第三节模拟自动准同期

UZbΔ iC
R115
• 流过电阻R115叠加产生。
即：
U R115 (iR iC )R115
比例、微分电路
iR R115 iC R115
•①求iRR115 (比例电路）:
•机组并列时ωS很小,C也不大,因此C 形成的容抗很大,
•在求iR时可认为C开路。 •于是对应于UZbΔ的上升段,有
D102 D103
图6-10
U101c
BGl01
• D101作用:使uG负半周时形成通路, uG
D101Biblioteka Baidu
(2)相敏电路 • 相敏电路由三级管BGl03、 电阻R107和R108、二极管 D107和D108组成。 • 当U101c和U102c同时高或低电 位时,BG103截止,U103c(Y点)为
A U101c
电压差检测
BG308通
四 电 压 差 检 测 原 理
+ 电平检测器的设计：
BG301止
BG302通
U∆U≈0
UGZ- UXZ
UZD
BG309通
BG303止
UWY
Ue= UZD- Ube> UWY
UXZ- UGZ
当UZD- Ube> UWY时,BG302通,此时,BG301.303的 Ue> UWY确保BG301.303截止,这样 ①当UG= UX时，UXZ- UGZ＝0, UGZ -UXZ ＝0, BG301.303截止, BG302通, BG308.309通, U∆U≈0压差合格，不闭锁合闸断路器。 ②当UG≠ UX时,超过允许值时 BG301或302导通, BG308.309截止 U∆U≠0高,闭锁合闸
①UZbΔ的上升段为
②UZbΔ的下降段为
U Zb A
U Zb
A
( )
A
( S t )
(t≤0,-π≤Δδ≤0) (6-17) (t≥0，0≤Δδ≤π) (6-18)

( )
A

( S t )
A
U105c U Zb
(-π )
(0)
返回19 返回29
•②当大于Udt时BG106止BG107通BG108通, U108c低电平,输出恒
定越前时间信号tyq,检测器动作.(即比较UR115和Udt哪个高？)
• BG106的基极电位UR115由
R114
UR115
BG107
• ①通过电阻R114的电流iR和
Udt
BG106
C iR
• ②通过电容C的电流iC
U Zb UC R114 R114 R115 R114 A ( S t ) R114 R115 AR114 S t AR114 R114 R115 ( R114 R115 )
R114
C iR
UC
BG106
UZbΔ iC
R115
比例、微分电路
(-π )
(0)
t
(+π )
t,Δδ
TS
图6-10 ZZQ-5整步电压形成电路的波形图
(3)滤波电路和射极跟随器
• 滤波电路由Ll、L2和C102组成，
• 作用是将U103c中的高次谐波滤掉,形成幅值为三角
形的整步电压。
• 射极跟随器由BGl04和BGl05组成，
• 作用是提高整步电压形成电路的负载能力,使三角
R119 R121
R117 UR115 BG106
C iR
BG107
R120
Udt R122 U108c
返
进行比较:①当BG106基极
输入低电平<Udt时导通, BG107止BG108止, U108c高
UZbΔ iC
R115 R 116
R118
BG108
电平,检测器不动作
图6-11 恒定越前时间形成电路
第三节 模拟式自动准同期装置
(ZZQ-5型自动准同期装置) 一、线性整步电压 二、恒定越前时间形成的原理 三、频差检测原理 四、电压差检测原理 五、合闸逻辑控制 六、均频控制单元 七、均压控制单元
一、线性整步电压
• 线性整步电压如图6-8所示.
UZb
• 整步电压UZb和时间t成线性关
系。
• 线性整步电压由相敏电路生成,
形整步电压的波形不受它后边电路工作的影响。 • BGl05的发射极电位U105,就是Uzb∆,波形图6-10.
2．线性整步电压的特点
• (1) Uzb∆不能表征发电机电压和系统电压的幅值之 差ΔU。 • (2) Uzb∆表征发电机电压和系统电压的相角差Δδ。 • (3)可以利用线性整步电压Uzb∆ • ①获得越前时间信号tyq和 • ②检查频率差。
其值只与发电机电压和系统电
-π 图6-8
0
+π
δ ,t
压的相角差有关,而与它们的幅
值无关。
线性整步电压
1．线性整步电压的形成
返合闸
射极跟随器
整形电路
相敏电路 滤波电路
降压变压器
图6-9 线性整步电压的形成电路
返合闸逻辑
(1)整形电路
• 图6-9中uG和ux分别来自发电机电压互感器和系统侧 电压互感器的二次侧,
• 变压器B1和B2起降压和隔离作用。
• 整型电路由三级管BGl01和BGl02及其附属电路组成。
• uG正半周时,BG101导通,集电极电位U101c约0V
• uG负半周时,BG101截止,集电极电位U101c为高电位约
等于12V.
• D103作用:产生0.6V～0.7V的正向偏置电压与 BG101发射结的电压降U101b-e相平衡, • 使BG101在uG由负变正刚好过零时导通,由正变负 刚好过零时截止,从而使U101c的上升沿和下降沿 刚好与uG的过零点相对应。 防止BG101发射结反向击穿. • D102作用:使uG正半周时形成通路.
• 怎样比较?
• 走过给定角度所用时间tδ小于、或等于恒定越前时 间tyq时频差合格。 • 即越前时间脉冲先于越前相角脉冲发出时，表明 当时的频差大于整定频差，则不允许发合闸脉冲， 闭锁合闸信号； • 若越前相角脉冲先于越前时间脉冲发出时，表明 当时的频率差小于整定频差，则解除频差闭锁。
四电压差检测原理
三、频差检测原理
•①首先选定一个角度δ,令
• δ=ωsy﹒th=ωsy﹒tyq (6-20) • ωsy—允许滑差角频率,是自动准同期装置的整定值, 由式(6-15)算出； y (6-15) (Δδy根据什么求？)
sy
• Δt=tyq-th=Δtyq-Δtc-ΔtDL=ΔtZD-ΔtDL (6-13) • th—断路器合闸时间,对选定的断路器及其合闸回路， th是已知的; δ ÙX
(+π )
UB
U Zb
(-π)
t,Δδ
电流iR和iC在
R115上形成的
(0)
t,Δδ
UW
UR115
(0)
电压。UR115
t,Δδ
Udt
• 对应于不同ωS
的两个线性整
tyq1
tyq2
U108C
tyq1 tyq2
t,Δδ
步电压ΔUZbΔ产
生的越前时间
t,Δδ 图6-11
tyq1=tyq2。
返回合闸
图6-12 恒定越前时间形成电路的波形图
R107
高电位,约+40V。
• 当U 101c和U102c一个为高电位、 一低电位时,BGl03导通,U103c低 电位。 • U103c的波形如图6-10所示。
B
D10
7
Y
U103c
BGl03
R103
R108
D108
U102c
u
0
uG
ux
t
返回5
U 101c
0
t t
U102c
0
U 103c
0
U105c U Zb
• 电压差检测的任务是检测发电机电压和系统电压的
幅值之差是否超过允许值。当超过允许值时发出闭
锁合闸的信号。 • 图6-15是电压差检测和均压控制原理图. • uG和uX分别经1YB和2YB降压后送到4个全波整流和 滤波电路,变成与uG和uX的幅值UG和UX成正比的直流 电压UGZ和UXZ，送到由BG301、BG303和BG302组成的 电平检测器。
(+π ) t,Δδ
TS
• 式中 t—时间，其零点在UZbΔ的最大点； A—UZbΔ的最大值。 • ③UZbΔ的周期TS表征发电机电压和系统电压频率差 fs的大小。Ts与fs的关系为
2 2 1 TS S 2 f S f S
U 105c U Zb
A
(-π )
TS (0)
(+π )t,Δδ
Δδ
t
• tyq—恒定越前时间tyq=th。
Ù
ωs
G • 对于确定的发电机及其断路器,δ是一确定已知值。
图6-13频差检测示意图
• ②然后,检测发电机电压ÙG以滑差角频率ωs相对系统 电压ÙX转动时走过角度δ所用的时间:
• 走过δ所用的时间长,则ωs小;时间短,则ωs大.
• 将此用数学式表述,有
AR115 AR115 R115 AS t CAS R114 R115 R114 R115 R114 R115 ( R114 R115 ) ( R114 R115 )
图
t R114C t yq
(6-19)
t R114C t yq
• 式(6-19)表明： • ①时间t只与R114和C的大小有关。
• ③如果tδ<tyq，则ωs>ωsy。
ÙG
ωs
图6-13频差检测示意图
• 就将检测发电机电压和系统电压之间滑差角频率ωs 大于、小于或等于整定值ωsy的问题, • 变成了比较走过给定角度所用时间tδ小于、大于或 等于恒定越前时间tyq的问题了。
• 根据上述检测频差的原理,在实现频差检测时首先
要做一个角度发生器,产生角度δ。
• 电平检测器的整定电平UZD输入BG302的基极,其大
小由R314整定。
• 电平检测器有两个输入：
• ①UGZ-UXZ输入到BG301的基极；
U Zb
δ
ωS1大
0
δ
ωS2小
(-π )
(+π )(-π）
0
(+π )
UR115
Ud t
• 左半部分 Udδ tδ<tyq， t ωs1>ωsy； • 右半部分 tδ>tyq， t ωs2<ωsy。
tδ tyq1
tδ tyq2
图6-14 频差检测的时间关系图
返回波形
• ③如果tδ<tyq，则ωs>ωsy
iR U Zb R114 R115
R114
C iR
BG106 R115
UZbΔ iC
比例、微分电路
AS t A 1 A ( S t ) R114 R115 ( R114 R115 ) R114 R115
• ②求iCR115 (微分电路）:
• 电容C的容抗很大,电容C两端电压UC可以看成C开 路时在R114上产生的电压。 • 于是对应于UZbΔ的上升段,有
Δδ ÙX
•
ωs· =ωsy· =δ tδ tyq
(6-21)
ÙG
ωs
δ
• ωs—实际滑差角频率；
图6-13频差检测示意图
• tδ—以速度ωs走过角度δ实际所用的时间。
• 根据式(6-21)有
sy t t yq s
(6-22)
ÙX Δδ
• ①如果tδ=tyq，则ωs=ωsy；
δ
• ②如果tδ>tyq，则ωs<ωsy；
通过电容器的电流 iC:
R114
dU C AR114 S iC C C dt ( R114 R115 )
C iR
BG106
③求电阻R115上的叠加的电压 UR115 ：
UZbΔ iC
R115
返回
U R115 iR R115 iC R115 =UB+UW AR115 AS tR115
R114 R115
比例、微分电路
CAS R114 R115 ( R114 R115 ) ( R114 R115 )
•④求t
AR115 •设电平检测器的翻转电平: U dt R R 114 115 • 则电平检测器动作的临界条件用下式表示:
U R115 U dt
• 式中 fs—滑差频率，fs= fG – fX。
二、恒定越前时间形成的原理
•UZbΔ经过由R114、R115和C组成的
比例、微分电路后,送入由BG106 和BGl07组成电平检测器 • 与其翻转电平Udt(BG107 的基极电位,由R120整定)
R114
返合闸
差分式 施密特 触发器
+40V 12V
(6-19)
在R114和C为确定值时，t 的值不变。
• ②“－”号表示BG108在Δδ=0之前动作,即“越前” 的意思。 • ③因此t 就是所求取的恒定越前时间tyq。 tyq＝ tDL
• ④ tyq的大小与滑差角频率ωs无关。
U Zb
(-π )
ωS1大
(+π )
(0)
ωS2小
• UB和UW分别为
• 因为这个角度越前Δδ=0，所以也称产生角度δ的 电路为“恒定越前相角”电路。 • 然后再比较ÙG走过δ所用时间tδ和tyq的大小,就可 以知道ωs是否小于整定值ωsy了。
返合闸
• 频差检测原理：实际是两电平检测器比较:
• Udδ是恒定越前相角电路中的翻转电压，
• Udt是恒定越前时间形成电路的翻转电压。