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1、发电机自动并列第1页，本讲稿共54页第第1章章 同步发电机的自动并列同步发电机的自动并列第2页，本讲稿共54页第一节第一节 概述概述=基本知识点基本知识点=n发电机模型发电机模型 n并列的基本概念并列的基本概念 n准同期并列准同期并列 第3页，本讲稿共54页一、发电机模型一、发电机模型 IGUGEqXd等效电路等效电路向量图向量图第4页，本讲稿共54页第5页，本讲稿共54页二、并列的基本概念二、并列的基本概念 1 概念概念 使使uG与与ux满足一定条件后合断路器，并联运行满足一定条件后合断路器，并联运行2 目的：目的：负荷波动；负荷波动；系统事故系统事故3 原则：原则：冲击电流小；冲击电流小；
2、暂态过程短暂态过程短4 方法：方法：n准同期并列：准同期并列：If合闸合闸暂态暂态同步同步n自同期并列：无自同期并列：无IfUN合闸合闸加加If暂态暂态同步同步 第6页，本讲稿共54页准同期并列：准同期并列：n过程：过程：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的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、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，完成频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。并列操作。n优点：是冲击电流小；优点：是冲击电流小；n不足：并列时间较长且操作复杂。不足：并列时间较
3、长且操作复杂。第7页，本讲稿共54页自同期并列：自同期并列：过程：过程：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随将未加励磁、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。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，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。产生冲击电流。第8页，本讲稿共54页三、准同期并列三、准同期并列 1 并列条件推导并列条件推导（1）基本条件基本条件第9页，本
4、讲稿共54页（2）一般向量推广）一般向量推广 0120Um0第10页，本讲稿共54页（3）理想并列条件，）理想并列条件，n幅值相等：幅值相等：UG=UXn频率相等：频率相等：G=X（=2f）n相角相等：相角相等：e=0（G=X）第11页，本讲稿共54页2 并列条件分析并列条件分析（1）UGUX，fG=fX，e=0（2）UG=UX，fGfX，e=0（3）UG=UX，fG=fX，e0第12页，本讲稿共54页（1）UGUX，fG=fX，e=0 当当UGUsys去磁，并列后立即带无功负荷；当去磁，并列后立即带无功负荷；当UGUsys助磁，助磁，并列后立即从系统吸收无功功率。如果并列后立即从系统吸收无功
5、功率。如果U很大，则很大，则Iim过大过大时，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。力的作用下受损。第13页，本讲稿共54页（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）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，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造成并列不成功。允许频率差范围为额定
6、频率的0.2%0.5%,0.10.25Hz第14页，本讲稿共54页（3）UG=UX，fG=fX，e0 如果如果很大，很大，Iim很大，其有功分量电流在很大，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。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同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去5。第15页，本讲稿共54页发电机准同步并列的实际条件：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
7、相位在断路器合闸瞬间，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差不应超过额定频率的0.2%0.5%。第16页，本讲稿共54页复习与思考复习与思考1.并列的方法有哪两种？如何定义？各有何特点？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？什么后果？3.为什么要在为什么要在=0之前提前发合闸脉冲？之前提前发合闸脉冲？4.自动准同步装置的
8、任务是什么？自动准同步装置的任务是什么？第17页，本讲稿共54页第二节第二节 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理=基本知识点基本知识点=n脉动电压脉动电压 n准同期并列条件准同期并列条件 n合闸条件的计算合闸条件的计算 n准同期并列装置准同期并列装置 第18页，本讲稿共54页一、脉动电压一、脉动电压1 电网电压与发电机电压幅值相等的情形电网电压与发电机电压幅值相等的情形 第19页，本讲稿共54页其中，其中，uS的周期的周期Tu2/G，US的周期的周期TS2/S。第20页，本讲稿共54页第21页，本讲稿共54页2 电网电压与发电机电压幅值不等电网电压与发电机电压幅值不等 第22页，本讲稿共
9、54页3 对比分析对比分析 USTSUG=UXUSTSUGUXUG+UX|UG+UX|第23页，本讲稿共54页二、利用压差检测准同期并列条件二、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（程实际，具体问题需要处理（tC，tQF），并且），并且S与与e的计算的计算不是独立的。不是独立的。计计算算值值判断条件判断条件理想条件理想条件Usmin=|UG-UX|UsminUSyUS=0s=2fsssyS=0t=tYJe=tYJse=0第24页，本讲稿共54页三、合闸条件的计算三、合闸条件的计算
10、 1 越前时间越前时间tYJ tYJ=tC+tQF自动装置自动装置断路器断路器第25页，本讲稿共54页2 允许滑差允许滑差sy 第26页，本讲稿共54页3 合闸条件计算过程合闸条件计算过程Step 1：计算计算Usmin，如果，如果UsminUSy转转Step 2；否则调整；否则调整G来改变来改变UGStep 2：sy的计算的计算Step 3：如果如果ssy继续继续Step 4；否则调整；否则调整G来改变来改变G，s=G-XStep 4：e的计算：的计算：e=tYJsStep5：eey合闸；否则调整合闸；否则调整G来改变来改变G，从而，从而e 第27页，本讲稿共54页四、准同期并列装置四、准同
11、期并列装置 1全全自动准同期并列自动准同期并列（1）频差控制单元：调节发电机转速，从而改变频差；）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；）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）合闸信号控制单元：选择合适合闸时间第28页，本讲稿共54页2 半自动准同期并列半自动准同期并列（1）调压：手动）调压：手动（2）调频：手动）调频：手动（3）合闸：自动）合闸：自动第29页，本讲稿共54页3 手动准同期并列手动准同期并列（1）调压：手动）调压：手动（2）调频：手动）调频：手动（3）合闸：手动）合闸：手动第
12、30页，本讲稿共54页第三节第三节 自动准同期并列控制自动准同期并列控制=基本知识点基本知识点=n线性整步电压线性整步电压 n检测原理及装置检测原理及装置第31页，本讲稿共54页一、线性整步电压一、线性整步电压1 形成电路形成电路（1）整形电路：将正弦波转化为方波；）整形电路：将正弦波转化为方波；（2）相敏电路：相等于与门，）相敏电路：相等于与门，UG与与UX同相时输出同相时输出1，不同时输出，不同时输出0；（3）滤波电路：平滑）滤波电路：平滑Uy的波形；的波形；第32页，本讲稿共54页UG与与UX的对比分析的对比分析U UGGU UX X e=0e=0 e=90e=90 e=180e=180
13、 e=270e=270第33页，本讲稿共54页U UGGU UX X第34页，本讲稿共54页2 特点特点（1）分段线性：）分段线性：0,与与-,0；（2）与发电机电压和系统电压的幅值无关；）与发电机电压和系统电压的幅值无关；第35页，本讲稿共54页3 解析式解析式第36页，本讲稿共54页U UGGU UX X4波形波形第37页，本讲稿共54页（1）uzb最大值最大值E对应对应=0或或360，最小值对应，最小值对应=180。所以线性整步电压包含了相角差信息。所以线性整步电压包含了相角差信息量。量。（2）uzb波形和顶值电压与波形和顶值电压与uG、usys 的幅值无关，不的幅值无关，不包含压差信息
14、量。包含压差信息量。（3）uzb的斜率与的斜率与fs成正比，包含了频差信息量。成正比，包含了频差信息量。第38页，本讲稿共54页二、检测二、检测 1 恒定越前时间恒定越前时间（1）检测电路）检测电路（2）动作原理）动作原理输入输入Usl中间输出中间输出UR2输出输出tYJ，动作，动作第39页，本讲稿共54页（3）相关计算）相关计算 UR2的计算（叠加原理）的计算（叠加原理）第40页，本讲稿共54页tYJ的计算的计算第41页，本讲稿共54页2 恒定越前相角（滑差恒定越前相角（滑差s）（1）检测装置（类似时间装置）检测装置（类似时间装置）（2）检测原理）检测原理（3）tA的计算的计算 第42页，本
15、讲稿共54页3 压差检测压差检测 对对UG与与UX进行比较进行比较当当|UG-UX|UsY发运行信号；发运行信号；否则调节励磁否则调节励磁第43页，本讲稿共54页复习与思考复习与思考1.何谓整步电压？何谓整步电压？2.说明全波线性整步电压的特点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。说明频差大小检查的方法及原理。第44页，本讲稿共54页第四节第四节 数字式并列装置数字式并列装置=基本知识点基本知识点=数字式并列装置主要特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硬件电路数字式并列装置的软件电路数字式并列装置的软件电路第45页，本讲稿共54页一、模拟式并
16、列装置的不足一、模拟式并列装置的不足第46页，本讲稿共54页n二、数字式并列装置定义及主要特点二、数字式并列装置定义及主要特点n定义：借助于微处理器的高速处理信息定义：借助于微处理器的高速处理信息能力，利用编制的程序，在硬件配合下能力，利用编制的程序，在硬件配合下实现发电机并列操作。实现发电机并列操作。n主要特点：由于利用微处理器具有高速主要特点：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，在频差满足调节更加快速，更加精确，在频差满足要求后，随时要求后，随时第47页，本讲稿共54页三、数字式并列装置三、数字式并列装置（一）
17、硬件电路（一）硬件电路主机、输入、输出接口和输入、输出过程通道主机、输入、输出接口和输入、输出过程通道 1.主机主机CPU和存贮器（和存贮器（RAM、ROM）一起称为主机。变）一起称为主机。变量存放在量存放在RAM内，固定的参数和设定值内，固定的参数和设定值确定理想确定理想导前相角，使合闸瞬间冲击电流导前相角，使合闸瞬间冲击电流第48页，本讲稿共54页以及编制的程序，则固化存放在以及编制的程序，则固化存放在ROM内。断路器内。断路器合闸时间、频率差和电压差允许值、转差角加合闸时间、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速度计算系数、频率和电压控制调节的脉冲宽度等
18、，存放在度等，存放在EPROM中。中。2.输入、输出接口电路输入、输出接口电路完成信息传递任务完成信息传递任务 3.输入、输出过程通道输入、输出过程通道第49页，本讲稿共54页A.输入通道输入通道并列装置在现场工作输入信息有：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）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流电压信号中提取电压幅值、频率和相角差等三种信息，信息，2）并列点数字量。如）并列点数字量。如tad ，s.set，等，等，3）工作状态及复位按钮。）工作状态及复位按钮。第50页，本讲稿共54页B.输出通道输出通道
19、发电机转速调节的增速、减速信号；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；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。并列断路器合闸脉冲控制信号。第51页，本讲稿共54页n（一）人（一）人-机联系机联系n 用于程序调试、设置或修改参数。显示用于程序调试、设置或修改参数。显示并列过程主要变量。并列过程主要变量。n 常用的设备有：键盘、按钮、显示器常用的设备有：键盘、按钮、显示器、数码显示数码显示n（二）数字式并列装置的软件（二）数字式并列装置的软件第52页，本讲稿共54页本节小结：本节小结：从从uG、usys的电压波形中采集两并列电源间的的电压波形中采集两并列电源间的相角差相角差、频率差、频率差fs等信息，数字式准同期并列装等信息，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。定，因而具有显著优点。第53页，本讲稿共54页作业与思考：作业与思考：1.模拟式并列装置存在的主要问题是什么？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？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？自动准同步装置主要输入信号和输出信号？第54页，本讲稿共54页