电力系统自动装置第二章_自动并列汇编
(完整版)电力系统自动装置原理思考题及答案
复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。
3、自同期并列：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，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点：是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期：滑差：并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fs 表示；滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装置。
7、恒定越前时间准同期并列：在Ug和Ux两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压：包含同步条件信息的电压；正弦整步电压：与时间具有正弦函数关系的整步电压；线性整步电压：与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
自动装置答案
1 5 2
t1 3.8078 ， t 2 5.6169 ，……
考虑时间提前量 0.14 秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678 秒，5.4769 秒，等等。
第三部分 励磁控制
3-1．某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行，1 号机的额定功率为 25MW，2 号机的额定功率为 50MW。两台机组的额定功率因数都是 0.85。2 号机励磁调节器调差系数为 0.05，1 号机为无差调节特性。 若系统无功负荷波动使电厂无功增量为它们总无功容量的 20％， 问各机组承担的无功负荷增量是多少？母 线上的电压波动是多少？若电厂无功增量为它们总无功容量的 60％，情况又如何？ 答： 1 号机额定无功功率： QG1N P G1 N tan 1 25 tan arccos 0.85 15.49 Mvar 1 号机额定视在功率： SG1N P G1 N / cos 1 25 / 0.85 29.41 MVA 2 号机额定无功功率： QG 2 N P G 2 N tan 2 50 tan arccos 0.85 30.99 Mvar 因为 1 号机为无差调节特性，所以 1 号机将尽其所能承担无功功率的增量，如果 1 号机能承担无功功 率的全部增量（即其值小于额定视在功率） ，则母线电压保持不变。 当电厂无功增量为总无功容量的 20％时(题目隐含 1 号机组承担全部无功增量)：
UG1 UI
总无功负荷
UGII UⅡ
b
a
可避免无功电流冲击。 3-6．设 4 台发电机在同一母线并列运行，如果改变发电机母线电压而不改变其无功负荷的分配，试问 如何操作？ 答：先从 2 台机组的并列运行开始讨论：当需改变发电机母线电压而不改变 2 台机组间无功负荷的分 配的比例时，设其所承担的无功负荷总量不变，则由图可见，仅需将 2 台机组的电压-无功特性上移，则其 工作点将从 a 点变化到 b 点。对 4 台机组可同理操作。
电力系统自动装置原理第02章同步发电机的自动并列(自动并列装置的工作原理)
第二章同步发电机的自动并列1.概述2.准同期并列的基本原理3.自动并列装置的工作原理4.频率差与电压差的调整5.数字型并列装置的组成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。
逻辑关系满足即可以合闸。
必须在之前判定完毕。
YJt•装置的控制逻辑越前时间信号电压差不允许滑差不允许与门或非门合闸信号电压差、频率差判别区U tYJt stω正弦整步电压法采用与直接做差，得到正弦性的包络线来判别。
误差较大。
GU •并列的检测信号&两种方法应用于模拟式并列装置中，实现检测。
线性整步电压法X U &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。
整步电压自动并列装置监测并列条件的电压–正弦整步电压法–线性整步电压法X G U U =若：若X G U U ≠：K Z ——整流系数正弦整步电压法特点：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。
应用：早期曾采用，现已被“线性整步电压”替代。
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。
线性整步电压的表达式:U sl 的上升段)0,0)(()(sl≤≤≤−+=+=t t U U e s slme slmUδπωππδππ)0,0)(()(sl≥≤≤−=−=t t U U s slme slmUπδωππδππfS s T Δ=Δ==1f 222ππωπU slm ---U sl 的最大值U sl 的周期T S 表征发电机电压和系统电压频率差△f的大小：U sl 的下降段线性整步电压法2.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。
电力系统自动装置第二章_自动并列教材
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
电力系统自动装置第二章_自动并列
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
利用脉动电压可以为自动并列装臵提供鉴别并列条件 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：
电压幅值差 U mG U mX 对应于脉动电压 U S 波形的最小幅 值
U Smin U mG U mX
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
发电机发出 功率
e 0
S 0
发电机吸收 功率
S 0
e 0
S 0
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自同期并列
自同期并列就是将一台未加励磁电流的发电机组升速
到接近于电网频率，滑差角频率不超过允许值，而且， 在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并 列断路器QF,接着立刻合上励磁开关，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 并列发电机拉入同步状态。 优点：控制操作非常简单，不需要选择合闸时刻。
发电机端电压为 U G
电力系统自动装置原理：第02章_同步发电机的自动并列-(4_5)
第四节 频率差和电压差的调整
2. 电压差调整 •任务：在并列操作过程中自动调节待并发电机的
电压值，使电压差条件符合并列的要求。 （1） UG < U X ，发升压脉冲； （2） UG > U X ，发降压脉冲；
•实施原理、原则：与频率差调整相似。
主要内容
1. 概述 2. 准同期并列的基本原理 3. 自动并列装置的工作原理 4. 频率差与电压差的调整 5. 数字型并列装置的组成
) 重点：
并列操作的两种方式； 准同期并列的理想条件；
自动准同期装置的组成；
恒定越前时间并列装置的基本原理 ；
微机式准同期装置的原理与优点。
本章作业：
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。 2、并列操作有哪两种方式？它们是如何实现的？ 3、什么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? 4、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 务是什么? 5、何谓滑差、滑差周期？与相角差δ有什么关系？ 6、简述微机型自动准同期装置实现电压差检测、频率差检 测、相角差检测以及恒定越前时间检测的原理和方法。
第五节 数字式并列装置
一、概述
用大规模集成电路微处理器（CPU）等器件构成的数字式并 列装置，由于硬件简单，编程方便灵活，运行可靠，且技术上 已日趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。
模拟式并列装置为简化电路，在一个滑差周期Ts时间内， 把ωs假设为恒定。数字式并列装置可以克服这一假设的局限性 ，采用较为精确的公式，按照δe当时的变化规律，选择最佳的 越前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作的过程，提高了自 动并列装置的技术性能和运行可靠性。
原理：驱动器控制的三相电形成电磁场， 转子（永磁铁）在此磁场作用下转动； 同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器， 驱动器根据反馈值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。
电力系统自动装置原理简答
第二章 同步发电机的自动并列1、同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（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。
因为：(1)并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损；(2)并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
2、同步发电机并列操可以采用什么方法？答：可分为准同期并列和自同期并列。
3、什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：调节发电机的电压Ug ，使Ug 与母线电压Ux 相等，满足条件后进行合闸的过程。
特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。
适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。
4、为什么准同期并列产生的冲击电流小？答：当电网参数一定时，冲击电流决定于相量差Us ，由于准同期并列操作是并列断路器QF 在满足频率相等幅值相等相角差为零的理想条件下合闸的，虽然不能达到理想的条件，但是实际合闸时相量差Us 的值很小，因此计算出的冲击电流很小。
5、什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上断路器QF ，接着合上励磁开关开关SE ，给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。
电力系统自动装置问答题参考答案
-2-
18.无刷励磁调节系统结构如图所示,若某时刻发电机端电压突然降低, 简述该无 刷励磁调节系统的电压调节过程.
端电压突然降低,电压互感器 TV 将此信号传给励磁调节器 AVR,从而控制晶 闸管减小触发角,励磁机励磁电流增大,励磁机输出电流即发电机励磁电流增大, 发电机端电压升高. 19.励磁电压响应比中 0.5 是什么意思？该公式 的含义是什么？ Uc * Ub * (Uc Ub) / Ua Uc Ub RR 0.5 0.5 0.5Ua 0.5 为时间 如图所示△abc 的面积与由 ab、bd 和弧 ad 包围的面积相等,将励磁电压在最初 0.5 秒内上 升的平均速率定义为励磁电压响应比. 21.如何在使发电机退出运行时不引起无功电流的冲击？ 当发电机输出无功功率时,逐渐减小发电机的励磁电流,发电机输出的无功电 流也逐步减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 当发电机吸收无功功率时,逐渐增大发电机的励磁电流,发电机吸收的无功电 流也逐渐减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 22.试分别画出具有正、负调差系数的电压调节特性,并说明一台正调节系数和一 台负调节系数的发电机能否并联且稳定运行？为什么？ 正差调节特性: 负差调节特性:
Ich"
2UG e sin XG Xx 2
ich 1 . 8 2Ich"
8.为何恒定越前相角存在最佳合闸角频率？ 因为断路器的合闸时间 tQF 近乎恒定. 9.恒定越前相角并列操作为何在电力系统中没有得到广泛应用？ 因为恒定越前相角存在最佳合闸角频率,实际中频差大小不同,最终的合闸角 度是有偏差的. 10.进行发电机的并列操作时合闸命令为何须在发电机与系统间的相位差 δ s =0 之前发出？ 从发出合闸命令到断路器主触头闭合需要一段时间. 11.恒定越前时间与恒定越前相位方法哪个好？为什么？ 恒定越前时间好,同第 9 题 12.给出恒定越前时间的整定过程. (1)确定越前时间最大误差 tYJ tc tQF (2)允许的电压差,满足后不再考虑电压差的影响,认为电压相等. (3)根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差
电力系统自动装置原理思考题及答案 (2)
电力系统自动装置原理思考题及答案复习思考题第二章同步发电机的自动并列一、基本概念 1、并列操作:电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。
2、准同期并列:发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。
3、自同期并列: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，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉人同步，完成并列操作。
4、并列同期点:是发电机发电并网的条件。
同期并列点是表示相序相同、电源频率同步、电压相同。
5、滑差、滑差频率、滑差周期:滑差:并列断路器两侧发电机电压电角速度与系统电压电角速度之差;滑差频率:并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用 fs表示; 滑差周期:并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化 360?所用的时间。
6、恒定越前相角准同期并列:Ux 两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号的叫恒定越前相角并列装在 Ug 和置。
7、恒定越前时间准同期并列:在 Ug 和 Ux 两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号的叫恒定越前时间并列装置。
8、整步电压、正弦整步电压、线性整步电压:包含同步条件信息的电压;正弦整步电压:与时间具有正弦函数关系的整步电压;线性整步电压:与时间具有线性函数关系的整步电压。
二、思考题 1、同步发电机并列操作应满足什么要求,为什么, 答: 同步发电机并列操作应满足的要求:(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 12 倍的额定电流。
(2)发电机并网后，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。
因为:1并列瞬间，如果发电机的冲击电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气设备，还合使其他电气设备受损;2并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不成功。
微机电力自动装置原理课件 第2章 同发机的自并列
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。
“ 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）
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]
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
电力系统自动化重点整理
第1章发电机的自动并列1、掌握并列操作的概念及对并列操作的要求。
☞并列的概念:将一台发电机投入电力系统并列运行的操作，称并列操作。
发电机的并列操作又称为“并车”、“并网”、“同期”。
☞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、掌握并列操作的两种方式及各自的特点。
☞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）。
☞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。
☞自同期并列概念：将一台未加励磁的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，机组的加速度小于某一给定值的条件下，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。
优点:操作简单，并列迅速，易于实现自动化。
缺点：冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。
适用:只有在电力系统事故、频率降低时使用.自同期并列不能用于两个系统之间的并列，也不用于汽轮发电机组.3、掌握准同期并列的三个理想条件，了解并列误差对并列的影响。
☞（1）fG=fX或wG=wX:待并发电机频率与系统频率相等,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。
☞①电压幅值差对并列的影响：产生的冲击电流,在只存在电压差的情况下,并列机组产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，必须限制冲击电流.②合闸相角差对并列的影响：当相角差较小时,冲击电流主要为有功电流分量。
第2章同步发电机的自动并列
系统电压
U sin( t ) U X mX X 2
U U U sin( t ) U sin( t ) 两者的电压差称为滑差电压U S G X mG G 1 mX X 2
●发电机电压角频率 G ●电网电压角频率 X 二者之间的电压相量差为 US UG U X 冲击电流决定于合闸瞬间的 U S ，要求： （1） U S 尽可能小； （2）并列后迅速进入同步运行状态，对电网扰 动小。
合闸后，发电机处于发电状态，受到制动。发电机发出功率， 沿着功角特性到达b点时，有
G x
s 0
此时，仍为发电机状态， G 继续减小， s 为负值， 使得 e 逐渐减小，发电机发率沿着功角特性往回摆动，到达 原点时， e 为负，交换功率变负，发电机处于电动机状态， 有重新加速，交换功率沿特性曲线变到c点， G x 来回摆动，直到进入同步运行为止。 进入同步运行状态的暂态过程与合闸时的滑差角频率的初始大 小 s 0 有关，若 s 0 较小，到达最大相角b点的相角差变化 较小，可很快进入同步运行。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
二、准同期并列装置
频率差控制单元
并列装置的构成
电压差控制单元
合闸信号控制单元
半自动：无频率差、电压差控制功能。
自动化程度一般分为
全自动
自动准同期并列装置 三个控制单元
频率差允许 电压差允许
与 门
QF
并列断 路器
TVX
TVG
一、脉动电压变化
UG U X
US
S1
TS1
S 2
G X
两电压相量做相 对运动
电力系统自动装置第2章
sin e
2
S GX S 2 fS
TS
2
脉动电压周期 T S 、滑差频率 f S 、滑差角频率 S 都可以
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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偏移理想条件下的后果----滑差
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。
★取最小值
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准同期并列原理
☆电压幅值差控制 ☆滑差控制 ☆角差控制
恒定越前时间 恒定越前相角
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准同期并列原理
☆恒定越前时间
tYJ tC tQF tC 同期装置合闸信号回输路出延时 tQF同期断路器合闸动间作时
☆恒定越前相角
*tYJ
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功能二：当压差不满足条件时，进行均压操作 (利用励磁调节器)；当频差不满足条件时，进 行均频操作(利用调速器)
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微机型自动准同期装置
自动准同期装置逻辑结构
压差不允许
频差不允许 或非门
越前时间
与门 &
合闸信号
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微机型自动准同期装置
自动准同期装置组成
☆滑差偏移理想条件时
★并网后，需经过加速或减速的振荡过程，力矩将 会对机组造成冲击 ★有可能出现在功角达到180°时，滑差频率还没有 降到零，机组会运行到功角大于180 °的区域，失去 稳定性
电力系统自动装置原理重点
总结人：张英杰电力系统自动装置原理重点·绪论1. 电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。
2. 调度控制中心对所管辖的电力系统进行监视和控制、其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保系统安全经济运行。
3. 电力系统自动控制的划分：①电力系统自动监视和控制；②发电厂动力机械自动控制；③电力系统自动装置；④灵活交流输电系统；⑤电力安全装置。
4.·第二章 同步发电机的自动并列1. 并列操作：将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作。
2. 任一母线电压瞬时值：sin()m u U t ωϕ=+ （电压幅值、频率、相角）3. 同步发电机组并列时遵循的原则：（问答）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应超过待并发电机额定电流的1~2倍。
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。
4. 同步发电机并列方法：①准同期并列；②自同期并列。
（一般采用准同期并列） 准同期并列：设待并发电机组G 已经加上励磁电流，其端电压为G U •，调节待并发电机组G U •的状态参数使之符合并列条件。
5. 并列的理想条件：6. 不满足准同期并列的后果？① 电压幅值差：冲击电流主要为无功电流分量；② 合闸相角差：当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量；③ 频率不相等：待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步。
7. 自同期并列：自同期并列操作是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率x ω不超过允许值，且在机组的加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。
（不能用于两个系统间并列操作）8. 准同期并列装置的两种原理：恒定越前相角、恒定越前时间。
自动装置第2章知识点
第二章同步发电机的自动并列第一节概述一、并列操作的意义电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为u=U m sin(ωt+φ)1、运行母线电压的状态量：母线电压的幅值、频率和相角。
2、并列操作：将一台发电机组进行适当的调整，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸，将发电机组并入电网运行。
同步发电机组并列时遵循如下的原则：(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。
4、并列方法分类（1）准同期并列待并发电机组已经加上了励磁电流，调节待并发电机组的状态参数使之符合并列条件后合上发电机出口断路器。
（2）自同期并列将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率ωS不超过允许值，且在机组的加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。
二、准同期并列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。
即：这时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机组与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
发电机并列的实际条件：（1）电压幅值差不超过额定电压的5％～10％（2）频率差不超过额定频率的0.2％～0.5％合闸瞬间相角差不超过±5度(一)电压幅值不等设发电机并列时频率f G =f X、相角差δe等于零、电压幅值不等(U G≠U X)。
则冲击电流的有效值为:式冲击电流主要为无功电流分量。
1、U G > U X冲击电流滞后发电机电压90度，并列后发电机立即带无功负荷；2、U G < U X冲击电流超前发电机电压90度，并列后发电机从系统吸收无功负荷；(二)合闸相角差设并列合闸时电压幅值相等、频率相等，但合闸瞬间存在相角差。
这时发电机为空载情况，电动势即为端电压并与电网电压相等，冲击电流的有效值为式当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量，说明合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组联轴受到突然冲击1、发电机电压超前，冲击电流基本与发电机电压同相，并列后发电机立即发出有功功率；2、发电机电压滞后，冲击电流基本与发电机电压反相，并列后发电机立即从系统吸收有功功率；(三)频率不相等设并列时电压幅值相等但频率不相等，这时断路器两侧间电压差us为脉动电压。
电力系统自动装置第二章PPT精品文档38页
正弦整步电压法
采用UG 与 UX 直接做差，得到正
弦性的包络线来判别。误差较大。
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。
电力系统 自动装置原理
自动并列装置的工作原理
▪ （一）整步电压 ▪ 1、正弦整步电压法
由图可知USZ不仅是相角差 的函数，而且还与电压差值有 关。这就使得利用USZ检测并 列条件的越前时间信号和频差
第二节、准同期并列的基本原理
❖ 并列断路器主触头闭合瞬间所出现的冲击电流以及进 入同步运行的暂态过程，决定于合闸时的脉动电压US 和滑差角频率ωs。故准同期并列主要是对脉动电压和 滑差角频率进行检测和控制，并选择合适的时间发出 合闸信号。
电力系统 自动装置原理
第二节、准同期并列的基本原理
❖ 一、脉动电压分析
电力系统 自动装置原理
准同期并列的基本原理
❖ 提示：
合闸相角差表达式为：
e e0 2 1 fs0 2 2 0 (f1f2)0.2 co t0 s.2 si2tn
先不考虑提前量，则有：
e [ 0 . 2 c t 0 . o 2 s 2 t ] s d i e n 0 t 0 . 2 s t 0 i . 1 c n 2 t 0 o . 1 0 s
主要内容
1. 同步发电机自动并列的条件和原则 2. 准同期自动并列的分析 3. 准同期自动并列装置的实现原理 4. 频差调节的方法
电力系统 自动装置原理
第一节、概 述
❖ 同步发电机自动并列的条件和应遵守的原则 ▪ 理想并列条件
fG fx UG Ux G x
▪ 并列的现实情况分析 ▪ 原则
1. 发电机合闸时，冲击电流应尽可能小（小于允许值） 2. 发电机合闸后，应尽快拉入同步
电力系统自动装置原理课后答案
电力系统自动装置原理附录思考题答案第一部分 自动装置及其数据的采集处理1-1．采用式1-13对电流进行分解，0a 、n a 、n b 的物理意义分别是什么？ 【答案提示】0a ：直流分量；n a ：n 次谐波分量的实部；n b ：n 次谐波分量的虚部。
1-2．采样的前期处理讨论： 【答案提示】如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高； 是用算术平均法进行滤波有两种方式，其一：10~1021a a a a+++= ；其二：2~211a a a +=，2~~312a a a +=，2~~423a a a += (2)~~108a a a +=。
第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，10a 占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。
第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。
总的来看，第二种方法的误差和实际意义都大于第一种。
第二部分 自动并列2-1．略 2-2．略2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
第二部分 自动并列2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：t f cos 1.0501+=Hz ，t f 2sin 1.0502+=Hz ，现准备进行恒定越前时间准同期互联操作，设远程通讯和继电器动作时间之和为0.14秒，求调度中心发出合闸信号的时刻。
【答案提示】合闸相角差表达式为：⎩⎨⎧-=-=-==20100212sin 2.0cos 2.0)(22δδδππππδe s e t t f f f 先不考虑提前量，则有：01.02cos 1.0sin 2.0]2sin 2.0cos 2.0[0→++=+-=⎰πππδππδt t dt t t e e251sin 01sin sin 1sin 21sin 212cos sin 222-=⇒=--=+-+=++t t t t t t t 8078.32+=πk t 或6662.02-=πk t8078.31=t ， 5.61692=t ，……考虑时间提前量0.14秒，则调度中心发出合闸信号的时刻可为：3.6678秒，5.4769秒，等等。
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emax sin e 0.1rad 5.73
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o
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实际并列条件之三——频率差
并列时的电气状态：
j
U X
X
UG U X
e 0 fG f X
t 2
U S
e
G
U G
断路器QF两侧的电压差为脉 动电压：
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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
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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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同步发电机的并列方法
同 步 发 电 机 的 并 列 方 法 准同期并列
UX
Xq
电网电压的有效值 发电机交轴次暂态电抗
e
I h
U X
U S
•冲击电流主要为有功电流分量。
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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 sin e sin e 1 10 10 Xq Xd Xd 可以得到最大允许并列误差角：
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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实际并列条件之二——合闸相角差
并列时的电气状态：
fG f X UG U X
e 0
U G
计算得到冲击电流最大瞬时值：
max ih
e 2.55U X 2 sin Xq 2
发电机端电压为 U G
电网电压为U X
两者之间的相量差为
U U U S G X
•当电网参数一定时， 冲击电流就取决于合 的值 闸瞬间 U S
•最理想的情况就是 U S 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 3、相角差为零
发电机电压、电网电压的有效值 发电机直轴次暂态电11/23 10/54
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。 •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
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。 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
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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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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。
G X U S 2U mG sin t 2 S t 2U mG sin 2 2U mG sin
G X 或 f G f X
2、电压幅值相等
e 0
UG U X
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
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一、同步并列与准同期
发电机投入电力系统参加并 列运行的操作称为“并列操 作”。 同步发电机的并列操作称为 “同期”。以近于同步运行 条件进行的并列操作称为 “准同期”。
并 列 操 作
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发电厂将一台发电机组用准同 期方式并入电厂母线。
将电力系统的两部分用准同期 的方式进行并列。
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