电力系统自动装置知识点整理

电力系统自动装置知识

点整理

IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

何谓并列操作？对未投入运行的待并网发电机组进行适当操作，使其电压与并列点电压之间满足并列条件的一系列操作。

并列原则

1.并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值不超过允许值（1~2倍的额定电流）；

2.发电机组并入电网后，应能迅速（暂态过程要短）进入同步运行状态，以减小对系统的扰动。

并列方法分类

1.自同步

合闸瞬间，发电机无电势而被拉入同步2.准同步

合闸瞬间，发电机电势与系统母线电压、频率和相位接近而被拉入同步

发电机并网

发电机“并”到系统

两系统并网

两系统间的并列操作尚未有电气联系

（并网前两系统相互独立，频率一般不同；需满足三个条件时才能进行并列。存在频率差，实现易）

已有电气联系

（并列前两侧已存在电气联系，电压可能不同，但频率相同；相当于在两侧之间增加一条连线；因此也叫做“合环”。）自同步并列优缺点

优：1.不需选择并列合闸时机，操控简单

2.在电力系统发生事故、频率波动

较大的情况下，可迅速并列，避

免故障扩大

缺：1.不能用于两个系统之间的并列操作

2.冲击电流大；会引起附近电压降低准同步并列理想并列条件（冲击电流为零）

ωG=ωx（或fG=fx），UG=Ux，δe=0

（实际运行中，理想并列条件难以完全实现，也没有必要完全实现。实际上，只要满足并列操作的两项原则即可。）准同步并列偏离理想并列条件时的后果分析

实际上，电压幅值差、频率差和相位差均存在，分析较繁琐。为此，做如下简化：

1.仅存在电压幅值差（即fG=fx,δ

e=0,UG≠Ux）

冲击电流

最大瞬时值冲击电流的电动力对发电机端部绕组产生影响（定子绕组端部的机械强度最弱）

2.仅存在合闸相角差（即fG=fx,δe≠

0,UG=Ux）

冲击电流有效值

合闸后发电机与系统立刻进行有功功率交换，使机组联轴受到突然冲击，对机组和系统运行均不利

3.仅存在频率差(即fG≠fx,δe=0,UG=Ux) 此时断路器QF两侧电压差为脉动电压设

幅值(称为正弦整步电压)

频率差限制的重要性:过大可能导致功率振荡并失去同步,故必须对合闸时的频率差进行限制。

正弦整步电压:它反映了发电机和系统间电压矢量的相位差，是短路器两端电压的幅值包络线

准同步并列的实际条件一般规定为：（1）电压幅值接近相等，误差不应超过±（10%~15%）的额定电压；

（2）发电机频率和系统频率应接近相等，误差不应超过±（%~%）的额定频率；

（3）发电机电压和系统电压相位接近时合闸，合闸时的相位差一般不应超过10°准同期并列装置的信号检测相角差检测正弦整步电压法

包含信息：电压幅值差、频率差、相角差

缺点：电压幅值的变化影响相位差的估计精度。此法已逐渐被线性整步电压检测法取代

线性整步电压法

只反映UG和Ux的相角特性，与电压幅值无关，从而使越前时间信号和频差检测不受电压幅值的影响。

1.半波线性整步电压

2.全波线性整步电压

频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件

1.测量交流信号的周期（基本方法）（正弦转方波再二分频，半波时间即为周期）

2.利用相角差δe（t）轨迹中的滑差角频率ωsi

电压差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务，用来判别是否符合并列条件

1.直接读入UG和Ux值，然后作计算比较

2.先直接比较UG和Ux的幅值大小然后读入比较结果

自动准同步并列自动装置的控制系统结构

①频差控制单元

旨在检测ωs并由此调节发电机转速，使fG接近于fx

②电压差控制单元

旨在检测|UmG-Umx|并由此调节UG，使其小于允许值。

③合闸信号控制单元

检测并列条件（①和②），条件满足时选择合适的时间发合闸信号（使并列断路器的主触头QF接通时能够满足相角差在允许范围内

合闸信号控制

恒定越前相角式

提前一个恒定相角δYJ发出合闸命令

断路器合闸时间tQF近乎恒定，存在最佳合闸滑差角频率ωeopt=δYJ/tQF

为限制合闸冲击电流，滑差角频率须限制在某范围以内

恒定越前时间式

提前一个时间发出合闸命令；

提前的时间应为从发出合闸命令到断路器主触头闭合的时间，其中主要为断路器合闸时间，约为～;

测试量为越前相角，合闸时需要的越前相角为滑差角频率与断路器合闸时间的乘积

δYJ=ωs·tQF

原理上能保证断路器触头闭合瞬间相角差为零；然而由于断路器合闸时间的分散性，实际合闸瞬间仍有相角差

恒定越前时间并列装置的整定计算

1.越前时间（tYJ=tc+tQF）

tc—自动装置合闸出口回路的动作时间tQF—并列断路器的合闸时间

tYJ主要决定于tQF，其值随并列断路器的类型而变化。

2.确定越前时间的最大误差

3.允许的电压差（≤~），满足后不再考虑电压差的影响，即认为电压相等

4.根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差

δey单位为rad，（度/180）xπ

5.确定允许的滑差角频率ωsy

6.脉动电压周期Ts=2π/ωsy

实现实际采用的预测校正法

①算本计算点i的相角差δi，若2π-δ

i=δYJ，则立刻发出合闸信号；否则

进行下一步。

②测下一个计算点的相角差

δi+1=δi+ωsiTx+(Δωsi/Δt)Tx2

③判断：

若2π-δi+1>YJ，则合闸时间未到，返回①继续等待；

若2π-δi+1

备用电源自动投入装置（AAT）

定义