第一章 自动准同期课件

第一章
同步发电机的自动准同期
(Automatic Quasi-Synchronism of Synchronous Generators )
制作人：雷霞
主要内容
●重点：自动准同期的条件
●难点：准同期条件的分析，准同期装置的结构
●概述
●越前时间、数值角差与整步电压
●自动准同期装置举例
第一节概述
●一、并列操作(Parallel Operating)
●并列运行：在一个电力系统中，如果各发电机转子都以相同的电角速度运转，或各发电机转子间的相对电角度不超过允许值的运行方式。

●并列操作：发电机投入系统参加并列运行的操作。

一、并列操作(Parallel Operating)
同期点(synchronizing point)：在发电厂中，每一个有可能进行并列操作的断路器都是同期点。

一、并列操作
(Parallel Operating)
同期条件的引出
)
(ϕω+=t Sin U u m m U ——电压幅值
ω
——电源的角速度
ϕ
——初相角
{
状
态量
(State
Variables)
一、并列操作(Parallel Operating)
●并列的原则：
●冲击电流(impulse current)尽可能小●暂态过程(transient process)尽量短●并列方式：
●准同期(quasi-synchronizing)
●自同期(self-synchronizing)
二、准同期并列条件
等值电路图
发电机并列示意图 (a)一次系统图(b)矢量图
U
∆U
∆
二、准同期并列条件
●并列的理想条件：
●
(1) 滑差(slip difference)为0，即
●
(2)主触头闭合瞬间，角差(phase angle difference)为0，即 ●
(3)压差(amplitude difference)为0，即
s g s g f f ==或ωω0
=δ
s
g U U
=
三、准同期条件的分析
1、滑差(slip difference)
T
x
三、准同期条件的分析
)
sin()sin(21ϕωϕω+-+=t U t U u s s g g x )
2
cos(
)2
sin(
2t t U u s
g s
g g x ωωωω+-=0
21==ϕϕ设初始角 设 )2
sin(
2t U U s
g g x ωω-=为脉动电压的幅值
)
2
cos(
t U u s
g x x ωω+=
三、准同期条件的分析
s
g x ωωω-=t
x ωδ=
2
sin
22
sin
22
sin
2
δ
δ
ωs g
x g x U U t
U U ===脉动周期
x
x x f T ωπ21=
=e
x
e x e x x
f f f f f πωππω222*
===
三、准同期条件的分析
并列的同步过程分析
三、准同期条件的分析
2、角差(phase angle difference) ⎪
⎩⎪
⎨⎧≠==0
0δs g s g f f U U 设并列时
仅有电压角差的示意图
冲击电流最大值
"
""
max
sin 55.22sin 255.2q
s q s ch x U x U i
δδ≈=⋅有功冲击电流
三、准同期条件的分析
3、压差(amplitude difference)
⎪⎩
⎪
⎨⎧≠==s g s g U U f f 0δ设
无功冲击电流最大值
"
"
max
55.2d
ch x U I
∆=⋅
四、自动准同期装置的功能
●1、压差和滑差满足，提前（恒定越前时间）发合闸命令
●2、当滑差、压差不合格时，能自动对待并发电机均频、均压
五、自同期并列
将一台未加励磁电流的发电机升速到接近于系统频率，在滑差角频率不超过允许值、且加速度小于给定值的条件下，首先合上并列断路器，接着再立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电势逐渐增大的过程中由系统将发电机拉入同步运行。

第二节 越前时间、数值角差与整步电压
一、恒定越前时间(invariable exceeding time)
准同期并列合闸信号控制的逻辑结构图
越前时间、数值角差、整步电压
一、恒定越前时间
YJ δx U 0=δ恒定越前相角：
装置中所取提前量是某一恒定
相角
，即在脉动电压 到达
之前的
相角发出合闸信号。

YJ δYJ t x U 0=δ恒定越前时间：装置中所取提前量是某一恒定
时间信号，即在脉动电压 到达
之前的
发出合闸信号。

一般 等于断路器的合闸时间。

YJ t QF t
二、数值角差
)(δωδ+=t t s
角差产生原理图
角差脉冲原理示意图
二、数值角差
二、数值角差
(1)微分预报法
的变化速度
δt
dt d
i
i ∆-=
-δδδ1ε
δ
δ+=d i t dt
d []
t
t d
m i i i i i ∆∆+-=∆+⋅-δδδδδ01)(误差
合闸时间越长，误差越大，只适合于匀速变化的 δ
二、数值角差
(2)积分预报法（两步预报法）
步长 k
i i t t T --=T
dt s i k i i
s i k i ωδωδδ222+=+=⎰++T
s k i i ωδδ+=-k
i i
k
i
i i k i T T
--+-=⋅-+
=δδδδδδ23)2(2令 02=+k i δ得
k i i -=δδ3
2
k
i -δi
δk
i 2+δt
s ω)
(s ωε+
三、线性整步电压
(Linear timing voltage)
其幅值在一个周期内与角差分段按比例变化的电压。

（一）线性整步电压的原理
⎪⎩⎪⎨
⎧≤≤-≤≤-+=)
0()()0()(πωωππ
ωπωππt t A t t A u s s s s s 越前时间、数值角差、整步电压
三、线性整步电压
（二）线性整步电压的产生
整形：提取相角关系 相敏：得到宽度与 成正比的一系列脉冲（同名门）
滤波：滤去高次谐波
线性整步电压发生图
四、同期条件的检测
1、获取恒定越前时间
C
R t d 114-=越前时间比例微分原理电路图
四、同期条件的检测
●2、滑差检测
●
微机自动准同期装置
3
21s s s
T
T T <<滑差检测原理示意图
2
δδ=⋅m d 2
223δδδδ≤≤i i 或
四、同期条件的检测
模拟式自动准同期装置
3
2
1s s s T T T <<滑差检测原理示意图
2
t t d =相角电平检测器先于时间检测器翻转，表示滑差合格
2
ωω=⋅m d 两个施密特触发器翻转时间的比较
四、同期条件的检测
●3、压差检测
●微机：用整流滤波方法，将U s~和U g~转换成直流电压，用模-数转换芯片变成数值，送入微机比较程序。

四、同期条件的检测
ZZQ-5模拟式自动准同期装置
电压检测
自动准同期装置第三节自动准同期装置举例
一、微机自动准同期装置的合闸部分
微机同期装置示意图
自动准同期装置一、微机自动准同期装置的合闸
部分
二、ZZQ-5
（模拟）的合闸部分
1、并列合闸逻辑回路
ZZQ-5型模拟式自动准同期装置合闸逻辑回路框图
滑差
恒定越前
时间
压差 0
1
1 0
二、ZZQ-5（模拟）的合闸部分
2、合闸回路的逻辑关系
或门1 双稳
越前时间
三、自动准同期的均频与均压部件
●（一）微机自动准同期的均频与均压部件●1、均频
滑差方向示意图
三、自动准同期的均频与均压部件
●（一）微机自动准同期的均频与均压部件●1、均频
三、自动准同期的均频与均压部件
●（一）微机自动准同期的均频与均压部件●1、均频
三、自动准同期的均频与均压部件●（一）微机自动准同期的均频与均压部件●2、均压
数值电压框图
三、自动准同期的均频与均压部件●（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件●1、滑差方向检测
δπ~0
●区间鉴别(核心)：判断是否处于区间
区间鉴别
三、自动准同期的均频与均压部件
●（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件●1、滑差方向检测
●越前鉴别：判断谁超前
三、自动准同期的均频与均压部件
●（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件●2、脉冲展宽
三、自动准同期的均频与均压部件
●（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件●3、滑差过小自动发增速脉冲
三、自动准同期的均频与均压部件
●（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件●4、均压部分。