(三)交流发电机的自动并车控制

自动并车控制
频差三角波在π ～2π 区间的直线方程为：
u S 2Um
ud
2Um 1 t 2Um (1 t) Ts Ts
du s 2Um 2Umf dt Ts
f K ud
只要检测出︱ud︱小于一个标准电平(令标准电平反 映最大允许频差)，就说明频差在允许范围内。
模拟量比较法原理图
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4．3 恒定超前相角信号的获得与整定
1）恒定超前相角的获得 st 0 u s 2U m sin 2 2U m sin 2
q sy tkd
tkd
主开关合闸固有动作时间
采用鉴幅器获得恒定超前相角的波形图
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在设计电路时应考虑在鉴幅器的输出 电路后一级加一个单向微分电路，使 之只能检出单向的脉冲，也就是超前 相角信号，只有负脉冲（即恒定超前 相角信号）得以输出去触发合闸控制 回路。
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⑦系统频率输出
在船舶电站中，对轴带发电机进行同步操作，这时在母线上 运行的可能是一台发电机，也可能是几台并联运行着的发电机。 如果轴带发电机以额定转速运行，又不向配电板提供调速手 段．即使提供，考虑副主机对调速探询的响应是很缓慢的，即 从一个转速调节到另一个转速需等待较长的时间。因此对轴带 发电机进行同步调速操作，一般是作用在运行在母线上的发电 机。为此，有的厂商(如赛科公司)在同步装置中提供系统频率 输出。操作时，把轴发电压作为系统电压输入自动同步装 置．装置输出系统频率则为轴发频率 把这个信号输入柴油发电 机的功率自动分配装置，作为恒频的基准频率进行同步调速。
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（2）鉴别合闸Βιβλιοθήκη Baidu件，设置一个合闸与门， 检测待并发电机与电网的电压差、频率差 和相位差这三个条件，当任何一个条件不 符合并车要求时，实现闭锁，不允许发出 合闸指令。
（3）要能计及发电机主开关的固有动作 时间，相应地在同步点之前提前发出合 闸指令，实现自动准同步。
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1．2 自动并车装置的组成
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④内部故障检测
自动同步装置仪用时间很短，大多数时间是处于不工作状态。 经验告诉我们，有些 电子装置的故障多出在刚投入和退出工作时。一种故障是不输 出任何信号；另一种是误发操作信号。前者并不会引起事故， 由“允许同步操作时限”鉴别；后者有可能酿成事故。较简单 实用的检测方法是采用内部与外部电路相结合的方式。信号由 三个操作输出(继电器)倍号的常闭触点串联组成，内部发出， 外部检测。 检测是在装置刚投入工作时进行，如果装置一投入就发出操作 信号，串联电路断开，作为内部故障输出:外部检测到电路断开 作为内部故障处理。
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5.允许电压检测及合闸 当电压差值超过允许值的10%时，不允许主开关合闸，起闭 锁作用，而当电压差在允许值之内是，则开放合闸通道， 在其他两个条件满足的情况下，输出合闸信号。 6合闸“与”门电路 一般是由一只三端“与”电路组成。在相位，频差，压差三 个条件同时满足时，就送出合闸信号，主开关立即合闸。 只要其中之一不满足就不允许输出合闸信号。
通常自动并车装置应由调压、调速和合闸三部分组成。
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船舶自动并车装置大多由脉动电压形成环节、频差方 向鉴别及调速脉冲控制电路、获取恒定超前相角或超 前时间信号的环节、允许合闸频差检测环节、允许电 压差检测及合闸“与”门环节等构成。
小Δ f表示小扰动环节 ±Δ f表示频率预调环节 Δ u允表示允许电压差检测环节 Δ f允表示允许频率差检测环节 q / t q表示恒定超前相角或恒定超前时间检测环节
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②允许同步操作时限 在异常的情况下自动装置有可能发不出合闸指令，例 如装置有故障或机组运行不稳 定，无法寻觅同步投入条件；或者合闸电路有故障不 能合闸。在无人看管的自动工作条件下．装置的工作 时间要加以限制。这就是“允许同步操作时限”功能。 装置投入工作，在允许的时间内如果断路器不能合闸， 则自动退出工作，发出报警召唤值班人员处理。这段 时限一般可整定在60s左右。
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并联运行对原动机的要求 （1）必须有相同而均匀的角速度 （2）具有合适的有差特性的速度变化率 （3）参与并联运行发电机的各原动机其调速 器的灵敏度要适当
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（1）频差方向鉴别，检测待并发电机 与电网电压的频率差，并根据频差的 大小与方向自动地对待并发电机发出 增速或减速信号，进行频率预调，使 待并发电机的频率接近电网频率，创 造合闸条件。
恒定超前时间获得电路
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恒定超前时间的获 得一般采用比例— 微分电路，使脉动 电压波型提前过零， 然后再用零电平检 测器检测过零点， 以发出提前的允许 合闸信号。 tq=RC=tKd tq与角频差ω S无关
恒定超前时间获得电路
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4．5 允许合闸频差的检测
微分法检测允许合闸频差的原理 三角波脉动电压US的斜率与频差成正比，而三角 波脉动电压US的斜率就是三角波脉动电压US的微 分值。因此，对三角波脉动电压US进行微分后所 得到的电压就能反映频差的大小，得出这一微分 电压值，就可以实现对允许合闸频差的检测。
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③电压差超限报警
船舶电站用的自动同步装置一般不具有电压匹配(调压) 功能。只具有电压差闭锁 功能，电压差大于整定值时禁止合闸指令发出。这一 功能只有在动态的情况下有意义，也就是因电网被动 引起电压超限时合闸指令将被闭锁；在静态的情况下， 由于运行发电机或待并发电机电压整定不当引起电压 超限，发不出合闸指令，又无法改变电压，自动同步 操作已无意义，需要发出报警，召唤操作人员前来处 理电压差越限报警一般可整定在10％左右。
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4 自动准同步并车装置典型环节技术方案及原理分析 差频三角波电压的形成 4．1
脉动三角波电压与正弦 形脉动电压同频，脉动 三角波电压与相位角成 线性关系，不受电压差 和波形失真的限制，从 而避免了正弦形脉动电 压的缺陷。
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4 ．2 频差方向鉴别环节
频差方向鉴别环节的功能是辨别频差的方 向，及正频差还是负频差，根据频差的方 向，发出“加”速或“减”速指令，进行 频率予调。
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⑤呆滞扰动 采用以“差频周期为调节周期”的自动调速电路，调 速信号是在相角重合时发出。 速操作有可能调节得使频差很小，出现相角无法重合 的呆滞现象。 “呆滞扰动”功能是在出现呆滞现象时发出一个扰动 调速信号(通常是升速信号)． 增加频差以增加相角重合机会。目前多采用固定调速 周期，自动装置不需要这个功能。
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3） 模拟量比较法
将电网的频率fw 信号和待并发电 机的频率ff信号 分别送到频率— 电压变换器，其 输出为与各自频 率成正比的直流 电压信号u1和u2。
模拟量比较法原理图
uA
自动并车控制 R R
2
R1
(u2 u1 )
2
R1
k ( f f f w ) kf
输出信号uA送入鉴别 器，当uA＞0，即待并 发电机的频率ff＞电 网的频率fw，鉴别器 输出“减”速信号， 当uA＜0，即待并发电 机的频率ff＜电网的 频率fw，鉴别器输出 “加”速信号。
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2）恒定超前相角的整定
q sy tkd 2 f tkd
q sy tkd 2 f tkd
2 0.25 0.1 0.05 360 0.25 0.1 9
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4．4 恒定超前时间的获得与整定 由于脉动电压波型的过 零点代表相位差=0，所 以要获得恒定的超前时 间tq，只要把脉动电压 波型的零点前移tq时间， 再检测零点，即可获得 恒定的超前时间。显然， 脉动电压波型的前移可 采用比例一微分电路实 现。
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2 规范对准同步并车条件的规定 1）并车操作中电压差不得大于额定电压的10％， 即：Δ U≤±10％Ue。在电网负载比较平稳的情况 下，通常船舶发电机的调压器是能够满足这一条件 的，因为一般船舶发电机的调压器静态电压调整率 为±2.5%，如果发电机调压器正常，完全可以满足 并车操作电压差不大于±10％Ue的要求。 2）并车操作时一般相位差在±15以内。 3）并车操作时一般频差在±1%额定频率值以内被 认为是允许的，即要求：Δ f≤±1% fe。对于50HZ 的船舶电站，则并车操作时一般频差在±0.5HZ以 内被认为是允许的。
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交流发电机的自动并车控制 1 理想的准同步并车条件 （1）待并发电机的电压与运行发电机（或电 网）的电压大小相等； （2）待并发电机的频率与运行发电机（或电 网）的频率数值相等； （3）待并发电机电压的初相位（初相角）与 运行发电机（或电网）电压的初相位（初相角） 一致。 （ 4）待并发电机的电压与电网(或运行机)电 压的相序一致；
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(3)附加功能
①单机投入 运行的发电机组因出现二级故障跳闸，电网上无电压。电 站在自动运行的情况下，备 用机组启动，发电机建压，发电机将通过自动同步装置台 上断路器，把发电机投入运行。 这时电网上无电压，无法也无必要进行同步操作。 用于自动电站的自动同步装置通常附加“单机投入”功能。 在电网无电压(低于15％) 和(或)所有发电机断路器都断开的情况下，立接发出合间 指令。
自动并车控制 ⑥正频差投入
只要满足同步条件，无论是从正频差或是负频差进入相角 重合，都允许发出合间指 令。所不同的是，正频差投入发电机会略带上一点负载； 而负频差投入发电机可能会出 现逆功状态。负载和逆功的程度由投入瞬间的频差大小定， 频差越大、功率的进出越多。 较合理的设计是采用两种频差限制。例如赛科(sELco)公 司制造的自动同步器就 具有这种功能，这样正负颁差都有投入机会，负额差时按 整定额差(较小)限制；正频差投入时频率差限制是所整定 频差的一半(较大)限制。