chap1-2第二节 自动准同期并列
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U min U y , U y为允许电压
所以应该在Usm趋于时零合闸。因为断路器具有一定的合闸时 间，所以在这一瞬间稍为提前一段时间发出合闸脉冲。
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。但在实际装置中不能利用它检 测并列条件。原因是：
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，造成了越前时 间信号误差，从而引起合闸误差。
us UG sin(Gt 0G ) Ux sin(X t 0X )
1、 UG与Ux两电压幅值相等
2、 UG与Ux两电压幅值不相等
脉动电压波形如图1-6，1-7所示
频差为0.5HZ时的滑差波形
频差为0.25HZ相位差为10o度时的滑差波形
压差为10V频差为0.5HZ时的滑差波形
由上述图形可见滑差电压由一个高频余弦波分 量和一个低频正弦波分量调制而成。它的包络 线决定于低频正弦分量的特点。可见当压差为 零时当低频正弦波的相位=0时，滑差电压us =0，此时并网将不会产生冲击电流。当存在电 压差时，滑差只有最小值而没有过零点，所以 无论何时合闸都存在冲击电流。
（二）准同期并列装置按自动化程度分类
1、手动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：手动 2、半自动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：自动
3、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；
输入USL→中间输出UR2→输出tYJ，动作
图1-13 恒定越前时间部分
图1-14 利用叠加原理求UR2示意图
Biblioteka Baidu
结论：
上式表明，电平检测器翻转瞬间的tYJ 的值与ωs的值无关，而是仅与R1及C 的数值有关的常数，右端的负号表示 与所取时间标尺的方向相反，即为 “越前”时间，故tYJ为恒定越前时间。
1、频率差控制单元
2、电压差控制单元
自动检测发电机电压与系统电压的幅 值差的方向，发出升压或降压信号 送到发电机励磁调节器，自动调节 发电机电压的幅值，使幅值差小于 规定的允许值，促使并列条件的形 成。
3、合闸信号控制单元
检查并列条件，当待并发电机组与 系统的频差、压差都满足并列条件 时，合闸控制单元就选择合适的时 间，即在相角差等于零之前的一个 恒定越前时间发出合闸信号。
由于断路器的合闸机构为机械操作机构，从合 闸命令发出到断路器主触头闭合瞬间止，要经 历一段合闸时间（此时间一般约为0.1~0.7s）； 因而，自动准同期装置在检查压差与频差已符 合并列条件时，还必须比角差δe=0这一时刻提 前一段时间发出合闸命令，才能使断路器主触 头闭合时的相角差δe=0。
这一段时间一般称为“越前时间”，只需按断 路器合闸时间进行整定，整定值应与滑差及压 差无关，故称其为“恒定越前时间（tYJ）”
（3）合闸信号控制单元：选择合适合闸时间
第二节 恒定越前时间自动准同期并列
一、自动准同期并列的任务
自动检查待并发电机与母线之间的电压幅值差与频 率差是否符合并列条件，并在满足这两个条件时， 在角差δe =0之前的一段时间发出合闸信号，使合 闸瞬间δe=0
问题： 1.发命令前频差能否为零？ 2.为什么要在δe=0之前发合闸信号？ 3.什么是“恒定越前时间”？
二、准同期并列合闸信号控制
恒定越前时间自动准同期并列时，发电机断路器 合闸是由合闸控制单元和断路器合闸控制电路共 同完成的。
tYJ tc tQF
tc——自动准同期装置的动作时间； tQF——并列断路器合闸时间。
tYJ主要决定于tQF
在δe=0之前的恒定越前时间tYJ发出合闸命 令，越前相角δYJ随滑差ωs变化
（四）、电压差检测原理
（五）合闸信号控制
五、自动准同期并列装置
自动准同期装置是利用讨论过的滑差检查、 压差检查及恒定越前时间原理，通过时间 程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进 行综合而成的。
（一）自动准同期并列装置组成图
自动准同期装置设置了三个控制单元：频 率差控制单元、电压差控制单元、合闸信 号控制单元。
当断路器的合闸时间不同时，可以分 别调整R1和C的数值，以获得相应的越 前时间。
图1-15 恒定越前时间电平检测器原理示意图
（三）滑差检测原理
利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相 角电平检测器的动作次序来实现滑差检测。
1、恒定越前相角电平检测器工作原理
恒定越前相角电平检测器实际上是一差分式施密特触 发器。当输入线性整步电压USL等于或大于整定电压 USLK时，电平检测器动作，输出低电平，此时表示 电平检测器因整定的恒定越前相角到达而动作。
YJ stYJ
当tYJ为定值时， δYJ与滑差ωs成正比
理论上，并列时角差为0，实际上由于存在误 差，并列时难免具有合闸相角误差。
设δey为并列时发电机组的允许合闸相角，由 下式可求得最大允许滑差ωsy
sy
ey
tC tQF
tC 自动并列装置动作误差时间 t QF 断路器动作误差时间
δey取决于最大冲击电流值，当给定最大冲击 电流值时可求得δey
e
e 0
usL
U sLm
e
0 e
usL
-
0
t
2
因此恒定越前相角的检测就可用电平检测器来完 成。
三角波整 步电压
电平检测器
输出
u
-
0
tA
K
usLK
电平检测器
翻转电平
(t) 2
(t)
即由δe= ωst，可得t= δe/ωs，说明恒定越前相
角的越前时间与ωs成反比，如果将图中USLK 按允许滑差ωsy下恒定越前时间tYJ的相应角差 值δYJ进行整定，则有如下关系
只有当断路器两侧的电压差及相角差同时为零， 才能使脉动电压Usm＝0，如果在这一瞬间断路 器触头闭合，冲击电流为零。如果任一条件不 满足，则不会出现脉动电压 为零。但只要Usm 的数值不超过允许范围，则合闸冲击电流也不 会大于允许值。因此，有时可以用脉动电压的 最小幅值足够小这一条件代替电压差及相角差 这两个同期条件。这时应满足
抗Xx=0.25；断路器合闸动作时间tQF=0.5s， 它的最大可能误差时间为tQF的±20%；自动 并列装置最大误差时间为±0.05s；待并发
电机允许的冲击电流
i //
h max
IGe为发电机额定定子电流，计算
2IGe
允许的合闸相角差δey和允许的滑 差角频率ωsy。
三、利用脉动电压检查同期条件原理 （一）脉动电压 并列时加在断路器主触头两侧的电压差
由线性整步电压的图形可知，线性整步电压的瞬时值 即表示该瞬间的角差δe的大小，当选定δe为某值后， USL随之确定。由图1-16可得，随着滑差的不断减 小，即Ts1<Ts2，恒定越前相角检测器动作时间tA1、 tA2随之不断加大。
线性整步电压的特性：与某一相角差相 对应的整步电压是一定值。
usL
U sLm
脉动周期和滑差频率的关系为
TS
2 S
因此，通过分析脉动电压幅值的变化规律，就可以了解全部 同期条件是否均已满足。这可通过检查脉动电压的下列两个 参数来判断： 1、脉动周期Ts
脉动周期足够大表示滑差角频率足够小。如要求频差不超过 一定的允许值，则只需检查是否满足
Ts 2 s
2、脉动电压幅值Usm
i"
h max
1.8
X
" q
2UG XX
2sin e
2
1.8
X
" q
2Eq" XX
2sin e
2
得ey
2 arcsin
ih
" max
(
X
" q
2 1.8
XX 2Eq"
)
例题
某发电机采用恒定越前时间自动准同期并
列方式与系统并列。归算到以发电机额定
容量为基准的发电机交轴次暂态电抗
Xq//=0.125,系统与发电机间的等值联络电
四、利用线性整步电压检查同期条件原理 （一）、线性整步电压 1、定义
1
2、特点
图1-11 线性整步电压与相角差的关系示意图
3、数学描述
0≤δe ≤π
4、如何得到线性整步电压
图1-12 全波线性整步电压 （a）（b）（c）整形电路输出波形；（d）相敏电路输出波形 （e）滤波电路输出波形
（二）、获得恒定越前时间的原理
所以应该在Usm趋于时零合闸。因为断路器具有一定的合闸时 间，所以在这一瞬间稍为提前一段时间发出合闸脉冲。
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。但在实际装置中不能利用它检 测并列条件。原因是：
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，造成了越前时 间信号误差，从而引起合闸误差。
us UG sin(Gt 0G ) Ux sin(X t 0X )
1、 UG与Ux两电压幅值相等
2、 UG与Ux两电压幅值不相等
脉动电压波形如图1-6，1-7所示
频差为0.5HZ时的滑差波形
频差为0.25HZ相位差为10o度时的滑差波形
压差为10V频差为0.5HZ时的滑差波形
由上述图形可见滑差电压由一个高频余弦波分 量和一个低频正弦波分量调制而成。它的包络 线决定于低频正弦分量的特点。可见当压差为 零时当低频正弦波的相位=0时，滑差电压us =0，此时并网将不会产生冲击电流。当存在电 压差时，滑差只有最小值而没有过零点，所以 无论何时合闸都存在冲击电流。
（二）准同期并列装置按自动化程度分类
1、手动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：手动 2、半自动准同期并列 （1）调压：手动 （2）调频：手动 （3）合闸：自动
3、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；
输入USL→中间输出UR2→输出tYJ，动作
图1-13 恒定越前时间部分
图1-14 利用叠加原理求UR2示意图
Biblioteka Baidu
结论：
上式表明，电平检测器翻转瞬间的tYJ 的值与ωs的值无关，而是仅与R1及C 的数值有关的常数，右端的负号表示 与所取时间标尺的方向相反，即为 “越前”时间，故tYJ为恒定越前时间。
1、频率差控制单元
2、电压差控制单元
自动检测发电机电压与系统电压的幅 值差的方向，发出升压或降压信号 送到发电机励磁调节器，自动调节 发电机电压的幅值，使幅值差小于 规定的允许值，促使并列条件的形 成。
3、合闸信号控制单元
检查并列条件，当待并发电机组与 系统的频差、压差都满足并列条件 时，合闸控制单元就选择合适的时 间，即在相角差等于零之前的一个 恒定越前时间发出合闸信号。
由于断路器的合闸机构为机械操作机构，从合 闸命令发出到断路器主触头闭合瞬间止，要经 历一段合闸时间（此时间一般约为0.1~0.7s）； 因而，自动准同期装置在检查压差与频差已符 合并列条件时，还必须比角差δe=0这一时刻提 前一段时间发出合闸命令，才能使断路器主触 头闭合时的相角差δe=0。
这一段时间一般称为“越前时间”，只需按断 路器合闸时间进行整定，整定值应与滑差及压 差无关，故称其为“恒定越前时间（tYJ）”
（3）合闸信号控制单元：选择合适合闸时间
第二节 恒定越前时间自动准同期并列
一、自动准同期并列的任务
自动检查待并发电机与母线之间的电压幅值差与频 率差是否符合并列条件，并在满足这两个条件时， 在角差δe =0之前的一段时间发出合闸信号，使合 闸瞬间δe=0
问题： 1.发命令前频差能否为零？ 2.为什么要在δe=0之前发合闸信号？ 3.什么是“恒定越前时间”？
二、准同期并列合闸信号控制
恒定越前时间自动准同期并列时，发电机断路器 合闸是由合闸控制单元和断路器合闸控制电路共 同完成的。
tYJ tc tQF
tc——自动准同期装置的动作时间； tQF——并列断路器合闸时间。
tYJ主要决定于tQF
在δe=0之前的恒定越前时间tYJ发出合闸命 令，越前相角δYJ随滑差ωs变化
（四）、电压差检测原理
（五）合闸信号控制
五、自动准同期并列装置
自动准同期装置是利用讨论过的滑差检查、 压差检查及恒定越前时间原理，通过时间 程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进 行综合而成的。
（一）自动准同期并列装置组成图
自动准同期装置设置了三个控制单元：频 率差控制单元、电压差控制单元、合闸信 号控制单元。
当断路器的合闸时间不同时，可以分 别调整R1和C的数值，以获得相应的越 前时间。
图1-15 恒定越前时间电平检测器原理示意图
（三）滑差检测原理
利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相 角电平检测器的动作次序来实现滑差检测。
1、恒定越前相角电平检测器工作原理
恒定越前相角电平检测器实际上是一差分式施密特触 发器。当输入线性整步电压USL等于或大于整定电压 USLK时，电平检测器动作，输出低电平，此时表示 电平检测器因整定的恒定越前相角到达而动作。
YJ stYJ
当tYJ为定值时， δYJ与滑差ωs成正比
理论上，并列时角差为0，实际上由于存在误 差，并列时难免具有合闸相角误差。
设δey为并列时发电机组的允许合闸相角，由 下式可求得最大允许滑差ωsy
sy
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tC tQF
tC 自动并列装置动作误差时间 t QF 断路器动作误差时间
δey取决于最大冲击电流值，当给定最大冲击 电流值时可求得δey
e
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usL
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因此恒定越前相角的检测就可用电平检测器来完 成。
三角波整 步电压
电平检测器
输出
u
-
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tA
K
usLK
电平检测器
翻转电平
(t) 2
(t)
即由δe= ωst，可得t= δe/ωs，说明恒定越前相
角的越前时间与ωs成反比，如果将图中USLK 按允许滑差ωsy下恒定越前时间tYJ的相应角差 值δYJ进行整定，则有如下关系
只有当断路器两侧的电压差及相角差同时为零， 才能使脉动电压Usm＝0，如果在这一瞬间断路 器触头闭合，冲击电流为零。如果任一条件不 满足，则不会出现脉动电压 为零。但只要Usm 的数值不超过允许范围，则合闸冲击电流也不 会大于允许值。因此，有时可以用脉动电压的 最小幅值足够小这一条件代替电压差及相角差 这两个同期条件。这时应满足
抗Xx=0.25；断路器合闸动作时间tQF=0.5s， 它的最大可能误差时间为tQF的±20%；自动 并列装置最大误差时间为±0.05s；待并发
电机允许的冲击电流
i //
h max
IGe为发电机额定定子电流，计算
2IGe
允许的合闸相角差δey和允许的滑 差角频率ωsy。
三、利用脉动电压检查同期条件原理 （一）脉动电压 并列时加在断路器主触头两侧的电压差
由线性整步电压的图形可知，线性整步电压的瞬时值 即表示该瞬间的角差δe的大小，当选定δe为某值后， USL随之确定。由图1-16可得，随着滑差的不断减 小，即Ts1<Ts2，恒定越前相角检测器动作时间tA1、 tA2随之不断加大。
线性整步电压的特性：与某一相角差相 对应的整步电压是一定值。
usL
U sLm
脉动周期和滑差频率的关系为
TS
2 S
因此，通过分析脉动电压幅值的变化规律，就可以了解全部 同期条件是否均已满足。这可通过检查脉动电压的下列两个 参数来判断： 1、脉动周期Ts
脉动周期足够大表示滑差角频率足够小。如要求频差不超过 一定的允许值，则只需检查是否满足
Ts 2 s
2、脉动电压幅值Usm
i"
h max
1.8
X
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2UG XX
2sin e
2
1.8
X
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2Eq" XX
2sin e
2
得ey
2 arcsin
ih
" max
(
X
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2 1.8
XX 2Eq"
)
例题
某发电机采用恒定越前时间自动准同期并
列方式与系统并列。归算到以发电机额定
容量为基准的发电机交轴次暂态电抗
Xq//=0.125,系统与发电机间的等值联络电
四、利用线性整步电压检查同期条件原理 （一）、线性整步电压 1、定义
1
2、特点
图1-11 线性整步电压与相角差的关系示意图
3、数学描述
0≤δe ≤π
4、如何得到线性整步电压
图1-12 全波线性整步电压 （a）（b）（c）整形电路输出波形；（d）相敏电路输出波形 （e）滤波电路输出波形
（二）、获得恒定越前时间的原理