微机电力自动装置原理课件 第2章 同发机的自并列

“ I h

U X
G " d
U X
X X " h
I
" hm
1 .8
2I
UG、Ux为发电机电压和电网电压有效值，Xd为发电机次瞬态电 抗。 Xx是电力系统等值电抗。 I hm 为冲击电流最大瞬态值
第2章 微型计算机概述
（二） δe=δG-δx≠0 (相位差不等于0)时冲击电流 计算 （合闸相角有差）
已知 X
" q
0 . 125 , X
X
0 . 25 , t QF 0 . 5 s , 为 20 %, 时间为 0 . 05 s , 电流为 I hm
"
它的最大可能误差时间 自动并列装置最大误差 发电机允许的最大冲击 试计算允许合闸误差角 与相应的脉动电压周期
2 I GN ,
ey ?, 允许滑差角
TS ?

sy
?
ey 2 arcsin
2 1 ( 0 . 125 0 . 25 ) 2 1 . 8 2 1 . 05
2 arcsin 0 . 0992 0 ,199 ( rad )
第2章 微型计算机概述 整定参数举例例继续
s yj
sy 0
t
yj
t QF
02
sy 0 QF
S t QF
恒定越前相角法合参数原理图2-10
第2章 微型计算机概述
合闸信号控制情况：左边提前角度太小；中间提前角度恰好；右边提 前量太大。
第2章 微型计算机概述
（二）恒定越前时间法准同期并列合闸信号参数的计
2 U
2 mG
X
t
2U mX U mG cos s t
当 s t 0时， U S U mG U mx 当 s t 时， U S U mG U mx
第2章 微型计算机概述
4、US电压波形图
第2章 微型计算机概述 5、 图形说明了什么 在US的脉动电压波形中载有准同期并列所需要的信息===电压幅度 差、频率差、以及相角差以及相角差随着时间的变化规律。 为自动并列装置提供了并列条件信息和合适的合闸信号以及信号发 出的时机。
用于紧急情况下的操作。
3、引起的冲击电流Ih=Ux/(Xd+Xx)
第2章 微型计算机概述 第二节 准同期并列的基本原理
序1、准同期并列等效电路图
第2章 微型计算机概述
序2、准同期并列原理
由上图。设断路器QF两边电压分别为UG和UX，并 列断路器QF主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值 、和 进入同步运行的过渡过程。都与合闸的脉动电压US值 滑差角频率有关。因此准同期并列主要操作原理是： （1）测量出脉动电压US值滑差角频率。 （2） 依据 测量出脉动电压US值滑差角频率和断路器QF 的动作时间，计算出合适的合闸闭合时刻。
6、电压幅度差、频率差、以及相角差等参数的范围和要求： （1）电压幅度差：
电压幅度差US的大小与合闸冲击电流Ih大小成正比.。所以电压幅度 差US的大小受到冲击电流Ih大小的限制。应该小一点好。
（2）频率差： ω ω UG与UX的频率差就是US的频率fs, 滑差角ω s与其成正比，其倒数就 是脉动电压的周期Ts，合闸过程中要求滑差角ωs和脉动电压的周期Ts限 制在一定范围内。
X
合闸相角差为δe0，图2-4中a点，发电机处于发电状态，而受到制动，
其发出的功率沿功角特性曲线达到b点，此时δe=0，这时发电机依然 处于发电状态，而使得δe逐渐减小..
第2章 微型计算机概述
G X 时：
合闸相角差为δe变负。发电机处于电动机状态。又处于加速状态，交换 功率沿特性曲线移动到图中C点。 这样来回摆动，由于阻呢因素最后进入同步状态。
算 1、它是采用提前时间量 信号即在脉动电压US达
到两相电压UG、Ux重合（δ e=0)之前tyj发出合闸信
号。 2、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tQF之和。 因此采用恒定越前 时间的并列装置在理论上可以使合闸相位差δ e=0, 3、在δ e=0之前的恒定越前时间tyj发出合闸信号， 他对应的恒定越前相角δ yj的值是随ω s变化的。其变 化规律如下图。
第2章 微型计算机概述
第2章 同步发电机的自动并列
2.1 概述
2.2 准同期并列的基本原理
2.3自动并列装置的工作原理 2.4频率差与电压差的调整
2.5微机型(数字型)并列装置的组成
第2章 微型计算机概述
2.1 概述
2.1.1并列操作的意义
1、什么并列操作？
一台发电机组在投入电网运行之前，必须的 发电机输出的电压UG、频率fG、初相角φ G等 参数进行适当的调整， 使其与母线电压Ux 频 率 fx、初相角φ x等参数基本一致。这一系列 操作过程称为并列操作。
第2章 微型计算机概述 要求：
设滑差角频率的允许值

sy
0 .2 %
N
, f N 50 H Z 即：

sy
0 .2
2 f N 100 2
0 . 2
而： T S

10 ( s )
SY
第2章 微型计算机概述 （3） 合闸相角差δ e的控制 A、合闸相角差δe的控制 的含义：相角差δe是时间的函数，它的 大小影响合闸电流的大小，如如果没有其他因素的影响，可以考虑在 相角差δe=0时合闸最好，可以使合闸电流=0，但是合闸断路器QF的吸 合需要时间，还有其他控制电路动作也需要时间，若还在相角差δe=0 时合闸，等合闸断路器QF吸合时，相角差δe≠0，合闸的冲击电流会很 大。达不到减小冲击电流的目的。必须对合闸相角差δe进行控制。
Ih
"
2Eq X
" q
"
X
sin
x
e
2
X
" q "
发电机交轴次瞬态电抗 势
E q 发电机交轴次瞬态电动
第2章 微型计算机概述
(三) 频率不相等时冲击电流计算 （ωG≠ωx,或fG≠fx (频率不相等)
1、 (此条件下虽然UG=Ux (电压幅价相等)，但是合闸断路器两 边的瞬态电压Us差并不相等:
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4、

yj
s t yj
第2章 微型计算机概述 四、恒定越前时间并列装置合闸参数的整定计算 1、恒定越前时间并列装置的整定参数有： （1）越前时间tyj tyj=tc+tQF tc为自动装置合闸信号回路的动作时间； tQF为并列断路器的合闸时间。 （2）允许电压差Us=0.1----0.15UN(额定电压） （3）允许滑差角频率ω sy
u s U S cos(
G
2
X
t)
其中： U S 2U mG sin
st
2
2U mx sin
X
e
2
e s t , s G
S
称为滑差角频率或滑差频率fs。他们之间有如下关系：
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2、滑差角频率或滑差频率fs的关系
"
势
滑差角频率或滑差频率fs越大，冲击电流越大，
第2章 微型计算机概述
4、总结：合闸冲击电流与什么有关？
（1） UG、Ux为发电机电压和电网电压差越大冲击电流 越大。 （2）合闸相角差越大冲击电流越大。 （3）发电机电压和电网电压频率差越大冲击电流越大。
（4）滑差角频率或滑差频率fs越大，冲击电流越大。
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三、自同步
1、自同步操作是将 一台未加励磁电流的发电机升速到 接近电网频率,滑差角频率不超过允许值.且在发电机组 的加速速度小于某一给定值的条件下,首先合上并列断 路器QF ,接着立即合上励磁开关SE,给转子加上励磁电 流,在发电机电动势逐渐增长的过程中由电力系统将并 列的发电机组拉入同步运行. 2、特点：不要专门的合闸机构；但是冲击电流大，只实
s 2 f s
所以脉动周期为： TS 1 fs 2

s
用标麽值表示：

s*


s
2 f N
f N 50 H Z 为额定频率。
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3、频率不相等时冲击电流计算 （与情况2相同）
I
" h "
2Eq
" q
"
X X
sin
x
e
2
X q 发电机交轴次瞬态电抗 E q 发电机交轴次瞬态电动
（3）使并列断路器QF主触头闭合瞬间所出现的冲击电流
值维持允许的范围内 。
第2章 微型计算机概述
一、脉动电压（及其特性）
一、脉动电压（及其特性） 1、脉动电压是什么电压？ 它是 ：断路器QF两边电压UG和UX之差，是进入同步运行的过渡过程 中，合闸时断路器QF两边电压的脉动电压US值，与UG和UX的幅度 有关，和他们的初始相位差有关。 2、脉动电压的表达式1
当U
G
U
S
X
而
G

X
X
这时 U
S
表达式：
us U U
cos

G
2
t
S
2U
mX
sin
st
2
2U
S
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3、脉动电压的表达式2
当 U G U X 而 G X 这时 U S 表达式： u s U S cos US U
2 mX
G
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5、待并列发电机组进入同步运行的过程
（1）当发电机与电网进行有功功率交换时：如果发电机的电压UG超 前电网电压Ux,发电机发出 功率，则发电机制动而减速。反之，当 UG低于Ux时，发电机吸收功率，发电机将加速。
（2）交换功率的方向与合闸相角差δe的正负有关。
（3）发电机组进入同步运行的过程：如图2-4： 当 G
（2）自动准同期并列装置：由频率差检测控制单元； 电压检测控制单元；合闸信号控制单元等组成。由计算机进行自 动检测和控制。不要人工操作。
第2章 微型计算机概述 三、准同期并列合闸信号和控制逻辑（的形成） （一）恒定越前相角法准同期并列合闸信号参数的计算
1、合闸断路器QF的合闸时间参数为tQF, 2、如果UG和UX相等，且ω s很小，合闸断路器QF的合闸时 间参数为tQF，其主触头闭合瞬间的相角差近似认为接近δ yj值。 3、最佳滑差角可以由下式计算
第2章 微型计算机概述 2、同步发电机组并列时 应该遵守的原则 （1）并列断路器合闸时，冲击电流<(1--2) 倍额定电流 (2)发电机组并入电网后应能迅速进入同步状态..过程要短、 对电网扰动要小。
二、准同期并列 1、同期并列的条件： （1）ω G=ω x,或fG=fx (频率相等) （2）UG=Ux (电压相等) （3）δ e=δ G- δx =0(相位差相等) 发电机频率和电压参数：ωG、 fG、UG。 电网频率和电压参数：ωx、fx 、Ux 。 δe=δG- δx
B、如何进行控制？ 其方法有（1）恒定越前相角法，即在离δe=0前δyj角度处进行程控 合闸。合闸完成恰好δe=0；采用的控制装置称为恒定越前相角并列装 置。（2）恒定越前时间法，在UG=Ux前tyj发出合闸信号。采用的控 制装置称为恒定越前时间并列装置。合闸完成恰好UG=Ux。
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二、准同期并列装置
1、准同期并列装置组成 如图2-8：它由（1）频率差检测控制单元 （2）电压差检测控制单元 （3）合闸信号控制单元 执行合闸单元是合闸断路器QF 2、准同期并列装置按自动化程度的分类 （1）半自动准同期并列装置。该装置没有频率差检测控制单 元和电压检测控制单元，只有合闸信号控制单元。并列时由人工 依据经验操作
（3）δe=δG- δx≠0 (相位差不等于0) 情况C： （1）ωG≠ωx,或fG≠fx (频率不相等)
（2）UG=Ux (电压相等)
（3）δe=δG- δx=0 (相位差等于0)
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Baidu Nhomakorabea
3、准同步并列条件下冲击电流的计算
（一） UG≠Ux (电压不相等)时，准同步并列，产生的过电流：
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2、 准同步并列。
同期并列的条件中间有一项不能满足的情况称为准同步并列： 如情况 A：（1）ωG=ωx,或fG=fx (频率相等)
（2）UG≠Ux (电压不相等)
（3）δe=δG- δx =0 (相位差等于0) 情况B：（1）ωG=ωx,或fG=fx (频率相等)
（2）UG=Ux (电压相等)


ey
t c t QF 动作误差时间
sy
t c 和 t QF 为自动装置、断路器的
ey 由允许的最大冲击电流 ey 2 arcsin
i hm ( X
" " q
决定 ( rad )
X x) 2E
" q
2 1 .8
第2章 微型计算机概述 恒定越前时间并列装置的整定参数举例 [例题2。1]