电力系统自动控制理论chapter1-3恒定越前时间并列装置

第三节
恒定越前时间并列装置
二． 恒定越前时间 恒定越前时间部分是由R、C组成的比例－微分回路和电 平检测器构成
R1
电
C
U
SL
平
恒定越前 时间信号
R
2
检 测 器
图1-13 恒定越前时间部分
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R1
C
R1
C
USL
R2
U R2
=
USL
C R2
′ UR2+
USL
R1
R2
′′ U R2
(a)
(b)
图1-14 利用叠加原理求UR2示意图
(c)
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′′ ′ U R2 为图1-14输出电压 U R 2 与 U R 2 的叠加。 在图1-14（b）中由于电容器C的容量很小，容抗很 大，其作用可以忽略，故
R2 U SLm ′ (π + ω S t ) U R2 = × R1 + R2 π
tYJ
′′ U R2
′ U R2
tYJ
t
′ U R2
t
图1-15 恒定越前时间电平检测器原理示意图
USLK
t A1
TS1
t A2
TS 2
t
图1-16 恒定越前相角电平检测器工作原理图
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一、滑差检测
恒定越前时间并列装置
利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电 平检测器的动作次序来实现滑差检查，如图1-16所示。 恒定越前相角电平检测器输入U SL ，当 U SL 等于或大 于 U SLK 时，检测器动作，输出低电平，滑差减小， 即 TS1 < TS 2，恒定越前相角检测器动作时间 t A1、t A2 随之 不断加大。 如果将图中 U SLK 按允许滑差 ω SY 下恒定越前时间 tYJ的 ω 相角差 δ YJ进行整定，则有如下关系： SY tYJ = ω S t A ,即
1+
ω S tYJ ω S R1C + =1 π π
ωS tYJ + ωS R1C = 0
tYJ = − R1C
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USL
电平检测器反转瞬间 的值与无关，而是仅 与及的数值有关的常 量，右端的负号表示 与所取时间标尺的方 向相反，即为“越前” 时间，故为恒定越前 U SL 时间。 图1-15表示在不同 的滑差周期下，越 前时间能够恒定的 示意图。
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一、电压差检测 由于线性整步电压不载有并列电两侧电压幅值的信息， 所以就无法作为电压差的检测。 电压差检测可直接用U G 和U X 的幅值进行比较，两电压 分别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路后检测电压 差的绝对值。 当此电压差小于允许值时发出“电压差合格允许合闸” 信号。
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七． 压差控制
恒定越前时间并列装置
在并列操作过程中，自动调节待并发电机的电压， 使电压差条件符合并列的要求。 构成框图与频率差控制的相似,由电压差方向测 量环节和脉冲展宽电路组成。
X
SL
& UG
ωS > 0 δe −δ e
& UG
ωS < 0
−π
0
(a )
(b )
π
δe
图1-18 滑差方向的检测原理图
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(一) 频差控制框图 2.区间鉴别 区间鉴别只在δ e = 50°时 发一个宽度恒定的脉冲使 与门开放一段时间，发出 调速脉冲。 其余时间被闭锁，不乏 Y5、Y6 调速脉冲，如图119所示。
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一、频差控制 将待并发电机的频率调整到接近于电网频率，使频率差 趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。 待并发电机的频率低于电网频率，则要求发电机升速， 发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。当频率差值较大时， 发出的调节量相应大些。当频率差值小时，发出的调节 量也就小些，以配合并列操作的工作。 频率差控制单元可由频率差方向测量环节和频率调整执 • • 行环节两部分组成。前者判别 UG 和 U X 间频率的高低， 作为发升速脉冲或减速脉冲的依据。后者按比例调节的 要求，调整发电机组的转速。
(− π
≤ ω S t ≤ 0)
在图1-14（c）中，若
′′ U R2 = U SLm ⋅ ωS t
TS >>
R1R2 ⋅ C ，则 R1 + R2
π
R1R2 dU SL R1R2 × ⋅C = ⋅ ⋅C R1 + R2 dt R1 + R2
(− π
≤ ω S t ≤ 0)
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恒定越前时间并列装置
ω SY tA = tYJ ωS
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恒定越前时间并列装置
当 ω S > ω SY 当 ω S = ω SY 当 ω S < ω SY 时 时 时
t A < tYJ
t A = tYJ
t A > tYJ
只有当 t A > tYJ ，即恒定越前相角电平检测 器先于越前时间动作时，才说明这时的 ωS 小于允许滑差的频率ω SY ，从而作出频率差 符合并列条件的判断。
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ωX
恒定越前时间并列装置
UX
U sL U sLm
UG
ωG
δe
−π
0
π
δe
(a)
(b)
图 1-11 线性整步电压与相角差的关系
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uG
o
恒定越前时间并列装置
uG
(a )
ux
ux
t
uG
o
ux
o
u
y
(b ) (c )
t
t
o
u sL
o
(− π )
(o ) (π )
(d )
U
t
sLm
(e ) (2 π )
(o )
(π )
(δ e )
t
图1-12 全波线性整步电压
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恒定越前时间并列装置
线性整步电压的数学描述可用两个直线方程表示为：
U UsL = sLm (π + δe ) π U = UsLm (π −δ ) e sL π
−π ≤ δe ≤ 0
0 <δe ≤−π
式中 U sLm ——三角波的顶值电压 线性整步电压形成电路由电压变换、整形电路、相 步 敏电路、低通滤波器和射极跟随器组成。
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五.
恒定越前时间并列装置
合闸信号控制逻辑
并列装置的合闸控制逻辑框图可以表示为图 1-17。
UtYJ
UsLK
非门
与门
Y1
双稳记忆
∆ωS
SZ
与门
动作合闸
′ U∆U U∆U
∆U
Y2
图1-17 合闸控制逻辑框图
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恒定越前时间并列装置
当并列条件检测元件测得的信号均符合允许并列时，即频率 差、电压差都在允许范围内，当越前时间信号 tYJ 测得的瞬 间，就发出合闸控制信号； 当不符合并列条件时，即频率差或电压差两个条件中任一条 件不符（超出允许值），它就发出闭锁信号，阻止 tYJ 信号 输出，不让发出合闸信号，即不允许并列。
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(一)滑差方向的检测原理 当 fG > f X , ω S > 0 时，在相角 δ e 自0º运动到180º的过程中， • • 始终超前 ； UX UG 当 fG < f X , ω S < •0 时，在 δ e 自0º运动到180º的过程中， • U X 始终超前 U G 因此，要判断 ω S 的方向，只需在 δ e 自0º运动到180º的 • • 过程中的任一时间，看U G 和 U X 谁超前谁滞后就可以了。 U SL的下倾侧就是所要求的鉴别区间，这区间的任一点都 & U 可用来进行越前鉴别。 U
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恒定越前时间并列装置
脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电 压幅值差、频率差和合闸相角差 但是，在实际装置中，不能利用它检测并列条 件。原因是，它的幅值与发电机电压和系统电 压有关。
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一、线性整步电压 U sL
指其幅值在以周期内与相角差 δ e分段按比例变化的电压， 一般呈三角形波形。其特点如下： 当 δ e = δ G − δ X 在 0 ~ π 区间时， sL 与δ e 成反比 U U 为最大值U sLm 当 δ e = 0 时， sL U 在 − π ~ 0 区间时， sL与 δ e 成正比 U U 由此可见， sL与 δ e 之间是分段的比例关系， G 与U X 和 无关
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恒定越前时间并列装置
(1)整形电路是将 U G 和 U X 的正弦波换成与主频率 和相位相同的一系列方波，方波的幅值与U G、U X 的幅值无关。 (2) (2)相敏电路是在两个输入信号的电平相同时输出 为高电平“1”，两者不同时则输出为低电平“0”。 (3)滤波电路和射极跟随器输出。为了获得线性整 步电压U SL 与相角差 δ e 的线性关系，采用LC滤波器 平滑波形，为了提高整步电压信号的负载能力， 采用射极跟随器输出。
减速
U G、U X 方波
与门
越前鉴别
Y5减速脉冲增速源自冲增速与门Y6
U SL
区间鉴别
δ e > 50o
图1-19 频差控制框图 图1-19 频差控制框图
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& UG
恒定越前时间并列装置
t
& UX
t
增速
t
减速
t
U SL
0
50o
图 1-20