电气-SID-2CM型微机自动准同期装置的应用

SID-2CM型微机自动准同期装置在盘电公司的应用【摘要】国华盘电公司在2009年的#2机组A修中，将#2发电机的原SID-2V型微机线路准同期控制器更换为深圳市智能设备开发有限公司研制的SID－2CM型发电机、线路自动准同期装置，现我公司的两台机组的自动准同期装置均为此型号设备。

本文简略介绍了SID-2CM型自动准同期装置的原理及其主要功能特点，希望对运行值班员日常的操作有所帮助。

【关键词】微机自动准同期同期点并列The SID-2CM-type automatic synchronizeused in PanShan Power Company【Abstract】：In 2009, set the # 2 Unit A repair, replace the # 2 generator of the original SID-2V-type microprocessor-based line replacement of quasi-synchronization controller with SID-2CM generator, line automatic synchronizing device developed by Smart Device Development Co. Ltd., Shenzhen. Now my company's two units are all use this type device. This paper briefly describes the SID-2CM-type automatic synchronize device of the principle and main features, want to help to the daily operations.【Key Words】：microcomputer automatic synchronization the same period point paralle1 引言在电力系统中，处于同期点的断路器在进行合闸操作时，断路器的两端可能由不同的系统供电，此时，就必须进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。

这一系列的操作加上断路器合闸操作统称为并列操作。

同期点的并列操作是电力系统中一项重要的操作内容。

若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电气参数相差较大，由于幅值大小、频率和相位不同，在并列中存在不对称现象，瞬间电压的大小、方向不一致，导致并列时的“冲撞”，这时会造成发电机受到电网外力的冲击，同时发电机对电网也产生冲击。

此时将产生较大的冲击电流和电磁转矩。

冲击电流对发电机定子端部绕组将产生强大的应力，电磁转矩则对轴系统产生强大的扭应力，轴系扭振形成疲劳损耗，缩短有效使用寿命，使发电机转子变形受损，重则大轴即时断裂。

非同期并列严重时，甚至引起电网振荡，使电力系统解列，发生大面积停电的重大恶性事故。

准同期装置按操作方法可分为自动准同期装置和手动准同期装置。

手动准同期装置基本上也能将同期点断路器的合闸时间控制在一定的范围之内，但在以下方面存在一定缺陷：（1）没有自动选择时机的功能。

合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，会出现操作人员手动并列不成功的情况。

（2）合闸时机随意性大。

只要操作人员合闸瞬间在同期装置的允许范围之内，断路器就能合闸，但断路器由于有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时间，很可能断路器在合闸时，实际上已经不在并列操作的允许范围之内，从而造成非同期并列，对断路器、发电机以及电力系统造成冲击。

（3）不能自动调节。

对于发电机的各项电气参数，必须由操作人员进行手工调节，特别是频率（转速），必须由主控室运行人员相互联系协调好，才能进行调节，这使得一个发电机的并网操作往往需要时间较长，延误并网时间，将造成大量的能源消耗。

这样靠运行人员监视同步屏上待并侧与系统侧的电压表、频率表及同步表，靠经验人为判断合闸时间，操作断路器合闸，存在重大的安全隐患，会因操作人员技术不娴熟，加之紧张，会出现在大相角差下并网。

基于以上的原因，现各发电厂均已采用能自动调节各种电气参数，在条件满足的情况下，自动发出合闸脉冲指令的微机智能型准同期装置。

现我公司的两台机组采用深圳市智能设备开发有限公司研制的SID－2CM型发电机、线路自动准同期装置。

在我们实际操作中应尽量使用自动准同期装置并网。

2 自动准同期装置的原理众所周知，电力系统中任一点的电压瞬时值可以表示为u=Umsin(ωt+φ)。

可以看出，同期点断路器并列的理想条件就是断路器两侧电压的三个状态量全部相等，即待并系统电压UG和大系统电压UX两个相量完全重合并且同步旋转。

用公式表示则为：（1）ωG＝ωX或fG＝fX（即频率相等）（2）UG＝UX（即电压幅值相等）（3）δe＝0（即相角差为0）此时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后两个系统立即进入同步运行，不会产生任何扰动现象。

为了使并列操作满足条件，尽量使合闸时达到理想条件。

自动准同期装置必须设置三个控制单元。

（如图1）（1）频差控制单元。

它的任务是检测待并系统（发电机）电压UG与大系统电压UX之间的滑差角频率ωS，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近系统频率。

（2）电压差控制单元。

它的功能是检测UG和UX之间的电压差，且调节发电机电压UG，使之与UX之间的的差值小于规定允许值，促使并列条件的形成。

（3）合闸信号控制单元。

检查并列条件，当待并机组的频率、电压都满足并联条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差δ接近0或控制在允许范围之内。

3 SID-2CM微机自动准同期装置的主要特点3.1 面板布置3.2 主要功能：3.2.1 SID-2CM有8个通道可供1~8台、条发电机或线路并网复用，或多台同期装置互为备用，具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能。

3.2.2 设置参数有：断路器合闸时间、允许压差、过电压保护值、允许频差、均频控制系数、均压控制系数、允许功角、并列点两侧PT二次电压实际额定值、系统侧PT转角、同频调速脉宽、并列点两侧低压闭锁值、单侧无压合闸、同步表、开入确认单侧无压操作等。

3.2.3控制器以精确严密的数学模型，确保差频并网（发电机对系统或两解列系统间的线路并网）时捕捉第一次出现的零相差，进行无冲击并网。

3.2.4 控制器在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，根据实测调速器及励磁调节器控制特性所确定的均频及均压控制系数，对机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网。

在发电厂中的线路进行差频并网时如可能也可选择控制器控制某台发电机的调速器和励磁调节器，以尽快加速线路并网过程。

3.2.5控制器在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值将立即实施并网操作，否则就进入等待状态，并发出信号。

控制器具备自动识别差频或同频并网功能。

3.2.6控制器运行过程中定时自检，如出错，将报警，并文字提示。

3.2.7在并列点两侧PT信号接入后而控制器失去电源时将报警。

三相PT二次断线时也报警，并闭锁同期操作及无压合闸。

3.2.8发电机并网过程中出现同频时，控制器将自动给出加速控制命令，消除同频状态。

控制器可确保在需要时不出现逆功率并网。

3.2.9 控制器完成并网操作后将自动显示断路器合闸回路实测时间，及每个通道保留最近的8次实侧值，以供校核断路器合闸时间整定值的精确性。

同频并网因不需要合闸时间参数，故同频并网时控制器不测量断路器合闸时间。

3.2.10控制器提供与上位机的通讯接口（RS-232、RS-485），并提供通讯协议，以满足将准同期控制器纳入DCS系统的需要。

3.2.11控制器采用了全封闭和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境。

3.2.12控制器供电电源为交直流两用型，能自动适应48V、110V、220V交直流电源供电。

3.2.13控制器输出的调速及调压继电器为小型电磁继电器，合闸继电器则有小型电磁继电器及特制高速、高抗扰光隔离无触点大功率MOS继电器两类选择，后者动作时间不大于2毫秒，长期工作电压直流250V，接点容量直流2安。

在接点容量许可的情况下，可直接驱动断路器，省去外加中间继电器。

3.2.14控制器内置调试、检测、校验用试验模块，不需任何仪器设备即可进行检测与试验。

3.2.15可接受上位机指令实施并列点单侧无压合闸，或通过面板操作执行双侧无压合闸。

3.2.16在需要时可作为智能同步表使用。

3.3 主要的相关参数、定值：3.3.1允许压差、允许频差允许频差与允许压差是待并侧减系统侧的差值满足设定值。

它们的定值可选“＋”或“±”，取“＋”表明只能在待并侧的值大于系统侧的值才允许并网，即并网后待并侧电源立即带上一定的有功和无功功率，避免并网时产生逆功率。

如取“±”，则差值不论是正、负均可并网，当调速器或励磁装置状态不稳定时，频差或压差的变化有时会较大，为了缩短并网时间，在这种条件下可考虑将允许频差或允许压差设置为“±”。

#2机组原先的SID-2V型微机线路准同期装置中其定值设为“±”，因此会出现同步表反向旋转时，也可以并网的情况。

此次改造后，与#1机组定值设置相同，均为“＋”，只有在发电机的频率、电压大于系统侧的值才允许并网。

我公司允许频差与允许压差的参数设置为：允许频差0.2HZ，允许压差8％。

3.3.2自动调频、自动调压频差、压差是并网的其中两个条件，频差、压差是作为机组电压调整器升压或降压及调速器进行加速或减速控制的依据。

因此，自动调频、自动调压只针对发电机设置。

3.3.3合闸导前时间发电机并网瞬间是否正好落在φ＝0°的点上，极大程度取决于准同期装置的导前时间整定值是否与实际相符。

该自动准同期装置的一个核心功能是在φ＝0°到来前，提前合闸回路固有动作时间t时发出并网合闸命令，以实现无冲击并网。

所以获得这个恒定导前时间是装置的关键技术。

我公司装置的断路器合闸回路导前时间t 为：断路器（负荷开关）的合闸时间＋KCC 动作时间＝215Ms。

3.3.4 允许功角功角的取值可在0°～90°之间，功角的数值决定了并网时两电源间通过该连线的潮流冲击值，是潮流进行了一次突发性再分配。

而潮流再分配的原则是新投入的线路不致使保护启动或失步而再跳闸。

因此，只有同频并网的同期点存在功角。

4 我公司自动准同期方式并网步骤在发电机出口刀闸合好，启励正常，汽轮机定速3000转后，通过以下步骤并网：(1) 检查同期电源开关给好；手动准同期闭锁开关切在“投入”位；同期信号电源开关在“投入”位；同期方式选择开关在“准同期”位。