同步发电机自动并列知识讲解
第一章 发电机的自动并列
准同期并列是目前国际通用的同步发电机并列方式。
3、几个基本概念
①同期：同步发电机的并列操作称为同期，以近于同步运行的条 件进行的并列操作称为“准同期”。
②同期点：有可能进行并列操作的断路器就是同期点。
三、准同期并列的条件分析
依据理想并列条件，准同期条件是指前图中QF触点闭合前的瞬 间，发电机G与母线间的频率滑差、角度误差和电压压差。它们对 捕捉并列时机和可能产生的冲击等都有重要影响。 1、频率滑差（以系统电压U x 为参考电压） UG=UX，fG≠fX，δ=0
'' ''
1 .8 2 (U G U x ) Xd
''
2 .5 5 U Xd
''
Xd —发电机组直轴次暂态电抗
图1.1-5
此电流为无功冲击电流！如果ΔU很大，则ish过大时，将会 引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受 损。为了保证机组安全，我国曾规定压差并列冲击电流不允许超 过空载时机端短路电流的1/12～1/10。
二、自动准同期装置
1、半自动准同期并列装置 ������ 没有频差调节和电压调节功能，只有合闸信号控制单元。 ������ 待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整当频率和 电压都满足并列条件时，并列装置就会在合适的时刻发出合闸信 号。 2、自动准同期并列装置 ������ 设置了频率控制单元、电压控制单元和合闸信号控制单元。 ������ 待并发电机的频率或电压都由并列装置自动调节当满足并 列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号。
由图1.2-1可知，在脉动电压 U 的波形中，含有准同期并列 的所有信息——电压幅值差、频率差及相角随时间变化的规律。 1、电压幅值差 电压幅值差 U G
知识要点发电机自动并列
第三章电力系统频率及有功 功率的调节
1) 一次、二次、三次调频的概念及区别。 2) 发电机调差系数的计算。 3) 主导发电机法的功率分配方程式。 4) 积差调频法的功率分配方程式。 5) 分区调频法的功率分配方程式（TBC/FFC/FTC），以 两分区为例理解各种分区控制模式的组合。 5) 什么是AGC？ 6) 什么是EDC？ 7) 理解系统频率的动态特性？ 8) 掌握低频减载各轮次最佳断开功率的计算方法。
第二章同步发电机的励磁控 制系统
1) 同步发电机励磁系统由哪几部分组成? 2) 同步发电机感应电动势和励磁电流关系：等值电路 图和矢量图。 3) 励磁控制系统的基本任务，励磁系统是如何提高系 统稳定性的？ 4) 发电机的外特性及调差系数的定义，掌握外特性的 平移和斜率调整方法。 5) 掌握同步发电机励磁功率单元的性能指标？ 6) 同步发电机时间常数的计算，如何考虑磁通饱和的 影响。 7) 同步发电机对灭磁的要求及不同灭磁方法的原理。 8) 什么是进相运行？进相运行的限制条件?
第四章 电力系统电压调整和 无功功率控制技术
1) 电力系统的无功功率电源有哪些?各有什么特点。 2) 了解变电站九区域控制法的原理。 3）变压器调压的方法和计算步骤。 4) 并联电容器和同步调相机调压的方法和计算步骤。 5) 串联电容器组调压的方法和的发展历史
知识要点
第一章 发电机的自动并列
1)同步发电机并列有哪几种方式？ 2)同步发电机准同期并列与自同期并列有何区别？ 3)同步发电机准同期并列的理想条件是什么？ 4)理想条件不满足时同步发电机并列的影响。 5)同步发电机机端电压与电网电压差值的波形是什么形 式？ 6)允许合闸相角与允许合闸角速度的计算方法。 7)线性整步电压的特点，其形成电路由几部分组成？ 8)恒定越前时间的计算。
第一章同步发电机的自动并列
第一章同步发电机的自动并列1.1 同步发电机并列的现状和意义随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的快速增长，对电力系统高效可靠运行的要求也越来越高。
为了满足电力系统运行的需要，发电厂之间的电力互济和区域之间的电力调度越来越频繁。
而同步发电机并列技术的应用，为电力系统的互联互通打下了良好的基础。
同步发电机并列也被称为发电机组并联，意为把多台同步发电机连接到输电网上，通过协调发电机组输出电压、频率和相位来实现电力系统运行的稳定性和可靠性。
同时，同步发电机并列也具有经济效益。
通过并列多台同步发电机，可以将产生的电能平均分配到各个发电机上，从而降低单台发电机的负荷和损耗。
发电厂也可以利用并列技术来优化发电组合，最大限度地发挥各台发电机的功率，降低整个电力系统的运行成本。
1.2 自动并列技术的概述对于多个同步发电机并联的系统，如何实现发电机组的自动并列是一个重要的问题。
自动并列技术是一种通过自动控制来协调多个同步发电机组之间输出电压、频率和相位的方法，以实现电力系统运行的稳定性和可靠性。
传统的手动方法需要人工对发电机组的参数进行监控和调整，存在调整不及时、误差较大、人工劳动强度大等问题。
自动并列技术的应用，可以通过计算机实时监控电功率、电压、频率和相位等参数，对发电机组的控制进行自动化处理，从而提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
自动并列技术主要包括电压控制、频率控制和相位控制三种方式。
电压控制通常采用电压调节器（AVR）来实现，可通过调整发电机的电势来控制发电机的输出电压。
频率控制通常采用频率变流器（FRT）实现，可通过调整发电机的转速来控制发电机的输出频率。
相位控制通常采用同步机充电器（SC）实现，可通过调整发电机的电势角来控制发电机的输出相位。
1.3 自动并列技术的实现方式自动并列技术的实现方式与发电机组的类型、控制系统和通信系统等因素有关。
目前主要有以下几种实现方式：1.3.1 基于PLC的自动并列控制系统基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动并列控制系统，是一种针对小型发电机组的实现方式。
同步发电机自动并列原理
*
两种并列操作方法的比较：
准同期并列：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间长且操作复杂。
自同期并列：并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功而使系统电压降低，同时产生很大的冲击电流，对电力系统扰动大。
*
滑差：待并发电机的电压频率 与系统电压频率 不相等时的情况，即 。 滑差周期 ： 为两电压间的相对电角速度称为滑差角速度(简称滑差)。
*
另外，频率差 、滑差 和滑差周期 都可以用来表示待并发电机与系统之间频率差的大小。
在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。滑差越大，并列时的冲击就越大。
*
（2）滑差检测
在 的范围内，线性整步电压越小则对应的角差越大，线性整步电压为顶值时， 为零，它们之间是单值关系。所以，当线性整步电压为一定值时，即等于确定了相应的 值，而在 为零之前的角差，称为越前相角，用 表示。
*
滑差检测原理：首先选定一个越前相角 ，使得
*
的获得
*
具体实现电路：
*
*
(3) 压差检测
*
(4)合闸控制单元原理
逻辑回路图
*
并列后，发电机应能迅速进入同步运行状态,
暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
*
4.1.3 并列操作方式
自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。
第7章 同步发电机的自动并列
优点：冲击电流小。 缺点：并列时间较长且操作复杂。 ◎自同期并列 过程：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入 系统，随后给发电机加上励磁，在原动机 转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同 步，完成并列操作。 优点：并列时间短、操作简单。
缺点：从系统中吸收无功，从而造成系统电压下 降，产生冲击电流。 二、准同期并列 1.并列条件 （1） 理想条件：并列断路器两侧电源电压的三 个状态量全部相等。
小型发电机组
第7章
同步发电机的自动并列
7.1 概述 7.2 准同期并列的基本原理 7.3 微机型自动准同期并列装置简介
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7.1 概述
一、并列的基本概念 1.概念 电力系统中，任一母线电压瞬时值可表示为：
u U m sin(t )
该母线电压的幅值、频率和相角称为运行母线电 压的状态量。
G x
2
t ) 为脉动电压的幅值，则
u s U s cos
G x
2
t
由此可知：u s 波形是幅值为 U s ，频率接近于工 频的交流电压波形。 若滑差角频率： s G x 相角差： e s t 于是 U s 2U G sin
st
2 2U G sin
e
2
2U x sin
e
2
采用相量图分析，可 固定， 设想系统电压 U x 则 而待并发电机电压 U G 转 以滑差角频率 s 对 U x 动。
U G
U s
G
e
o
x
U x
发电机在频差较大的情况下并入系统，对转 子产生制动（或加速）的力矩，使发电机产生振 动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。 允许频率差范围为额定频率的0.2%~0.5%， 0.1~0.25Hz。
第3章：同步发电机的自动并列
周期TS （滑差周期）。
（二）UG与U X 两电压幅值不相等
US
U
2 G
U
2 X
2UGU X
cos S t
当St 0时，U S UG U X 为两电压幅值差； 当St 时，U S UG U X 为两电压幅值和。
（三）利用脉动电压U S检测准同期并列的条件 1．电压幅值差
优点：并列时产生的冲击电流较小，不会使系 统电压降低，并列后容易拉入同步。应用广泛。
（2）自同期并列 先将未加励磁电流的发电机的转速升到接近额
定转速，再投入断路器，然后立即合上励磁开关供 给励磁电流，随即将发电机拉入同步。
优点：操作简单、并列速度快，在系统发生故 障、频率波动较大时，发电机组仍能并列操作并迅 速投入电网运行，可避免故障扩大，有利于处理系 统事故。但因合闸瞬间会产生较大冲击电流，发电 机定子吸收大量无功功率，导致合闸瞬间系统电压 下降较多，所以自同期并列很少应用。
3.2 准同期并列的基本原理
设并列断路器 QF 两侧电压分别为UG 与U X ；并列 断路器 QF 主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及 进入同步运行的暂态过程，决定于合闸时的电压差U S
和滑差角频率S 。因此，准同期并列主要是对脉动电 压U S 和滑差角频率S 进行检测和控制，并选择合适的
时间发出合闸信号，使合闸瞬间的U S 在允许值以内。 检测的信息也就取自 QF 两侧的电压，而且主要是对U S 进行检测并提取信息。
第3章 同步发电机的自动并列
3.1 电力系统并列概述
一. 电力系统并列操作的意义
同步运行：并列运行的同步发电机，其转子以相同的 电角速度旋转，每个发电机转子的相对电角速度都在允许 的极限值以内。 电力系统并列操作：两个交流电源在满足一定条件下 的互联操作，也叫同步操作、同期操作或并网。 一项关系到系统安全与稳定运行的重要操作。 通过并列操作可解决系统中分开运行的线路断路器正 确合闸的问题，实现系统并列运行，以提高系统的稳定性、 可靠性及线路负荷的合理、经济分配。
同步发电机并列操作的概念
同步发电机并列操作的概念
同步发电机并列操作是指将多台同步发电机以并列的方式连接在一个电力系统中，共
同供电或接入电力系统运行。
并列操作可以有效地提高电力系统的可靠性和灵活性，实现
电能互换和负荷平衡。
在同步发电机并列操作中，各个发电机必须具备相同的额定电压、频率和相序。
通过
并列操作，可以实现多台发电机共同为负荷供电。
当一个发电机发生故障或需要停机维护时，其他发电机可以自动地接替其负荷，保持电力系统的稳定运行。
为了实现同步发电机的并列操作，需要进行以下步骤：
1. 调节发电机的电压和频率：各个发电机要经过调节，使其输出的电压和频率与其
他发电机一致。
可以通过调节发电机的励磁电流和机械负荷来实现。
2. 同步发电机的相序和相位调整：为了使多台发电机正常运行并列操作，需要对它
们的相序和相位进行调整。
可以通过调整发电机的同步装置来实现。
同步装置主要包括同
步器、同步变压器和同步电路等。
3. 并列操作的电流调节：在实际的并列操作中，需要对发电机输出的电流进行调节，以保持各个发电机的负荷平衡。
可以通过调整发电机的励磁电流和机械负荷来实现。
4. 同步发电机并列运行的保护措施：为了保护并列运行的发电机和电力系统，需要
配置合适的保护设备和控制系统。
常见的保护措施包括电流保护、电压保护、频率保护和
过载保护等。
通过以上步骤和措施，可以实现同步发电机的并列操作，提高电力系统的可靠性和灵
活性，满足不同负荷需求和故障情况下的电力供应要求。
自动装置-第四章-同步发电机自动并列
第四童同步发电机自动并列装置第一节概述—、同期（并列）的概念：1、概念：同步发电机（包括同步调相机或另一系统）投入系统并列运行的操作过程称为同期（或并列）检查同期ZCH属于一种同期操作；发电机同期实质指合发电机出口DL2、意义：同期操作具有频繁性——正常运行（负荷大小-机组台数）事故情况（备用机组的投入）（1）提高供电可靠性和供电质量（2）减少备用容量（3）合理分配负荷，达到经济运行3、同期（并列）条件：系统母线电压u = U n, sin（6wr +其中：―、u）（fX <p——状态量理想条件：Us二0fs 二06=0 （合闸瞬间）实际允许条件：U s<5~10%U efsS0.2~0.5%fe 二0.1~0.25HZ6<10°二、同期方式：准同期自同期1、准同期（先励磁，后并车）:概念：将待并发电机先行励磁,调节发电机电压、频率、相位，使匕、f“6符合并列条件,将发电机DL合上,并入系统运行优点：icH小，对系统影响不大缺点：同期时间长；手动误操作会引起非同期并列分类：按操作自动化程度一手动自动半自动（手动调频、调压，自动合闸）应用：大容量发电机一应尽量采用自动或半自动准同期以手动准同期作为备用2、自同期（先并车，后励磁）概念：将接近同步转速（n二95%% ）而未加励磁的发电机投入系统，然后再加励磁，发电机借助电磁力矩被拉入同步（对4、6无要求，对fs要求亦较宽）优点：并列快；操作简单，避免误操作;事故下可迅速投入机组缺点：Lh大-威胁发电机线圈绝缘；振动大T影响机组端部固定应用：事故情况下投入水轮机组三、自动并列意义P38第二节自动准同期—、自动准同期装置功能①均频②均压③合闸(保证DL在6二0并列)半自动准同期：①、②手动，③自动二、脉动电压性质分析脉动电压：两个频率不同的电压向量差可用来检测fs、Us、81、脉动电压旋转向量分析4=几-5假设：①S不动,几则以3s ( co s=u)M-u)N=2nf s)相对几转动② 1% 1 = 1 久I 二Um则U s=2U m sin-2W廿-6 H &J丄3 Ie zk H 2x >1>k H 2<Jw -OO H OUSHOOO U T CUSH2um6H2TTU S H O尸竟常耳為卑亠冊«-©C 3-M"um ・NHUm®u o母、e l u e 2H 0.. £HUMSinooMiSN HUNSincoNtnUm (sincoMt —sincoNt )rcos+0N(50HZ )HusmCos3+$f 2(湘SH彗)、ffi fif ()击冃鬪、台®書。
同步发电机的并联运行知识讲解
3、电机和电网之间有高次谐波环流，增加损 耗，温度升高，效率降低。
4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生 无法消除的环流，危害电机安全运行。
第三节 同步电机并网运行的理论基础
无限大电网：
电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得 多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无 功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无 限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。
时，电磁转矩 T 也增加一个 T ，去掉干扰后， 因 + T >T ，使T1 电机自动回到原工作点
（ T T1），稳定。
（2）凸极机： 凸极机与隐极机相似，额定运行点一般在
200 ~ 300 电角度范围。
（电能3）磁 力最，转大用矩转kT矩mN（表T或示max（额：或定最电大磁电功磁率功PN率）P之M m比ax称）为与过额载定
3.发电机的电压相序与电网的电压相序相同（发电机相序决 定于原动机的转向，一般是固定的）
4.在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样
二、方法：
1. 准确同步法：将同步发电机调整到符合并联 条件后进行并网操作，分为暗灯法和旋转灯光法 两种。
(1)暗灯法： 电网与同步发电机之间的三相并联开关两
侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同暗，说 明相序正确；当三组相灯同时熄灭时，表示电 压差 U A UB UC 0 ，即可并网合闸。
输入 功率P1
电磁功 率Pem
输出功 率P2
机械损 耗pmec
附加损铁损pFe 耗pad
定子铜损 pcu1
2. 自同步法：
自同步法的投入步骤为： （1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步 速，励磁绕组经限流电阻短路。
同步发电机的自动并列
01
发电机并入系统时的冲击电流和冲击功率
02
在合闸瞬间冲击电流周期分量有效值为
准同期各个条件对准同期并列的影响
电压幅值差的影响 冲击电流在数值上与电压差成正比。
相角差值的影响 合闸瞬间存在相角差，发电机必然要产生冲击电流 。
1
2
3
3.频率差值的影响
脉振电压Ud是频率接近于工频、振幅作脉动变化的电压，将系统电压US设为参考轴，则待并发电机电压UG将以滑差角频率ωd 相对US旋转，当相角差从0到π时， Ud相应的从零变到最大值；从π变到2π（重合时）时， Ud从最大值又回到零，旋转一圈的时间为脉振周期Td。
第四节 自动准同步装置的工作原理
频差大小及频差方向测量 频率的测量
二、压差大小及压差方向测量
三、合闸命令的发出
同期电压间的相角差测量
第五节 微机型自动准同步装置
自动准同期装置的功能
手动准同步装置 自动准同步装置
二、准同步装置的分类
第三节 自动准同步装置的基本构成
三、自动准同步装置的组成
按提前量的不同，准同步并列装置可分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。
合闸信号控制单元的控制原则是当频率和电压都满足并列条件的情况下，在UG与US要 重合之前发出合闸信号。两电压相量重合之前的信号称为提前量信号。
01
缺点：并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功，导致合闸瞬间系统电压下降较多，同时产生很大的冲击电流。
02
GB14285-1993《继电保护和安全自动装置技术规程》规定：
01
“在正常运行情况下，同步发电机的并列应采用准同步方式；在故障情况下，水轮发电机可以采用自同步方式”
02
三、同步发电机并列操作的方法
同步发电机自动并列知识讲解
UG UX
S2
t
TS2
U sU m 2 xU m 2 G2U mU xmc Gosts
当 st 0 时， Us Um GUm x
当 st 时， Us Um GUm x
准同期并列的基本原理
脉动电压中包括信息如下：
▪ 电压幅值差。最佳为 UmGUmX 的值最小，二电压重合时判别。
▪ 频率差，显示出相角差随时间变化的规律。
要求 S 小于某一允许的值，相当于要求脉动电压周期 T S 大于某一给定
的值。
最佳是在 UG 与 UX 重合时合闸，即相角差为零时（相量重合）幅值差最
小，考虑动作时间，要提前。 根据相角差的变化规律，可求得合闸指令最佳发出时机。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
❖ 准同期并列装置的原理
▪ 并列装置的构成 自动化程度一般分为
频率差控制单元 电压差控制单元 合闸信号控制单元
半自动 全自动
准同期并列的基本原理
▪ 恒定越前相角准同期
提前量信号取某一恒定相角 YJ 。
US
s1
s2 sy0
s3
UA
0
t
t
s1s2s3
断路器的合闸时间为 t QF 。同期装置动作时间为 t C 。
可采用两种方式mxmg恒定越前相角准同期恒定越前时间准同期准同期并列的基本原理并列装置的构成自动化程度一般分为频率差控制单元电压差控制单元合闸信号控制单元半自动全自动准同期并列的基本原理恒定越前相角准同期提前量信号取某一恒定相角syyj常数最佳滑差角频率过零后合闸过零时合闸过零前合闸断路器的合闸时间为
fG fX fG fX
输出减速脉冲信号 输出加速脉冲信号
第2章同步发电机的自动并列
系统电压
U sin( t ) U X mX X 2
U U U sin( t ) U sin( t ) 两者的电压差称为滑差电压U S G X mG G 1 mX X 2
●发电机电压角频率 G ●电网电压角频率 X 二者之间的电压相量差为 US UG U X 冲击电流决定于合闸瞬间的 U S ，要求： （1） U S 尽可能小； （2）并列后迅速进入同步运行状态，对电网扰 动小。
合闸后，发电机处于发电状态，受到制动。发电机发出功率， 沿着功角特性到达b点时，有
G x
s 0
此时，仍为发电机状态， G 继续减小， s 为负值， 使得 e 逐渐减小，发电机发率沿着功角特性往回摆动，到达 原点时， e 为负，交换功率变负，发电机处于电动机状态， 有重新加速，交换功率沿特性曲线变到c点， G x 来回摆动，直到进入同步运行为止。 进入同步运行状态的暂态过程与合闸时的滑差角频率的初始大 小 s 0 有关，若 s 0 较小，到达最大相角b点的相角差变化 较小，可很快进入同步运行。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
二、准同期并列装置
频率差控制单元
并列装置的构成
电压差控制单元
合闸信号控制单元
半自动：无频率差、电压差控制功能。
自动化程度一般分为
全自动
自动准同期并列装置 三个控制单元
频率差允许 电压差允许
与 门
QF
并列断 路器
TVX
TVG
一、脉动电压变化
UG U X
US
S1
TS1
S 2
G X
两电压相量做相 对运动
第2章 同步发电机的自动并列(1)(1)
2)频率差条件
因脉动电压Us的滑差角频率ωs=ωg-ωx就是频率差,因此,通 过对ωs的检测,就能判别频率差条件是否满足
3)相位条件 并列断路器主触头能于两电压相位差角δ=0的时刻闭合,则 说明满足相位条件
(2)恒定越前相角与恒定越前时间的概念 在δ=0之前某一恒定角度δyq发出合闸信号,则该同期装置称 为 恒 定 越 前 相 角 型 同 期 装 置 ,δyq 称 为 恒 定 越 前 相 角 。 若 在 δ=0之前某一恒定时间tyq发出合闸信号,则该同期装置称为 恒定越前时间型同期装置,tyq称为恒定越前时间
(2)存在相角差 图2.3 相位不等时的相量图
(3)存在频率差 图2.4 脉动电压
相角差 δ=φg-φ=ωgt-ωxt=±10
2.2.2 脉动电压的分析及恒定越前相位与恒定越前时间的概念
(1)脉动电压的分析 设图2.1(a)中待并发电机电压的瞬间值为
ug = Ugmsin ωgt 系统侧电压的瞬间值为
图2.6 不同ωs时,恒定越前相角与恒定越前时间对比图
2.2.3 自动准同期装置的组成及分类 (1)组成 ①频率差控制单元 ②电压差控制单元 ③合闸控制单元
图2.7 自动准同期基本结构框图
(2)分类 1)按自动化程度分类 按自动化程度可分为半自动型与全自动型 2)按装置中信号处理方式分类 ①模拟式自动准同期装置 ②数字式自动准同期装置
(0 ≤ δe ≤ π)
൝uuf f==−KKωωss−−UUzzdd
(−π ≤ δe ≤ 0) (0 ≤ δe ≤ π)
(2.22)
2.3.4 电压差检测 图2.12 电压差检测原则框图
2.3.5 其他环节的工作原理 （１）合闸控制单元 （２）频率差控制单元
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正弦整步电压法
采用UG 与 UX 直接做差，得到正 弦性的包络线来判别。误差较大。
线性整步电压法
采用三角波（线性）的整步电压。 不考虑电压差，只考虑相角差。精 度较好。
自动并列装置的工作原理
▪ 正弦整步电压法
▪ 线性整步电压法
自动并列装置的工作原理
❖ 相角差 e (t)
原理：矩形波的宽度（变化）与 e (t) 相对应。在数字式准同期装置中采用。
第4章 同步发电机的自动并列原理
主要内容
1. 同步发电机自动并列的条件和原则 2. 准同期自动并列的基本原理 3. 准同期自动并列装置的实现原理 4. 微机自动准同期装置
同步发电机自动并列的条件和原则
❖ 同步发电机自动并列的条件和应遵守的原则 ▪ 理想并列条件
fG fx UG Ux G x
▪ 原则
此时冲击电流
Ih"
2Eq Xq Xx
s
ine ，
2
e 较小时，主要为有功分量。
同步发电机自动并列的条件和原则
▪ 频率差
U S U G U X U m sG G t i 1 n ) U m s (X X i t 2 n ) (
设 G
X ，电压的幅值相等。
us2 U m G sin G 2 xt co s G2 xt 脉动电压的表现形式
❖ 准同期并列装置的原理
▪ 并列装置的构成 自动化程度一般分为
频率差控制单元 电压差控制单元 合闸信号控制单元
半自动 全自动
准同期并列的基本原理
▪ 恒定越前相角准同期
提前量信号取某一恒定相角 YJ 。
US
s1
s2 sy0
s3
UA
0
t
t
s1s2s3
断路器的合闸时间为 t QF 。同期装置动作时间为 t C 。
UG UX
S2
t
TS2
U sU m 2 xU m 2 G2U mU xmc Gosts
当 st 0 时， Us Um GUm x
当 st 时， Us Um GUm x
准同期并列的基本原理
脉动电压中包括信息如下：
▪ 电压幅值差。最佳为 UmGUmX 的值最小，二电压重合时判别。
▪ 频率差，显示出相角差随时间变化的规律。
fG fX fG fX
输出减速脉冲信号 输出加速脉冲信号
微机型并列装置
角差的预报方法——微分预报法、积分预报法
微机型并列装置的组成
❖ 组成 合闸部分、均频与均压部分
❖ 硬件电路 ❖ 软件
▪ 主机 ▪ 输入/输出 ▪ 过程通道 ▪ 人——机
分析：假设系统频率为额定值50Hz，待并发电机频率低于50Hz。
计算公式：
i
i x
,i
i1
三角形上升边
i
2i x
,i
i1
三角形下降边
频率差与电压差控制
❖ 频率差控制
▪ 频率差检测
fGfX fZ
fGfX fZ
▪调节量控制
❖电压差调整
不发调速脉冲，
进行越前时间合 闸控制计算。
发调速脉冲，
不进行越前时间 合闸控制计算。
要求 S 小于某一允许的值，相当于要求脉动电压周期 T S 大于某一给定
的值。
最佳是在 UG 与 UX 重合时合闸，即相角差为零时（相量重合）幅值差最
小，考虑动作时间，要提前。 根据相角差的变化规律，可求得合闸指令最佳发出时机。
可采用两种方式
恒定越前相角准同期 恒定越前时间准同期
准同期并列的基本原理
脉动电压幅值 U S
us Us cosG2x t
滑差频率
SGX2fS
脉动周期
TS
1 fS
2 S
同步发电机自动并列的条件和原则
▪ 相量图
us2 U m G sin G2 xt co s G2 xt ▪ 波形图
准同期并列的基本原理
❖ 脉动电压分析 U S
S1
UG UX
0
T S1
1. 发电机合闸时，冲击电流应尽可能小（小于允许值） 2. 发电机合闸后，应尽快拉入同步
同步发电机自动并列的条件和原则
▪ 发电机的并列方法
1. 准同期并列：严格按照发电机理想并列条件进行并列。 2. 自同期并列：
SE UE
QF
G ~
XX
UX
~
发电机事先未经励磁。将转子提到接近同步转速。
此法适用于小型机。
t t
t tQFtC
YJ常 数 sy0t
最佳滑差角频率
s sy0 s sy0 s sy0
过零后合闸 过零时合闸 过零前合闸
准同期并列的基本原理
▪ 恒定越前时间准同期
提前量信号取恒定时间 t tQFtC 常数
US
s1
s2 sy0
s3
0
t
t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s1s2s3
t t
理论上可以完全无冲击，但是动作时间存在误差，设 ey 为允许合闸相角。
优点：快速、方便；控制简单。
缺点：冲击电流大；
Ih
UX Xd X X
引起系统电压突降；应用受限。
同步发电机自动并列的条件和原则
▪ 电压幅值差
设 Um GUm X，频率与相角相等。
此时冲击电流
Ih"
UmGUmX Xd Xx
，主要为无功分量。
最大值 ih"m1.8 2Ih
▪ 相角差
设 G0 X0，频率与电压相等。
ttQFtC
ey St
所以，还是要限制 S
自动并列装置的工作原理
❖ 装置的控制逻辑
越前时间信号
电压差不允许 或
滑差不允许
非 门
US
与 合闸信号
门
逻辑关系满足即可以合闸。
必须在 之前判定完毕。
tYJ
电压差、频率差判别区
t
tYJ
st
自动并列装置的工作原理
❖ 并列的检测信号
两种方法应用于模拟式 并列装置中，实现检测。