华电电力系统自动化第2讲_自动并列
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第二章 同步发电机的自动并列
3
第一节 概 述
¾
一、并列操作的意义
随着负荷的波动，电力系统中发电机运行的台数经常要变动。另 外，当系统发生某些事故时，也常要求将备用发电机组迅速投入 电网运行。因此，将同步发电机并入电网是电厂的一项重要操作。 另外，当系统发生某些事故时，也常要求将备用发电机组迅速投 入电网运行；由于某种原因，需将解列运行的电网联合运行，两 电网间需要实行并网操作。
Φ
Φ
U G U S U X
（ c） δ e≠ 0
16
XG
XS E X
E G
U X Ih
U G
Ih
（a）等值电路图
（b）δe=0 图2-2 准同期并列条件分析
第一节 概 述
（1）电压幅值差
由图2-2(b)可得，冲击电流为：
UG −UX ∆U I = '' = '' Xd + XX Xd + XX
¾
¾
4.并网运行的优势 (1)单机供电的缺点是明显的：既不能保证供电质 量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得 停电)，又无法实现供电的灵活性和经济性。这些 缺点可以通过多机并联来改善。 通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。 现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接 在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电 厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。
18
第一节 概 述
（2）合闸相角差
设发电机并列时满足fG=fX和 UG=UX但δe≠0 时 此时发电机为空载情况，电动势为端电压，和电网电压相 等。冲击电流的有效值为
Φ
δe 2 U I= ' sin = ' sin 5） Xq +Xx 2 Xd +Xx 2
电力系统自动化知识要点及其答案
6)滑差频率ωsy及周期Ts的计算。（P10）
频差fS：fS＝fG-fX
滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差
滑差周期：
7)线性整步电压形成电路由几部分组成？（P13）
形成电路由整形电路、相敏电路及滤波电路三部分组成。
8)恒定越前时间的计算。（P13）
第二章同步发电机励磁自动控制系统
1)同步发电机励磁自动控制系统由哪几部分组成？
(3)等值网络法
•在安全分析中可以把系统分为两部分：待研究系统和外部系统。
第六章配电管理系统（DMS）
1)输电网与配电网的区别。
（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；
（2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；
（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反；
1)一次、二次、三次调频的概念及区别。
第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。
第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。
第三种负荷变化，调度部门预先编制的的日负荷曲线，按照经济原则分配到各个发电厂间。
2)发电机调差系数的计算。
4)同步发电机准同期并列的理想条件是什么？（P率相等，即滑差(频差)为零；
(2) UG=UX
待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；
(3)δe=0
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。
5)同步发电机机端电压与电网电压差值的波形是什么形式？（P9）
3)配电系统通信方案有哪些？
（1）主站与子站之间，使用单模光纤
频差fS：fS＝fG-fX
滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度，简称滑差
滑差周期：
7)线性整步电压形成电路由几部分组成？（P13）
形成电路由整形电路、相敏电路及滤波电路三部分组成。
8)恒定越前时间的计算。（P13）
第二章同步发电机励磁自动控制系统
1)同步发电机励磁自动控制系统由哪几部分组成？
(3)等值网络法
•在安全分析中可以把系统分为两部分：待研究系统和外部系统。
第六章配电管理系统（DMS）
1)输电网与配电网的区别。
（1）配电网络多为辐射形或少环网，输电系统为多环网；
（2）配电设备（如分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站；
（3）配电系统远程终端数量大，每个远程终端采集量少，但总的采集量大，输电系统相反；
1)一次、二次、三次调频的概念及区别。
第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。
第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。
第三种负荷变化，调度部门预先编制的的日负荷曲线，按照经济原则分配到各个发电厂间。
2)发电机调差系数的计算。
4)同步发电机准同期并列的理想条件是什么？（P率相等，即滑差(频差)为零；
(2) UG=UX
待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；
(3)δe=0
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。
5)同步发电机机端电压与电网电压差值的波形是什么形式？（P9）
3)配电系统通信方案有哪些？
（1）主站与子站之间，使用单模光纤
电力系统自动化
第1章 发电机的自动并列1什么叫并列操作,简述同步发电机并列时应遵循的两条基本原则。
将一台发电机投入电力系统并列运行的操作,称并列操作。
对并列操作的基本要求:(1)并列断路器合闸时,冲击电流应尽可能的小,其瞬时最大值不宜超过1~2倍的额定电流。
(2)发电机组并入电网后,应能迅速进入同步运行状态,进入同步运行的暂态过程要短,以减少对电力系统的扰动。
2、并列操作有哪两种方式？它们就是如何实现的？并列操作的两种方式:准同期并列(一般采用)自同期并列(很少采用)3、什么就是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有关,应当如何整定?(－)准同期并列的条件:①频率 fG=fX ②幅值 UG=UX ③相角差 δe ≠ 04、自动准同期装置由哪三个控制单元组成?它们各自的主要任务就是什么?自动准同期装置的组成:1. 频差控制单元检测 UG 与UX 间的滑差角频率,且调节发电机转速,使发电机电压的频率接近于系统频率2、 电压差控制单元检测 UG 与UX 间的电压差,且调节发电机电压UG ,使它与UX 间的电压差小于规定值。
3、 合闸信号控制单元 检测并列条件,当待并机组的频率与电压都满足并列条件时,控制单元就选择合适的时间(恒定越前时间)发出合闸信号,使并列断路器的主触头接通时,相角差为零。
3、什么就是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有关,应当如何整定?恒定越前时间 由于越前时间只需按断路器的合闸时间(准同期装置的动作时间可忽略)进行整定,整定值与滑差及压差无关,故称其为“恒定越前时间”。
5、何谓滑差、滑差周期？与相角差δ有什么关系？频差fS: fS ＝fG-fX滑差ωs:电角速度之差称为滑差角速度S S G X G 2)(2f f f s ππωωω=-=-= 滑差周期:S 12f T s s ==ωπ计算:第2章 同步发电机励磁自动控制系统1、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些？电压控制 控制无功功率的分配 提高发电机并联运行的稳定性提高电力系统的运行条件 水轮发电机组要求强行减磁2、叙述同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。
电力系统自动化chapter1-2准同期并列的基本原理2
T s1
T s2
ω s2
ω s1
UG +U x
图 1-7
UG − U x
t
T s1
T s2
U G 与 U x 不等时 U s 的波
第二节
准同期并列的基本原理
（三）利用脉动电压 u s 检测准同期并列的条件 脉动电压 u s 有时也称作滑差电压。 1、电压幅值差 电压幅值差 U G − U x 为对应于脉动电压 U s 波形的
2 2 = + Us U x U G − 2U x U G cos ω s t （1-9） 当 ω st = 0 时， U s = U G − U x 为两电压幅值差；
当 ω st
= π 时， U s = U G + U x 为两电压幅值和。
第二节
US
准同期并列的基本原理
ω s1
ω s2
t
US
图 1-6 U G = U x 时 U s 的波形
第二节
准同期并列的基本原理
Hale Waihona Puke 在满足并列条件的情况下，采用准同期并列方
法将待并发电机组投入电网运行，前已述及只 要控制得当就可使冲击电流很小且对电网扰动 甚微。
因此准同期并列是电力系统运行中的主要并列
方式。
第二节
准同期并列的基本原理
•
设并列断路器 DL 两侧电压分别为 U G 和 U x ； 并列断路器 DL 主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及进入同步运行的暂 态过程，决定于合闸时的脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 。 因此，准同期并列主要对脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 进行 检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间 的 U s 值在允许值以内。 检测的信息也就取自 DL 两侧的电压， 而且主要是对 U s 进行检测并提取信息。
电力系统自动装置第二章_自动并列教材
通过对 U Smin 的测量就可以判断QF两端电压幅值差是否 超出允许值。
为了限制并网合闸时的冲击电流，设定电压幅值差限制， 作为并列条件之一。
2019/4/20 25/54
2 脉动电压—并列检测频率差
与U 之间的频率差就是脉动电压U 的频率 f ， U G X S S 他与滑差角频率 S 存在关系：
2019/4/20 9/54
实际并列条件之一——电压幅值差
并列时的电气状态：
fG f X
e 0
UG U X
可以计算得到冲击电流最大瞬 时值：
max ih 1.8 2 U G U X 2.55U S Xd Xd
I h
U X
U G
UG U X Xd
S 2 f S
S反映了频率差 f S 的大小，要求 S 小于允许值，就 相当于要求脉动电压周期 TS 大于一个给定值。
例如：设滑差角频率 Sy 0.2% N
Sy
2 f N 0.2 0.2 rad / S 100
f N 50Hz
TS 2
第二章 同步发电机的自动并列
第二章 同步发电机的自动并列
重点讲解发电机同步准同期 并列的自动化原理. 这是将同 步发电机投入电网进行并列运 行以组成电力系统的基本步骤.
2019/4/20 2/54
第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念) 二、准同期并列的基本原理 三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
X
u S U mG sinG t 1 U mX sin X t 2 1 2 0
G t 1
G X G X u S 2U mG sin t cos t 2 2 G X U S cos t 脉动电压的幅值 2
为了限制并网合闸时的冲击电流，设定电压幅值差限制， 作为并列条件之一。
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2 脉动电压—并列检测频率差
与U 之间的频率差就是脉动电压U 的频率 f ， U G X S S 他与滑差角频率 S 存在关系：
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实际并列条件之一——电压幅值差
并列时的电气状态：
fG f X
e 0
UG U X
可以计算得到冲击电流最大瞬 时值：
max ih 1.8 2 U G U X 2.55U S Xd Xd
I h
U X
U G
UG U X Xd
S 2 f S
S反映了频率差 f S 的大小，要求 S 小于允许值，就 相当于要求脉动电压周期 TS 大于一个给定值。
例如：设滑差角频率 Sy 0.2% N
Sy
2 f N 0.2 0.2 rad / S 100
f N 50Hz
TS 2
第二章 同步发电机的自动并列
第二章 同步发电机的自动并列
重点讲解发电机同步准同期 并列的自动化原理. 这是将同 步发电机投入电网进行并列运 行以组成电力系统的基本步骤.
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第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念) 二、准同期并列的基本原理 三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
X
u S U mG sinG t 1 U mX sin X t 2 1 2 0
G t 1
G X G X u S 2U mG sin t cos t 2 2 G X U S cos t 脉动电压的幅值 2
第2讲同步发电机的自动并列-PPT文档资料
2019/3/21
North China Electric Power University
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1 脉动电压— QF两侧电压相量幅值相等
（1）QF两侧电压相量幅值相等
j
U X
X
可以得到脉动电压：
U S
e
G
U G
u U S Scos
S mG
G X
2
2
t
t t S S U 2 U sin 2 U sin
为了限制并网合闸时的冲击电流，设定电压幅值差限制， 作为并列条件之一。
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2 脉动电压—并列检测频率差
U G 与 U X 之间的频率差就是脉动电压U S 的频率 f S ， 他与滑差角频率 S 存在关系：
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1 脉动电压—利用脉动电压检测准同期并列条件
（3）利用脉动电压检测准同期并列条件
在脉动电压波形中，载有准同期并列所需检测的信息
—— 电压幅值差（随时间变化的规律） 频率差（随时间变化的规律） 相角差（随时间变化的规律） 利用脉动电压可以为自动并列装置提供鉴别并列条件 的信息和选择合适的合闸信号发出时间。
X i X hm q X 2 arcsin ey 2 1 . 82 E q
2019/3/21
North China Electric Power University
page11
4 例题
某发电厂采用自动准同期并列方式与系统进行 并列，系统的参数已经归算到以发电机额定容量为 基准的标幺值。一次系统的参数为：发电机交轴次 0.125，系统的等值机组的交轴次暂 暂态电抗 X q为 态电抗与线路电抗为0.25，断路器合闸时间 为 % tQF 0.5s，他的最大可能误差时间为 20 ，自动并 列装置最大误差时间为±0.05s，待并发电机允许的 2IGN 冲击电流为 ihm 试计算允许合闸误差角 ey 允许滑差角频率 相应的脉动电压周期
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1 脉动电压— QF两侧电压相量幅值相等
（1）QF两侧电压相量幅值相等
j
U X
X
可以得到脉动电压：
U S
e
G
U G
u U S Scos
S mG
G X
2
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t
t t S S U 2 U sin 2 U sin
为了限制并网合闸时的冲击电流，设定电压幅值差限制， 作为并列条件之一。
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2 脉动电压—并列检测频率差
U G 与 U X 之间的频率差就是脉动电压U S 的频率 f S ， 他与滑差角频率 S 存在关系：
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1 脉动电压—利用脉动电压检测准同期并列条件
（3）利用脉动电压检测准同期并列条件
在脉动电压波形中，载有准同期并列所需检测的信息
—— 电压幅值差（随时间变化的规律） 频率差（随时间变化的规律） 相角差（随时间变化的规律） 利用脉动电压可以为自动并列装置提供鉴别并列条件 的信息和选择合适的合闸信号发出时间。
X i X hm q X 2 arcsin ey 2 1 . 82 E q
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4 例题
某发电厂采用自动准同期并列方式与系统进行 并列，系统的参数已经归算到以发电机额定容量为 基准的标幺值。一次系统的参数为：发电机交轴次 0.125，系统的等值机组的交轴次暂 暂态电抗 X q为 态电抗与线路电抗为0.25，断路器合闸时间 为 % tQF 0.5s，他的最大可能误差时间为 20 ，自动并 列装置最大误差时间为±0.05s，待并发电机允许的 2IGN 冲击电流为 ihm 试计算允许合闸误差角 ey 允许滑差角频率 相应的脉动电压周期
电力系统自动化第1章-发电机的自动并列
Us波形图如下：
u
s
u u
x
G
o
u
t
Us
s
2
o
t
TS
(b)
第二节 准同期并列的基本原理
•
•
（二） U G 与 U X 两电压幅值不相等
2
2
此时可求得US的值为： US U X UG - 2UX UG cosS t
当s t 0时，US U G - U X 为两电压幅值差；
当s t 时，US U G U X为两电压幅值和。
条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励
磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并
列机组拉入同步运行。
由于自同期并列合闸时发电机尚无励磁，所以在断路器闭
合的瞬间相当于电力系统通过发电机定子绕阻金属性三相短
路，冲击电流较大。
三、自同期并列
2、优点：操作简单，并列迅速，易于实现自动化。
3、并列操作的两种方式
准同期并列（一般采用）
自同期并列（很少采用）
3、并列操作的方式
（1）准同期并列的概念：
发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电
压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小
接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方
式称为准同期。
KMC
.
UX
K´MC
半自动准同期并列
自动准同期并列
半自动准同期并列
调压：手动
调频：手动
合闸：自动
全自动准同期并列
调压：自动
调频：自动
合闸：自动
第二节
准同期并列的基本原理
三、准同期并列合闸信号的控制
电力系统自动化第二章
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
装置的控制逻辑
越前时间信号
与 门
电压差不允许 滑差不允许
合闸信号
逻辑关系满足即可以合闸。 必须在 tYJ 之前判定完毕。
US
电压差
差判
tYJ
ω st
t
电 系 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
并列的检测信号
正弦整步电压法 两种方法应用于模拟式 并列装置中，实现检测。
发调速脉冲，
f G − f X > ∆f Z
不进行越前时间 合闸控制计算。
fG > f X fG < f X
输出减速脉冲信号 输出加速脉冲信号
调节量控制：脉冲长度与∆f成正比
电压差调整（与频率差控制类似） 电压差调整（与频率差控制类似）
电力系统 自动装置原理
微机型并列装置的组成
概述
主机 输入/输出 过程通道 人——机
0
整理后有：
2 sin t + cos 2t = 2 sin t + 1 − 2 sin 2 t = 2 sin 2 t − 2 sin t − 1 = 0
1− 3 (4) 2 注：由式(2)得到式(4)也是本习题巧妙设计之处。 ∴ sin t =
(3)
电力系统 自动装置原理
同步发电机的自动并列 —— 例题精讲
自动装置原理
准同期并列的基本原理
根据相角差的变化规律，可求得合闸指令最佳发出时机。 (好比追人） 从指令发出，到合闸结束，需要经历两个过程： 1）合闸信号输出回路的动作时间 2）断路器合闸时间
恒定越前相角准同期 可采用两种方式 恒定越前时间准同期
电力系统 自动装置原理
电系统自动化AutomationofPowerSystem
自同期并列：
过程： 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 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。
电系统自动化AutomationofPowerSystem
三、准同期并列
电系统自动化AutomationofPowerSystem
四、准同期并列装置
1全自动准同期并列 （1）频差控制单元：调节发电机转速，从而改
变频差； （2）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
电系统自动化AutomationofPowerSystem
电系统自动化AutomationofPowerSystem
一、发电机模型
Eq
Xd
IG UG
G
I P
I Q
IG
IG x d
等效电路
E q
jIG xd
U G
jIP xd
jIQ x d
向量图
电系统自动化AutomationofPowerSystem
向量方E程 q U ： GIG(Rd jXd)UGjIGXd Um
电系统自动化AutomationofPowerSystem
②tYJ的计算
U sl(m s tY)J R 1 R 2 R 2 U sls m C R R 1 1 R R 2 2 R 1 R 2 R 2 U slm
1 stYJ sR1C 1
tYJ R1C(负号表示提)前
电系统自动化AutomationofPowerSystem
电系统自动化AutomationofPowerSystem
自动准同期装置及自动并列实验-说明(华北电力大学)
自动准同期装置及自动并列实验2016
地点：教一楼135
（电力系统自动化课程实验）
1、实验目的与要求
（1）增强对自动准同期装置工作原理与作用的认识。
（2）观察测量并记录实验装置滑差电压波形、线形整步电压波形。
（3）利用实验装置与设备完成“发电机自动准同期并列实验”。
2、实验过程与内容：（实验指导书第16、17、18、30、31、32页）
（1）实验指导书第16、17、18页“2.1 利用滑差电压观察准同期条件实验”；观察记录滑差电压波形，分析体会频差f s、压差△U对滑差电压Us包络线波形的影响，Us包络线波形中包含哪些准同期并列所需要的信息。
（2）实验指导书第30-32页“3.1 基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验”，断电状态下完成实验接线，装置投运，完成“假”并列实验及自动准同期并列实验，了解自动准同期并列条件及并列操作过程。
3、注意事项及实验报告要求
（1）对实验中的现象要细心观察、认真记录实验数据与波形。
（2）遵守实验纪律，爱护仪器设备，断电接线，规范操作，注意人身安全及设备安全。
（3）认真撰写实验报告。
报告内容应包括实验名称、实验项目、所用仪器设备、实验步骤、实验数据与波形、实验分析与问题讨论等内容。
4、思考问题
（1）同步发电机并列有哪些要求？
（2）准同期并列的理想条件是什么？
（3）什么是“恒定越前时间”？
（4）滑差电压（正弦脉动电压）包含两个待并系统哪些信息？线形整步电压（三角波）反映两个待并系统哪些信息？。
电力系统自动化_自动并列
自同期并列最突出的优点是毋需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单。 但是，自同期并列方式不能用于两个系统间的并列操作；同时应该看到当发电机 以自同期方式投入电网时，在投入瞬间，未经励磁的发电机接入电网，相当于电 网经发电机次暂态电抗短路，因而不可避免地要引起冲击电流。
2007-4-19 《电力系统自动化》
2007-4-19 《电力系统自动化》
(二) 恒定越前时间准同期并列
采用的提前量为恒定时间信号，一般取 tYJ 等于并列装置合闸出口继电器动 作时间tc 和断路器的合闸时间 tDL 之和 。
在δe 等于零之前的恒定时间 tYJ 发出合闸信号，它对应的越前相角δYJ 的 值是随ωs 而变化的，其变化规律如图所示。由于 δYJ =ωs tYJ ，当 tYJ 为定值 时，发出合闸脉冲时的越前相角与ωs 成正比。实际上由于装置的越前信号时 间、出口继电器的动作时间以及断路器的合闸时间 tDL 存在着分散性，因而并 列时仍难免具有合闸相角误差，这就使并列时的允许滑差角频率ωs受到限制。
“三角波整步电压”
注：滤波器的时间常数将 会影响其相移，又滑差角频率 的变化对其也有一定影响，使 实际情况偏离理想化直线，从 而使控制合闸时间引入误差。
《电力系统自动化》
2007-4-19
(2) 全波线性整步电压
全波线性整步电压电路由电压变换、整形电路、相敏电路、低通滤波器和 射极跟随器组成。
2007-4-19 《电力系统自动化》
ω sy =
δ ey
注：在准同期并列计算中，按理还应包括稳定性校验，不过一般不必。
《电力系统自动化》
第三节 自动并列装置的工作原理
一 、恒定越前时间准同期并列装置的控制逻辑
恒定越前时间准同期并列装 置中的合闸信号控制单元由滑差 角频率检测、电压差检测和越前 时间信号等环节组成。控制逻辑 如图(a)所示。时间配合须如图 (b)所示，在一个脉动电压周期 内，必须在越前时间信号到达之 前完成频率差和电压差的检测任 务，作出是否让越前时间信号通 过与门的判断，也就是作出是否 允许并列合闸的判断。
绪论 并列操作简述
图2-1（a）表示发电机G通过断路器QF与系统 进行并列操作，图2-1（b）表示系统的两个部分 S1和S2通过断路器3QF实现并列操作。
2、准同步并列的理想条件
（1）待并发电机电压与系统电压相等； （2）待并发电机频率与系统频率相等； （3）并列断路器主触头闭合瞬间，待并发电机 电压与系统电压间的相角差为零。
3、非同期并列的危害 如果并列操作不当，冲击电流过大，会破坏发 电机，并引起振动，从而引起系统电压波动，破 坏系统的稳定运行。
4、并列操作时的要求
1）发电机组并列瞬间，冲击电流应尽可能小， 其瞬时最大值不应超过允许值，一般不超过1～2 倍的额定电流； 2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运 行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的 扰动。
同步发电机自动调节励磁可保证系统电压水平、 提高电力系统稳定性以及加快故障切除后电压的 恢复过程； 按频率自动减负荷可防止电力系统因事故发生功 率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳 定运行； 按电压自动减负荷可防止电力系统无功不足时引 发的系统失去稳定运行的可能性； 自动调频装置可保证电力系统正常运行时有功功 率的自动平衡，使系统频率在规定范围内变动， 同时使有功功率分配合理，提高了系统运行的经 济性。
3、GB14285-1993《继电保护和安全自动装 置技术规程》规定： 在正常运行情况下，同步发电机的并列应 采用准同期方式；在故障情况下，水轮发电机 可以采用自同期方式。
四、线路型同期并列
图2-1 电力系统并列操作基本方式 （a）发电机并列；（b）系统两个部分并列
图2-1（a）中是发电机通过断路器QF与系统 实现准同期并列，同期对象是发电机，属机组 型同期。
三、同步发电机并列操作的方法
1、准同期并列
电力系统自动化同步发电机同期系统 与并 列操作
电力系统自动化同步发电机同期系统与并列操作电力系统自动化同步发电机同期系统是现代电力系统中一个非常重要的组成部分，其主要作用是确保发电机在并网运行时，能够与系统其他发电机和负荷保持同步，避免出现失步现象。
并列操作是指多台发电机同时在同一系统中运行，这个过程需要同步发电机同期系统的支持和协调，以确保各台发电机能够稳定、安全地运行。
同步发电机同期系统的主要作用是使发电机与电网的电压、频率和相位相同，并保证其输出的电能满足系统需求并能进行平稳地功率交换。
同期系统包括同期器、速度控制和电压调节等组件。
其中，同期器主要用于检测发电机转速，控制发电机励磁，保证发电机与电网频率相同；速度控制主要用于控制机组转速，保证发电机与电网同步；电压调节用于控制电网电压，使发电机输出电能符合系统需求。
并列操作时，同步发电机同期系统需要协调各台发电机的运行状态，保证它们的频率和相位相同。
在发电机并列运行时，通常采用一台发电机作为主发电机，其余发电机则作为从属发电机，通过控制主发电机的输出功率和电压来控制整个系统的运行。
同期系统需要对发电机进行速度和电压调节，以保证发电机输出的电能符合系统需求。
此外，同步发电机同期系统还需要监控各台发电机的运行状态，当出现故障时及时处理，以确保系统稳定、安全地运行。
在电力系统中，同步发电机同期系统是一个非常重要的组成部分，其作用不仅可以保证发电机的正常运行，还可以提高电力系统的安全可靠性。
在并列操作中，同步发电机同期系统的协调和控制能力特别重要，它们直接关系到整个系统的运行和稳定性。
因此，对同步发电机同期系统的研究和应用具有重要的意义，这需要我们在关注它的同时，不断深入探索和利用它的优势，为电力系统的发展和健康运行做出贡献。
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同步发电机并列需遵循的基本原则
1、并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时 最大值一般不超过1-2倍的额定电流。
2、发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态， 其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
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实际并列条件之二——合闸相角差
并列时的电气状态：
fG fX UG UX e 0
计算得到冲击电流最大瞬时值：
ihmax
2.55U X X q
• 2sin e
2
e
U X 电网电压的有效值
X q 发电机交轴次暂态电抗
UG
Ih
US
UX
•冲击电流主要为有功电流分量。
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第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念) 二、准同期并列的基本原理
脉动电压、滑差电压 恒定越前时间、恒定越前相角 恒定越前时间并列装置的整定计算 例子
三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
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2、发电机以自同期方式投入电网。在投入瞬间，未加 励磁电流的发电机接入电网，相当于电网经过发电机次 暂态电抗形成短路，因而不可避免出现较大的冲击电流。
3、发电机母线电压瞬时下降对其他用电设备的正常工 作产生影响，自同期并列方法也受到限制。
自同期并列方法现在已经很少采用。
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10 sin e 10 sin e 1
X q
X d X d
可以得到最大允许并列误差角：emaBiblioteka sin e 0.1rad 5.73o
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实际并列条件之三——频率差
并列时的电气状态：
j
UX
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同 步 发 电 机 的 并 列 方 法
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同步发电机的并列方法
准同期并列
在电力系统正常运行的情况下，一般采 用准同期并列方法将发电机组投入运行。
自同期并列
只有当电力系统发生故障时，为了迅速 投入水轮发电机组，过去曾采用自同期 并列方法。
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第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念)
同步并列和准同期的基本概念 同步发电机并列的基本原则 准同期并列理想条件 偏离理想条件三种情况下的后果 自同期并列
二、准同期并列的基本原理 三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
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•为了保证机组的安全，我国规定电压差并列冲击电流不 允许超过机端短路电流的1/20~1/10。据此，得到同期并
列的一个条件：电压差Us不能超过额定电压的 5%~10%.
•现在的一些大型发电机组规定电压差不超过1%,以尽量避免无功 冲击电流
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2、电压幅值相等 U G U X
3、相角差为零 e 0
此时，合闸冲击电流为零，并列后发电机可以立即与电网同步运 行，不会出现扰动现象。
实际上，待并发电机组调节系统很难实现理想条件；在实际 的操作中也没有这样的苛求。只要合闸冲击电流小，不危及电 气设备，合闸后机组迅速进入同步运行，对电网影响小，不致 于引起任何不良后果即可。
第二讲 同步发电机的自动并列
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肖仕武
Office:J5B309 Tel:80794899
第二章 同步发电机的自动并列
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重点讲解发电机同步准同期 并列的自动化原理. 这是将同 步发电机投入电网进行并列运 行以组成电力系统的基本步骤.
由于微机型数字式自动并列方法已经趋 于成熟，现在也用准同期并列方法投运 水轮发电机组。
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同步发电机并列的理想情况
发电机端电压为 UG 电网电压为UX
两者之间的相量差为
US UG UX
•当电网参数一定时， 冲击电流就取决于合 闸瞬间 US 的值
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二、准同期并列的基本原理
并列断路器QF主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以 及进入同步运行的暂态过程，取决于合闸时的脉动电 压和滑差角频率。
准同期并列主要对脉动电压和滑差角频率进行检测和 控制，并且选择合适的时间发出合闸信号，使得合闸 瞬间的脉动电压在于允许值之内。
检测的信息主要取自并列断路器QF两侧的电压，而
X d
发电机直轴次暂态电抗
•冲击电流主要为无功电流分量。
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实际并列条件之一——电压幅值差
•冲击电流的电动力对发电机组的绕组产生影响，而定子 绕组端部机械强度最弱，需特别注意对其造成的危害。
•并列操作是正常操作，冲击电流最大瞬时值限制在1-2 倍的额定电流以下。
•最理想的情况就是 US
的值为零，此时，QF 合闸冲击电流为零。
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同步发电机并列的理想条件
发电机并列的理想条件——
并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。
1、频率相等 G X 或 f G f X
US
St 0
St
S1
S2
U mG U mX
U mG U mX
t
TS1
TS 2
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1 脉动电压—利用脉动电压检测准同期并列条件
（3）利用脉动电压检测准同期并列条件
在脉动电压波形中，载有准同期并列所需检测的信息 —— 电压幅值差（随时间变化的规律）
用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频
率之间的相差程度。
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实际并列条件之三——频率差
此时的合闸相角差是时间的函数，与发出合闸时间有关。 若发出合闸信号的时刻不恰当，就会产生较大的冲击电 流，若发出合闸信号的时刻恰当，就会在QF两侧电压相 量重合时合闸，冲击电流为零。
UG
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实际并列条件之三——频率差
u S 是幅值为U S ,频率接近
工频的交流电压波形。
US
2U mG sin G
X
2
t
2U
mG
sin
St
2
2U
mG
sin
e
2
2U mX
sin e
2
S G X S 2 f S
2 TS
脉动电压周期 TS 、滑差频率 f S 、滑差角频率 S 都可以
频率差（随时间变化的规律） 相角差（随时间变化的规律）
利用脉动电压可以为自动并列装置提供鉴别并列条件 的信息和选择合适的合闸信号发出时间。
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2 脉动电压—并列检测电压幅值差
1、并列检测条件之一——电压幅值差：
UG UX e 0 fG fX
X
US
断路器QF两侧的电压差为脉动
电压：
X t 2
uS U mG sinGt 1 U mX sinX t 2
1 2 0
e
G
Gt 1
uS
2U mG
sin G
X
2
t cos G
X
2
t
US
cos G
X
2
t
脉动电压的幅值
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实际并列条件之二——合闸相角差
•在有相角差的情况下合闸后，发电机与电网间立刻进行 有功功率的交换，使得发电机组的联轴受到冲击，这对 于发电机组和电网均产生不利影响，为了保证机组安全， 一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。
例如：一般规定，汽轮发电机组不允许因相角差产生的 冲击电流值为发电机空载时突然发生机端短路的冲击电 流值的1/10
若并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要求， 也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程，才能 实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击，严重时 甚至会导致失步。
我国在发电厂进行人工手动并列操作时，一般限制滑差 周期在10S~16S之间。
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mG
sin
US
S
2
t
2U mX
sin S t
2
e
G
UG
Gt 1
S1
S2