同步发电机自动准同期并列综述.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑同步发电机自动准同期并列综述 同步发电机自动准同期并列综述 任治坪 （新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830008） 摘 要：本文介绍的是同步发电机的自动准同期并列根本原理，其中包含了同期并列的根本根本条件，模拟式自动准同期装置的原理，微机型自动准同期装置的原理等内容 关键字：同期并列 整步电压 恒定越前时间 周期法 解析法 DFT类算法 Parallel synchronous generator automatic synchronizing Summary Ren Zhiping (Electrical Engineering College,Xinjiang University,Urumqi,Xinjiang 830008) Abstract：This article describes a synchronous generator automatic synchronizing the basic principles of a tie, which contains the basic fundamental conditions for the same period in parallel, analog principle of automatic synchronizing devices, computer-based automatic synchronizing device principle and so on. Key word: Juxtaposition；Lockout Voltage；Echizen time constant； Cycle approach；Resolve approach；DFT-like algorithm 0、 引言 随着工业社会的不断进展电力行业显得越来越重要，而同期并列是电力系统中经常举行的一项特别重要的操作。

不恰当的并列会对发电机和系统产生巨大的冲击损坏电气设备影响电力系统的稳定性造成本金升高甚至造成人员伤亡本文即针对发电机同期并列的原理及过程举行了阐述 1、 准同期装置的进展 电力系统中的同期并列方式主要有自同期并列和准同期并列两种，其中自同期并列主要用于水轮发电机组，作为处理系统事故的重要措施之一但是由于自同期的使用不成制止地会展现较大的冲击电流并伴随母线电的下降，因此所使用的场合不多，相回响用最广泛的是准同期并列，我国是世界上微机准同期装置最早研制的国家之一，1982年在安徽陈村水电站告成投入了第一台微机同期装置八十年头中期又不断推出了一些类似装置目前国内有大量科研、制造单位都在举行微机自动准同步装置的研制准同期装置的进展体验了如下三代产品：第一代，在二十世纪六十年头以前，我国大多采用“旋转灯光法”举行准同期并列操 作14这是最原始的准同期方法后来改用指针式电磁绕组的整步表构成的手动准同期装置这种方法依旧应用在常规的设计中其次代准同期装置是以许继的zz03和ZZQS为代表的模拟式自动准同期装置它用分立晶体管元件搭建硬件电路，对同期条件举行检测和处理ZZQ3和ZZQS自动准同期装置的展现，极大的提高了并网速度和稳当性，但由于模拟式同期装置用模拟电子元件拟合，必然带来诸如导前时间不稳定、阻容电路作为微分电路的条件约束、构成装置元器件参数漂移不稳定等问题。

模拟式的同期装置合闸切实度对比低，它无法指示装置的运行状态，不能举行故障自检等，现在已经根本被淘汰第三代准同期装置是微机式自动准同期装置，微处理器的诞生对自动准同期装置技术指标的提升产生了质的飞跃，深圳市智能设备开发有限公司研制的SID·2系列多功能微机自动准同期装置对比具有代表性它是我国最早从事微机准同期操纵器研究、开发、生产的企业之一，相继推出了QSA型、SID．I型、SID．2型、SID-2V系列发电机用微机准同期操纵器及SID．2T系列线路用微机准同期操纵器，具有高精度、高稳当性、人机界面友好、操作便当、接线简朴等特点在提高并网速度和稳当性的同时，大大提高了合闸切实度 2、 准同期并列的条件 发电机准同期并列时的电压向量图如图 1.1所示发电机组在未投入系统运行之前，它的电压U与系统电压U的状态量往往不等，须对待并发电机组举行适当的操作，使之符合并列条件后才允许断路器合闸作并网运行发电机并网的同期条件保证了发电机投入到电网运行时，冲击电流对比小，减小系统对发电机组的冲击;急速进入同步运行状态，减小对电力系统的扰动 图1.1 发电机组同期并列的梦想条件是: (1) 并列断路器两侧电源电压的电压幅值相等; (2) 并列断路器两侧电源电压的频率相等: (3) 在并网合闸的瞬间，并列断路器两侧电源电压的相角差为零。

此时，并 列合闸的冲击电流为零，而且并列后发电机组与电网立刻进入同步运行，不会发 生任何扰动现象但实际并列操作时三个条件很难同时得志，而且这样势必延长并网时间，造成大量的空转能耗其实在实际操作中也没有这样苛刻的必要由于并列合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组能急速拉入同步运行，对待并发电机和电网运行的影响较小，不致引起任何不良后果因此，在实际并列操作中，并列的实际条件允许有确定的偏差我们称之为准同期条件发电机实际并网时的准同期条件是: (1) 并列断路器两侧电源电压的电压差务必在允许的范围内; (2) 并列断路器两侧电源电压的频率差务必在允许的范围内; (3)在并网合闸的瞬间，并列断路器两侧电源电压的相角差在允许的范围内以上三条分别是准同期并列的电压条件、频率条件和相位条件发电机并网的准同期条件要求待并发电机合闸开关的主触头在相位差为零的瞬间闭合，也就是在脉动电压包络线的过零点闭合在此处境下，发电机可以平滑地并入电网，而不会有任何冲击 3、 发电机自动准同期并列装置 3.1 同期并列根本原理 自动准同期装置一般由电源片面 合闸片面均频片面和均压 片面组成,如图2.1 所示 图 3.1自动准同期的根本构成 系统电压和发电机电压分别经过电压互感器降压后送入自动准同期装置自动同期装置由均频操纵单元均压操纵单元和合闸操纵单元三片面组成均频操纵单元自动检测发电机电压与系统电压频率差的方向发出增速或减速信号送到机组调速器的频率给定环节自动调理发电机电压的频率使频率差减小均压操纵单元自动检测发电机电压与系统电压的幅值差的方向发出升压或降压信号送到发电机励磁调理器的电压给定环节自动地调理发电机电压的幅值使幅值差减小合闸操纵单元自动检测发电机电压与系统电压之间的频率差和幅值差在频率差和幅值差均小于整定值时在相角差σ=0 前一个发电机断路器的合闸时间(恒定越前时间)发出合闸信号送到发电机断路器的操纵回路使断路器合闸。

3.2 模拟式自动准同期装置的原理 在微处理器问世之前自动准同期装置多由分立元件或少量集成块构成的模 拟电路来实现现在电力系统中运行的模拟式自动准同期装置大都利用线性整步 电压通过线性整步电压来获得恒定越前时间而且线性整步电压使频率差的检 测也不受电压幅值的影响可以提高并列装置的操纵性能线性整步电压形成电 路一般由降压变压器整形电路相敏电路和滤波电路组成整步电压zb U 和时 间t 成线性关系其值只与发电机电压和系统电压的相角差有关而与它们的幅 值无关 若并列时系统电压瞬时值为 发电机侧瞬时值为 (3.2) (3.1) 图 3.2 是发电机电压和系统电压矢量图在滑差存在的处境下系统电压与 发电机电压之间的相角差d 不为常数而是时间t 的函数即 (3.3) 图 3.2 电压矢量图 Wg 、W s ---发电机和系统角频率 θs ---系统电压初相角 随着t的变化δ从0 到2π 做周期性变化。

线性整步电压是指其幅值在一周期内 与角差δ 分段按比例变化的电压在模拟式自动准同期装置中采用的线性整步电 压，一般呈三角形波形，如图3.3 图3.3(a)表示相角差由0 ~ 2π变化时，线性整 步电压的波形，其特点如下：当δ在0 ~π区间时，线性整步电压u与相角差δ 成 正比 ，即u=，其中k 为比例常数，线性整步电压的大小随δ 的增加而增大； 当δ=0 时，线性整步电压有最小值，其值为零；当δ=π 时，线性整步电压有最 大值，其值为kπ，是常数当δ在π~ 2 π区间时，线性整步电压仍与相角差δ成 正比，即u=k（2π-δ），此时线性整步电压的大小随δ的增加而成比例地裁减，到δ=时，又达成最小值u= 0 因此，线性整步电压幅值的大小与相角差之δ之间是线性关系，而与同期电压U s，U g 的幅值无关 图 3.3(b)将线性整步电压的角度横坐标δ改为时间横坐标t， 由于t=δ/ωs 故滑差ws 不同时，线性整步电压虽然最大值一样，但是它们的滑差周期的长短却不同，因此线性整步电压同样也可以用于检查同期条件 图 3.3(c)是本章议论的自动准同期装置的线性整步电压特性相当于取δ0=π、其特点是当δ在-π~0区间时，u与（δ+π）成正比，即 u=Cδ+A （A=Cπ） 所以线性整步电压随δ的增加而加大。

当δ=0 时，线性整步电压有最大值A；当δ 在0 ~ π区间时，u值与（π-δ）成正比，即 u= A –Cδ (3.5) 此时线性整步电压的大小随δ的增加而成比例地减小，到δ=2π时达成最 小值,即u=0，由此可见，图3.3(c)的线性整步电压幅值与角差δ 之间也是分段的 线性关系，而与同期电压 的幅值无关 图 3.3 线性整步电压波形图 模拟式准同期大都利用以上所述的线性整步电压来检查准同期条件是否满 足，其中包括频差检查、压差检查和恒定越前时间的形成等，下面分别议论 3.2.1线性整步电压的形成 不同的自动准同期装置中形成线性整步电压的电路不尽一致，但其工作原理 却大同小异，其形成电路示意图如图3.4(a)所示 发电机电压和系统和系统电压经过整形电路变成方波U1 、U2 ，方波信号经过 相敏电路，由于发电机电压和系统电压的频率不同，因此形成了一组宽度由小到 大，又逐步减小的方波U3，结果， U3经过滤波电路就形成了如图3.3 (a)的整步电 压波形波形形成过程如图3.4(b)所示。

3.2.2恒定越前时间的形成 图 3.5 电路是某同期装置恒定越前时间形成电路，线性整步电压经过由R1、C1组成的比例-微分电路之后，送入由三极管BG1、BG2组成的电平检测器与电平检测器的翻转电平(BG2 的基极电平)举行对比，由BG3 集电极输出恒定越前时间信号[1] 图3.6 是恒定越前时间形成波形图图中u1、 u2分别为电流IR 和IC在R2 上形成的电压从图中可以看出，对应于不同滑差的两个线性整步电压产生的越前时间t1=t2。