共26页，编辑于2022年，星期五据运行经验，频率差不宜超过（据运行经验，频率差不宜超过（0.20.5）额）额定频率，即定频率，即0.10.25Hz。n准同期条件的实际条件为准同期条件的实际条件为n待并发电机电压与系统电压的幅值接近相等，待并发电机电压与系统电压的幅值接近相等，其电压差值不超过（其电压差值不超过（510）额定电压；）额定电压；n待并发电机电压与系统电压间的相角差在并列待并发电机电压与系统电压间的相角差在并列瞬间接近于零，相角差瞬间接近于零，相角差不应大于不应大于10；n待并发电机频率与系统频率接近相等，其频率待并发电机频率与系统频率接近相等，其频率差不宜超过（差不宜超过（0.20.5）额定频率。）额定频率。n合闸脉冲命令的发出合闸脉冲命令的发出发电机电压和频率与系统接近相等时，尽量使并列合发电机电压和频率与系统接近相等时，尽量使并列合第7页，共26页，编辑于2022年，星期五闸时（即断路器主触头闭合瞬间）相角差为闸时（即断路器主触头闭合瞬间）相角差为0。由。由于从合闸脉冲发出，到断路器主触头闭合，要经历于从合闸脉冲发出，到断路器主触头闭合，要经历一段时间，所以要求一段时间，所以要求提前发出合闸脉冲提前发出合闸脉冲，这一提前的时，这一提前的时间叫间叫“导前时间导前时间，用，用l e表示，应为发出合闸脉冲到表示，应为发出合闸脉冲到断路器主触头闭合时中间所有元件的动作之和。为使断路器主触头闭合时中间所有元件的动作之和。为使l e不随压差、频差变化，为固定数值，也就是说不随压差、频差变化，为固定数值，也就是说“恒定导前时间恒定导前时间。n自动准同步装置的功能自动准同步装置的功能n自动检测待并发电机与系统之间的压差、频差，满自动检测待并发电机与系统之间的压差、频差，满足准同步要求时，自动发出合闸脉冲，使断路器主足准同步要求时，自动发出合闸脉冲，使断路器主触头闭合瞬间）相角差为触头闭合瞬间）相角差为0。第8页，共26页，编辑于2022年，星期五n压差或频差不满足要求时，能自动闭锁合闸脉冲，同压差或频差不满足要求时，能自动闭锁合闸脉冲，同时检测压差和频差的方向进行调整，加快并列过程。时检测压差和频差的方向进行调整，加快并列过程。整步电压整步电压包含同步条件信息的电压包含同步条件信息的电压n正弦整步电压正弦整步电压设设u G U G ms i n G t，u s U s ms i n s t则滑差电压（发电机并列前，并列断路器两端电压）则滑差电压（发电机并列前，并列断路器两端电压）u du Gu s U G ms i n G t U s ms i n s t若若U G mU s m U m，则则第9页，共26页，编辑于2022年，星期五u dU m（s i n G t s i n s t）=2U m s i n(G s)t/2 c o s(G s)t/2是一个幅值随是一个幅值随s i n(G s)t/2变化，频率变化，频率为（为（G s)/2的交变电压。的交变电压。n正弦整步电压正弦整步电压u s y：滑差电压的正半包络线滑差电压的正半包络线 u s y=2U m|s i n(G s)t/2|=2U m|s i n(d t/2)|=2U m|s i n /2|滑差周期滑差周期T d=2/|d|=1/|f G f s|=1/|f d|特点：特点：n整步电压周期与频差绝对值成反比，反映频差大小；整步电压周期与频差绝对值成反比，反映频差大小；第10页，共26页，编辑于2022年，星期五n整步电压最低点反映电压差的大小；整步电压最低点反映电压差的大小；n 0时，整步电压出现最小值；时，整步电压出现最小值；180整步电压出整步电压出现最大值，整步电压的大小反映了相角差大小。现最大值，整步电压的大小反映了相角差大小。第11页，共26页，编辑于2022年，星期五线性整步电压第12页，共26页，编辑于2022年，星期五特点：特点：n 0时，时，u s y出现最大出现最大值；值；180整步电压出整步电压出现最小值，现最小值，u s y的大小反的大小反映了相角差大小。映了相角差大小。nu s y的斜率与频差绝对的斜率与频差绝对值成正比，反映了频差值成正比，反映了频差的大小。的大小。n线性整步电压的电压波线性整步电压的电压波形、顶值电压与形、顶值电压与u s、u G幅值无关，不包含电压差幅值无关，不包含电压差信息。信息。第13页，共26页，编辑于2022年，星期五ZZQ-5装置整体介绍第14页，共26页，编辑于2022年，星期五微机自动并列装置n概述概述n模拟型缺点：模拟型缺点：n一个滑差周期检测一次，有时并列过程太长一个滑差周期检测一次，有时并列过程太长n恒定导前时间内滑差是不变的常数，即匀速准则，可能引起较大恒定导前时间内滑差是不变的常数，即匀速准则，可能引起较大的冲击电流。的冲击电流。n参数保护导致误差大，影响系统运行的可靠性参数保护导致误差大，影响系统运行的可靠性n微机型：微机型：n高速运算和逻辑判断能力，可以每周（高速运算和逻辑判断能力，可以每周（0.02s)计算一次；计算一次；n可以采用较为精确的计算公式，考虑可以采用较为精确的计算公式，考虑加速运动；加速运动；n并列速度快，装置技术性能好。并列速度快，装置技术性能好。n实现自检功能，提高装置的可靠性。实现自检功能，提高装置的可靠性。第15页，共26页，编辑于2022年，星期五n微机自动准同步装置同步条件的检测原理微机自动准同步装置同步条件的检测原理n电压检测电压检测交流电压变送器把交流电压交流电压变送器把交流电压u变成直流变成直流U，经经A/D送入送入c p u变为对应的数字量变为对应的数字量DG、DS。设允许电压偏差设允许电压偏差USET对应的数字量为对应的数字量为DU,当当|DSDG|DU时，不允许合闸信号输出；时，不允许合闸信号输出；否则允许合闸信号输出。否则允许合闸信号输出。DS DG输出升压输出升压信号，信号，DS DG输出降压信号。输出降压信号。第16页，共26页，编辑于2022年，星期五n频率测量频率测量交流信号转换成方波，经二分频后进入可交流信号转换成方波，经二分频后进入可编程定时器计数，交流信号频率为编程定时器计数，交流信号频率为f=f c/N。把频率差的绝对值和允许的频差进行比把频率差的绝对值和允许的频差进行比较，作出是否允许并列的判断。按发电机较，作出是否允许并列的判断。按发电机频率高于或低于系统频率输出减速或增速频率高于或低于系统频率输出减速或增速信号（在信号（在0180区间内按频差大小调区间内按频差大小调节）。节）。第17页，共26页，编辑于2022年，星期五n导前时间检测导前时间检测n相角差测量相角差测量第18页，共26页，编辑于2022年，星期五矩形波的宽度矩形波的宽度i与相角与相角差差i对应。（系统电压对应。（系统电压方波的宽度方波的宽度s为已知）为已知）i=(i/s)（i i 1，0 且且2i l e,则继续进行下一点运算，直到满则继续进行下一点运算，直到满足条件为止。足条件为止。第20页，共26页，编辑于2022年，星期五n微机自动准同步装置的构成微机自动准同步装置的构成第21页，共26页，编辑于2022年，星期五n单片机系统单片机系统包括微处理器包括微处理器c p u、EPROM、E2PROM、RAM、定时定时器及输入输出接口（可编程并行接口）。整定值存放在器及输入输出接口（可编程并行接口）。整定值存放在E2PROM中。中。C p u 执行执行EPROM中的程序，对数据采集中的程序，对数据采集系统输入至系统输入至RAM的原始数据分析处理，完成各种保护的原始数据分析处理，完成各种保护功能。功能。n频差、相角差鉴别电路频差、相角差鉴别电路n鉴别频差是否符合准同步并列条件，并作为发鉴别频差是否符合准同步并列条件，并作为发电机调速的依据；电机调速的依据；n计算理想导前合闸角，不断搜索相角差等于合计算理想导前合闸角，不断搜索相角差等于合闸角的时机，发出合闸命令，使待并发电机正闸角的时机，发出合闸命令，使待并发电机正好在好在 0时并入系统。时并入系统。第22页，共26页，编辑于2022年，星期五n电压差鉴别电路电压差鉴别电路整定压差和鉴别电压差的大小、极性，对整定压差和鉴别电压差的大小、极性，对励磁调节器进行均压控制。励磁调节器进行均压控制。n输入电路输入电路并列点两侧的电压和开关量信号（并列点并列点两侧的电压和开关量信号（并列点选择、断路器辅助触点（实测断路器合闸选择、断路器辅助触点（实测断路器合闸时间）、远方复位信号、面板的按键和拨时间）、远方复位信号、面板的按键和拨轮开关）。轮开关）。n输出电路输出电路n控制类：均频、均压、合闸。控制类：均频、均压、合闸。n信号类：指示装置异常及电源消失报警。信号类：指示装置异常及电源消失报警。第23页，共26页，编辑于2022年，星期五n录波类：对反映同步过程的电量如脉动电压和录波类：对反映同步过程的电量如脉动电压和合闸接触器触点进行录波。合闸接触器触点进行录波。n显示类：监视装置工况、实时参数、整定值及显示类：监视装置工况、实时参数、整定值及异常情况等提示信息如整步表。异常情况等提示信息如整步表。n电源电源n试验装置：对同步装置进行全面的试验及试验装置：对同步装置进行全面的试验及检查。检查。第24页，共26页，编辑于2022年，星期五第25页，共26页，编辑于2022年，星期五特点：特点：n分析发电机并网前的运动规律，测量断路器合闸回分析发电机并网前的运动规律，测量断路器合闸回路的动作时间，确保在相角差为零时并网。路的动作时间，确保在相角差为零时并网。n进行理想合闸角的预测，确保捕获第一次出现相角差进行理想合闸角的预测，确保捕获第一次出现相角差为为0的时机。的时机。n快速、平稳的均压、均频。快速、平稳的均压、均频。n软件的多重闭锁和硬件超常的冗余设计，可靠性高。软件的多重闭锁和硬件超常的冗余设计，可靠性高。第26页，共26页，编辑于2022年，星期五