一种微机自动准同期并网装置设计

专利名称：智能型微机自动准同期装置专利类型：实用新型专利
发明人：翟凡,刘兴昌,惠稳军
申请号：CN202121337114.7
申请日：20210616
公开号：CN215647923U
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及电力系统自动控制技术领域，尤其为智能型微机自动准同期装置，包括箱体和主体，所述箱体的底端面固定连接有支撑脚，所述箱体的顶端面外侧滑动连接有箱盖，所述箱盖的顶端面内侧固定连接有电机，所述电机的左侧末端固定连接有风扇，所述箱体的左右两端面内侧均固定连接有竖直杆，所述竖直杆的外侧滑动连接有过滤板，所述过滤板的底端面固定连接有弹簧，且弹簧的另一端与箱体固定连接，本实用新型中，对箱体进行通风散热，防止因温度过高对零件造成损坏，对过滤板上的灰尘进行清理，延长了过滤板的使用寿命，且可以使主体快速移出和收回箱体，便于对主体进行维修，减轻工作人员的劳动强度。

申请人：辽宁德威特电气科技有限公司
地址：110000 辽宁省沈阳市沈河区团结路17-2号(1-14-4)
国籍：CN
代理机构：北京喆翙知识产权代理有限公司
代理人：张成文
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WZQ-3微机自动准同期装置1 概述WZQ-3型微机自动准同期装置（以下简称装置）主要用于电力系统中，使各种型式和各种功率的同步发电机并入系统或者使两个独立的电力系统按准同期方式并列。

1.1主要功能有：a)对待并发电机自动调压、调频，以恒定导前时间发出合闸脉冲(命令)，并完成并列操作；b)数码管可显示以下参数：发电机电压、系统电压、发电机频率、系统频率、电压差、频率差、导前角、相角差；c) 控制继电器动作指示灯、相角差指示灯(整步表)；d)参数修改简单并断电保存；e) 升压与降压、增速与减速的出口硬件上相互闭锁；f) 具有对开关两侧PT信号进行辐值补偿和相角补偿的功能；g) 装置故障时，自动封锁调压、调频及合闸命令，并发故障信号。

1。

3 技术数据3.1额定参数3.1.1 额定直流辅助电压为：220V、110V3.1.2 额定交流电压：100V3.2 开关量输入信号电平Vp=24V，由装置内部提供3.3 导前时间整定范围：0.05~0.8s3.4 允许发出合闸脉冲的频率差不大于0.5Hz允许发出合闸脉冲的电压差整定范围：± 3%~± 10%额定电压3.5 调压、调频命令为脉冲输出3.5.1 调压脉冲宽度整定范围：0.2~2s 调压脉冲间隔整定值为：4s 3.5.2 调频脉冲宽度整定范围：0.1~0.4s3.6 输出信号：增速、减速、升压、降压、同期、故障及相位七个(接点)信号，以继电器方式输出。

当电压(发电机或系统)小于90V 或大于120V 时，或频率(发电机或系统)小于47Hz 或大于53Hz 时，故障继电器均动作，并发故障信号。

3.7 在额定电压下，交流回路的功率消耗不大于3VA ，直流回路的功率消耗不大于8W 。

3.8触点性能在电压不超过250V，电流不超过0.5A，时间常数为5±0.75ms 的直流有感负荷电路中，产品输出触点的断开容量为30W。

3.9绝缘电阻应不小于100M Ω。

基于AT89C52的微机自动准同期装置同期并列操作是电力系统中频繁而又重要的操作，它要求快速、准确。

准确就是要在两侧电压近零角度时合闸，减少对电器设备的冲击；快速就是最好在第一个近零角度时合上开关，减少发电机空转的资源浪费。

随着单片机技术的发展，微机自动准同期装的的智能化水平也越来越高。

本文提出了一种微机自动准同期装置的设计方案，该装置以AT89C52单片机为核心处理器，采用频率差和电压差的自适应控制方法，以及单向频率差和单向相角差并列原则，不仅能够按照待并发电机调速器和励磁调节器的特性，在并列操作时根据频率差和电压差的实际值，确定合适的调节量，而且使发电机的频率略大于系统频率，并列后发电机电压相量不滞后于系统电压相量，保证发电机并列后（包括并列瞬间）总是向系统输出少量有功功率。

1. 准同期并列的基本条件a) 发电机电压与系统侧电压应接近相等，误差不应超过5%~10%； b) 发电机频率与系统侧频率应接近相等，误差不应超过0.2%~0.5%; c) 发电机电压与系统电压相角差接近零度时，断路器触头刚好接通。

2. 频率差和电压差的自适应控制方法现有微机自动准同期装置在电压差和频率差的控制方面存在以下两方面不足：一方面其调节量固定，不能与调速器和励磁调节器很好配合，在需要细调时容易出现过调现象；另一方面是通常把频率差和电压差的控制在时间上分为2个阶段进行，容易出现当前一条件满足，而后一条件不满足，或者当后一条件满足而前一条件又不满足的“捉迷藏”现象。

这两个问题都会延长并列操作过程，当系统有波动的情况下甚至可能是并列任务无法完成。

频率差和电压差的自适应控制方案有以下几个特点①自动适应调速器和励磁调节器给定值的调节速率；②根据频率差和电压差的大小自动调整调节脉冲和调节频率；③频率差和电压差交错调节。

为了实现调节脉宽的自适应变化，由同期装置发出一个脉宽为0.5s 的特定调节脉冲，自动测量待同步的发电机的电压幅值增量u ∆和频率增量f ∆，并存储E 2PROM 中。

119科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 动力与电气工程电力系统由发电、用电和输电等主要部分组成,其中发电机组向系统提供基本电源是发电。

需要进行一系列的操作才能把发电机投入到电力系统中并列运行,称为同期操作或并列操作,使这一操作得以实现的装置被称为同期装置。

它是一个非常重要的操作,机组没有它就不能稳妥地并入系统,同时必须满足一定的条件机组才能并网,否则就会造成很严重的后果。

随着对水电站综合自动化程度要求的提高,设计、改造更多水电站按“无人值班,少人值守”进行,这样对水电站综合自动化的要求也就更高,其中水电站中同步发电机快速并网的实现采用的主要控制手段为微机自动准同期装置,是保证系统安全稳定运行、机组故障时快速投入备用机组、节约机组并网前空载能耗的重要保障。

1 手动准同期与自动准同期装置对比同期点断路器的合闸时间能被手动准同期装置控制在一定的范围之内,但在以下三个方面还存在一定缺陷。

一是选择时机时不能自动完成,因操作人员很难把握合闸时机,所以对工作技能有较高要求,但是在操作人员在合闸时仍会有多次不成功的现象经常出现。

二是具有随意性大的合闸时机,断路器不超过同期装置的允许范围。

但由于断路器的固有合闸时间无法与电气和机械传动的延时配合,实际上断路器的合闸时间很可能已经超过了并列操作的允许范围,从而造成非同期合闸,对电系统、断路器以及发电机造成冲击。

三是自动调节不能实现。

操作人员必须手动调节各项参数,尤其是频率(转速)只有在机电人员联系协调好主控室人员的情况下才能调节。

这使得发电机往往需要较长时间才可以完成并网操作。

综上所述,为自动调节各种电参数,合闸脉冲指令在条件满足的情况下可自动发出,通常在与系统进行并网操作时采用微机自动准同期装置。

2 自动准同期装置的基本条件和设计原则在电力系统的二次回路中应用自动准同期装置,可实现待并发电机组投入到电网后成功运行。

WZTQ-2微机型自动准同期装置使用说明书诚邀代理欢迎配套福建亿华源能源管理有限公司福州大学电气工程与自动化学院励磁技术研究中心公司地址：福州市科技东路海西高新科技园创新园11#楼售后地址：福州市科技东路海西高新科技园创新园11#楼技术支持：189****5362一、概述发电机准同期并列是发电厂一项很频繁的日常操作，非同期并网时较大的冲击电流和机械振动对发电机有一定危害，严重的非同期并列会导致机组甚至电网事故。

中、小型发电机组传统上大多采用灯光法或整步表监测法并网，操作人员很难把握好准确的合闸时机，往往对发电机组造成较大的电流冲击，严重的会使机组产生强烈振动，开关触点烧伤，甚至造成开关跳闸机组解列。

为此国内很多厂家生产了不少简易的自动并网装置来解决这个问题，但也仅仅是对并网条件设置一个关卡而已，仍不能精确确定并网合闸点，因此对机组也还存在一定的冲击。

WZTQ-2微机型自动准同期装置以高精度的时标计算相位差，通过微机对相位差脉冲串进行科学的平滑运算，确定准确的并网合闸点，以毫秒级的精度实现并网操作。

在待并两侧压差合格，频差合格，整定的恒定越前时间与开关机械动作时间相吻合的情况下，可实现快速无冲击合闸并网。

装置具有待并两侧电压和频率的液晶显示功能，具有直观的数字整步表，可以取代同期屏；可以方便地设定频差、压差和自动调节功能。

是所有发电厂和需要对联络线路进行并列操作的变电站的理想准同期设备。

装置采用全中文液晶显示，简单的人机操作界面，构造简单、性能可靠、使用方便、毋需调试。

二、型号说明型号格式：WZTQ-2型号意义：W-微机型Z-自动TQ-同期2-设计序列三、技术指标1、工作电源：采用机组PT电压100VAC2、输出触点容量：30A，28VDC／240VAC3、整机功耗：<8W4、合闸相位误差：<2°5、频率判断误差：<0.02Hz6、电压判断误差：<1%7、频差整定范围：0.2Hz～2.5Hz8、压差整定范围：0%～10%9、合闸恒定越前时间整定范围：30ms～300ms10、工作环境温度：-10℃～+50℃11、环境相对湿度：<90%12、周围无爆炸危险，不应含有腐蚀性气体，所含导电尘埃的浓度不应使绝缘水平降低到允许极值以下，无剧烈震动及冲击。

自动准同期并网装置的研究与设计【摘要】本文介绍了准同期并网原理及非同期并网的危害，研究设计了一种PLC控制的自动准同期并网装置，该装置利用PLC系统实时采集差频三角波电压，以PLC的平均扫描周期作为差频电压采样周期的计时单位，根据相似三角形原理对合闸超前时间进行计算，快速、准确地捕捉合闸时机，实现发电机的自动准同期并网操作。

【关键词】自动准同期；非同期；可编程序控制器1.引言在电力系统运行操作中，发电机的并网操作是一项非常重要的工作。

随着我国电力行业的快速发展，发电机组单机容量的不断增大，机组控制系统自动化水平的日益提高，对发电机同期系统的要求也越来越高。

如果同期系统出现问题，将有可能造成机组的非同期并网，这会对价值数千万元的发电机组造成严重的损伤。

自动准同期并网装置正是为了保证安全、快速地实现同期并网操作而设计的一种电力系统自动化装置，它的首要功能是实现同期并列操作在符合同期并列条件时迅速并且准确的完成，尽量减小并网操作给电网和发电机带来的冲击。

准同期装置执行并网操作的准确性和及时性是衡量准同期装置性能的重要指标。

早在同期装置出现以前，准同期并网合闸主要是依靠操作人员借助于各种仪表手动进行。

这就要求操作人员熟练地对各种仪表配合使用，无疑对于操作人员的经验及熟练程度提出了较高的要求，更重要的是手动并网根本无法实现机组的自动启动和并列操作。

模拟式准同期装置的出现改善了手动准同期装置的缺陷，但是模拟式自动准同期装置原理粗糙，经常发生误并列根本无法满足快速、准确、稳定的要求。

伴随科学技术的进步，模拟式准同期装置逐渐被微机式准同期装置取代，微机式准同期装置与模拟准同期装置相比极大地提高了准同期装置的各项性能指标和并网的准确可靠性[1]。

准同期装置性能的提高对电网安全平稳运行和节约能源都是至关重要的，因此研究设计快速、准确、稳定的准同期并网装置具有重大的理论和现实意义。

2.非同期并网的危害在图1所示的两个独立电源组成的双电源网络中，利用联络线L的断路器2DL进行同期并网。

专利名称：一种微机自动准同期并列实现方法专利类型：发明专利
发明人：黄纯,江亚群,何怡刚,朱智军,文超,罗蛟申请号：CN201110080607.1
申请日：20110331
公开号：CN102170143A
公开日：
20110831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种微机自动准同期并列实现方法，该方法包括如下步骤。

步骤1)采样获得发电机电压u(t)和系统电压u(t)的采样序列{u(n)}和{u(n)}；步骤2)对采样序列进行加离散矩形自卷积窗的短时傅里叶变换，实时检测发电机电压与系统电压的频率、幅值和相角；步骤3)计算并列两侧电压频率差、幅值差和相角差，进行同期条件检测和同期点预报。

该微机自动准同期并列实现方法不需要对并列电压信号采取整周期采样，实现简单，计算量小，可以对频率在较大范围内变化的电压信号进行幅值、频率和相角的较精确测量，提高准同期并列操作的可靠性、准确性和快速性，减小并列操作对电网和电力设备的冲击，极具工程实用价值。

申请人：湖南大学
地址：410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路2号
国籍：CN
代理机构：长沙市融智专利事务所
代理人：黄美成
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自动准同期并网实验装置的设计*蒋炜华,张志成(河南机电高等专科学校,河南新乡453002)摘要:传统的自动准同期实验装置多数采用分立元件来实现,体积大,速度及精度低。

在保证原有实验效果的基础上,为了减小体积,提高速度及精度,采用M SP430F 149单片机与FPGA 芯片搭接硬件电路,采用基于模糊控制的调压输出的设计方法。

最后对整个设计进行了仿真分析,给出了仿真结果。

关键词:自动准同期;M SP 430;FPGA;合闸条件;仿真中图分类号:TM 407 文献标识码:A 文章编号:1008-2093(2010)02-0011-04在电力系统中,发电机的并网操作是一项基本的操作,在系统正常运行时,随着负荷的增加,要求备用发电机迅速投入系统,以满足用户用电量增长的要求;在系统发生事故时,会失去部分电源,要求将备用机组快速投入电力系统制止系统崩溃。

以上这些情况均需要进行并网的同期操作,将发电机组安全、可靠、准确、迅速地投入运行,确保系统的可靠、安全及经济运行[1,2]。

目前在实验教学上采用的自动准同期并网装置有:杭州天煌电力科技公司生产的基于模拟电路和数字电路的传统型设计方法的挂件式实验装置,它可以模拟自动并网过程中各个条件的测试验证,但并网速度慢、精度不高,体积大,参数漂移、调压调频脉冲不能很好地跟踪系统的变化等缺点。

而目前市场上微处理器的应用可以大大改善这些缺点,本文立足于在满足实验教学的前提下,在传统的设计装置基础上将某些复杂电路及复杂控制采用微处理器来实现(如合闸回路及调压回路),提高装置精度、并网速度,减小设备体积。

1 系统总体方案设计1.1 设计要求整个装置的设计主要包括三个部分:1)硬件电路设计:合闸回路(压差回路、频差回路、相位差回路)等电路的实现、调压脉冲输出回路。

2)软件设计:M SP430程序设计,调压脉冲的模糊控制。

3)仿真测试:单片机控制的压差、频差、相差闭锁波形的测试等。

1.2设计方案系统框图图1 设计方案系统框图第18卷第2期2010年03月河南机电高等专科学校学报Jou r n al ofH enan M echan ical and E lectricalE ngi neeri ng C oll ege V o.l 18l .2M ar .2010*收稿日期:2009-12-30作者简介:蒋炜华(1981-),男,河南新乡人,助理实验师,硕士,主要从事电气工程及其自动化研究。

专利名称：一种微机自动准同期装置专利类型：实用新型专利
发明人：郝成建,谢刚
申请号：CN202122081978.3
申请日：20210831
公开号：CN215681820U
公开日：
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种微机自动准同期装置，包括防尘机构位于自动准同期装置本体的一侧，自动准同期装置本体的两侧均开设有多个散热孔，防尘机构包括固定框、活动框和防尘网，固定框的一侧与自动准同期装置本体固定连接，散热孔位于固定框的内部，活动框位于固定框上，防尘网嵌设于活动框的内腔，固定框内壁的一侧开设有导向槽，活动框的一侧开设有通孔，通孔的内腔设置有限位柱。

本实用新型通过利用固定框、活动框、防尘网、限位柱、第一磁铁和第二磁铁的相互配合，自动准同期装置本体内部的热量固定框和活动框内腔进行散出，防尘网有利于对外界灰尘进行遮挡，便于防止外界灰尘进入到自动准同期装置本体的内部。

申请人：苏州斯罗欣电气有限公司
地址：215000 江苏省苏州市相城经济开发区澄云路480号
国籍：CN
代理机构：苏州六一专利代理事务所(普通合伙)
代理人：梁美珠
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