第02章_同步发电机的自动并列(3)

第三节
自动并列装置的工作原理
恒定越前时间
• 并列合闸控制
理想的导前合闸相角δYJ，它可以计及δe含有加速度的情况 ：
δ YJ = ωsit DC
Δωsi 2 + ⋅ t DC Δt
式中ωsi——计算点的滑差角速度，其值可按下式求得
Δδ t δ i − δ i −1 ωsi = = 2τ x Δt
其中δi和δi-1——分别是计算点和上一个计算点的角度值； 2τx——两计算点的时间； tDC——微处理器发出合闸信号到主触头闭合时需要经历的时间。 设tc为出口继电器动作时间，则tDC=tQF+tC
第二章 同步发电机的自动并列
1
主要内容
1. 2. 3. 4. 5.
概述 准同期并列的基本原理 自动并列装置的工作原理 频率差与电压差的调整 数字型并列装置的组成
第三节
自动并列装置的工作原理
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，却不能 利用它检测并列条件。
因为它的幅值与发电机电压及系统电压有关。 这就使得利用脉动电压检测并列条件的越前时间信号 和频率检测引入了受电压影响的因素，造成越前时间信号 时间误差不准，从而成为引起合闸误差的原因之一。
第三节
自动并列装置的工作原理
• 装置的控制逻辑
越前时间信号 电压差不允许 滑差不允许 合闸信号
与门 或 非 门
线性整步电压的表达式:
U
π Usl的下降段
sl
=
U slm
(π + δ e ) =
U slm
π
(π + ω s t )( − π ≤ δ e ≤ 0 , t ≤ 0 )
Uslm--- Usl的最大值
U
sl
=
U slm
π
(π − δ e ) =
U slm
π
(π − ω s t )( 0 ≤ δ ≤ π , t ≥ 0 )
第三节
自动并列装置的工作原理
•注意与全波线性整步电 压中区别
利用微机实现相角差测量的方案：
当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于控制可编 程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差相对 应。CPU可读取矩形波的宽度N值，求得两电压相角差的变化轨迹。
第三节
自动并列装置的工作原理
整步电压形成电路的波形图:
整形电路： 形成方波
相敏电路
滤波电路
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自动并列装置的工作原理
• 并列的检测信号
相角差
线性整步电压与相角差的对应关系是从宽度不等的 矩形波经滤波处理后获得的。 •缺点： （1）滤波引入误差； （2）一个滑差周期内，假设 ω s 保持稳定，但实际 dω s 并不一定， 还应考虑相角差加速度 dt 。
（3）滤波和射级跟随器
L1 C101
L2 C102
滤波电路作用:将U103C中的高次谐波滤
掉，形成幅值为三角形的整步电压。 射级跟随器作用:提高整步电压形成电 路的负载能力，使三角形整步电压的波 形不受它后边电路工作的影响。
V105的发射极电位U105e就是ZZQ-5型自动准同期装置中的线性整 步电压Usl
第三节
•解决办法：
自动并列装置的工作原理
（1）取消滤波，整流后直接读取脉冲宽度； （2）实时记录矩形波宽度，得到相角差的运动轨迹， 其载有除电压幅值外极其丰富的并列条件信息，其作用 与整步电压相似。
当前相角差、滑差角频率、相角差加速 度、 恒定越前时间的最佳合闸导前相角差等。
数字式自动并列装置可以发挥高速运算优势，充分利用 相角差轨迹信息，提高并列装置的合闸控制技术水平。
与全波线性整步电 压区别：
1、整形电路相位 2、异或电路输出 3、相角差和矩形 宽度关系 4、不用滤波
第三节
自动并列装置的工作原理
第三节
自动并列装置的工作原理
如采用线性整步电压全波电路，则每一个工频周期可作两 次计算，CPU可记录下轨迹图如下：
第三节
自动并列装置的工作原理
• 并列合闸控制
频 率 差
发电机电压UG整形原理： UG正半周时，V101导通，集电极电位U101c约为0V. UG负半周时，V101截止，集电极电位U101c约为12V.
由V102和二级管VD104~VD106 组成的整形电路对系统电压UX整形。 工作原理与由V101和二级管VD101~VD103 组成的整形电路相同。
线性整步电压也可用于频率差的检测
•但具有与前述一样的缺点
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自动并列装置的工作原理
方法1——相角差轨迹中含有滑差角频率的信息：
第三节
自动并列装置的工作原理
方法2——直接测量两并列电压频率，求取频率差值以及 频率高、低的信息：
T=
1 N fc
• fc:计数脉冲频率
fc f = N
第三节
• 并列合闸控制
第三节
自动并列装置的工作原理
可以求出最佳的合闸越前相角δYJ值，该值与本计算点的相 角δi按下式进行比较（下式中ε为计算允许误差）
（2π − δ i ) − δ YJ ≤ ε
上式成立，则立刻发出合闸信号。
如果 （2π − δ i ) − δ YJ > ε
又（2π − δ i） > δ YJ
则继续进行下一点计算，直到δi逐渐逼近δYJ符合 上式为止。
第三节
自动并列装置的工作原理
逻辑关系满足即可以合 闸。 t
YJ
US
必须在 之前判定完 毕。 电压差、频率差判别区
tYJ
ωst
t
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自动并列装置的工作原理
• 并列的检测信号
整 自动并列装置监 步 测并列条件的电 电 压 压 两种方法应用于模拟式 并列装置中，实现检 测。 正弦整步电压法
& 直接做差，得到正 &与U 采用 U X G 弦性的包络线来判别。误差较大。
电 压 差
自动并列装置的工作原理
频率差和相角差检测电路中，不载有并列点两侧电压
幅值的信息，所以需要设置专门的电压差检测电路。 方法——直接读入并列点两侧电压幅值，然后计算差值。 （1）直接交流采样；
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自动并列装置的工作原理
（2）采用传感器芯片（AD536A)—— 把交流电压均方根值
转换为低电平直流信号。可方便的通过接口电路把交流电 压值读入本机，然后计算两电压间的差值，判断是否超过 设定限值，并获得待并发电机组电压高于或低于电网电压 的信息。
(U G )
(U G )
(U G )
(U X )
（2）相敏电路
当U101C和U102C同时为高电位或同时 为低电位时，V103因不能获得基极电流 而截止，集电极电位U103C为高电位， 约为40V。 当U101C和U102C一个为高电位、一个 为低电位时，V103因导通，集电极电位 U103C为低电位。
应用：早 期 曾 采 用，现已 被 “ 线性整 步电压 ” 替 代。
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自动并列装置的工作原理
线性整步电压法
线性整步电压---指其幅值在一周期内与相角差δe分段按比例变化的电压。
注意：线性整步电压只与发电机电压和系统电压的相角差δe 有关，而与它们的幅值无关。
第三节
Usl的上升段
自动并列装置的工作原理
线性整步电压法
采用三角波（线性）的整步电压。 不考虑电压差，只考虑相角差。精 度较好。
第三节
自动并列装置的工作原理
–
正弦整步电压法
–
线性整步电压法
第三节
自动并列装置的工作原理
正弦整步电压法
若 UG = U X ：
KZ——整流系数

若 UG ≠ U X ：
特点：正弦型整步电 压不仅是相角差的函 数，还与电压差有 关。此并列条件检测 引入误差成为合闸误 差的原因之一。
Usl的周期TS表征发电机电压和系统电压频率差△f的大小：
ห้องสมุดไป่ตู้Ts=
2π
ωS
=
2π 1 = 2πΔ f Δ f
第三节
2.
自动并列装置的工作原理
线性整步电压法
因此：越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响， 提高了并列装置的控制性能。
第三节
自动并列装置的工作原理
线性整步电压法
线性整步电压的形成电路 形成电路由整形电路、相敏电路 及滤波电路三部分组成。 （1）整形电路