电力系统自动装置 知识点整理
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何谓并列操作?
对未投入运行的待并网发电机组进行适当操作,使其电压与并列点电压之间满足并列条件的一系列操作。
并列原则
1.并列断路器合闸时,冲击电流应尽可能小,其瞬时最大值不超过允许值(1~2倍的额定电流);
2.发电机组并入电网后,应能迅速(暂态过程要短)进入同步运行状态,以减小对系统的扰动。
并列方法分类
1.自同步
合闸瞬间,发电机无电势而被拉入同步
2.准同步
合闸瞬间,发电机电势与系统母线电压、频率和相位接近而被拉入同步
2.1发电机并网
发电机“并”到系统
2.2两系统并网
两系统间的并列操作
2.2.1差频并网
尚未有电气联系
(并网前两系统相互独立,频率一般不同;需满足三个条件时才能进行并列。存在频率差,实现易)
2.2.2同频并网
已有电气联系
(并列前两侧已存在电气联系,电压可能不同,但频率相同;相当于在两侧之间增加一条连线;因此也叫做“合环”。)
自同步并列优缺点
优:1.不需选择并列合闸时机,操控简单
2.在电力系统发生事故、频率波动较大的情况下,
可迅速并列,避免故障扩大
缺:1.不能用于两个系统之间的并列操作
2.冲击电流大;会引起附近电压降低
准同步并列理想并列条件(冲击电流为零)
ωG=ωx(或fG= fx),UG= Ux,δe= 0
(实际运行中,理想并列条件难以完全实现,也没有必要完全实现。实际上,只要满足并列操作的两项原则即可。)
准同步并列偏离理想并列条件时的后果分析
实际上,电压幅值差、频率差和相位差均存在,分析较繁琐。为此,做如下简化:
1.仅存在电压幅值差(即fG=fx, δe=0,UG≠Ux)
冲击电流最大瞬时值冲击电流的电动力对发电机端部绕组产生影响(定子绕组端部的机械强度最弱)
2.仅存在合闸相角差(即fG=fx, δe≠0,UG=Ux)
冲击电流有效值
合闸后发电机与系统立刻进行有功功率交换,使机组联轴受到突然冲击,对机组和系统运行均不利
3.仅存在频率差 (即fG≠fx, δe=0,UG=Ux)
此时断路器QF两侧电压差为脉动电压
设
幅值(称为正弦整步电压)
频率差限制的重要性:过大可能导致功率振荡并失去同步,故必须对合闸时的频率差进行限制。
正弦整步电压:它反映了发电机和系统间电压矢量的相位差,是短路器两端电压的幅值包络线
准同步并列的实际条件一般规定为:
(1)电压幅值接近相等,误差不应超过±(10%~15%)的额定电压;
(2)发电机频率和系统频率应接近相等,误差不应超过±(0.2%~0.5%)的额定频率;
(3)发电机电压和系统电压相位接近时合闸,合闸时的相位差一般不应超过10°
准同期并列装置的信号检测相角差检测
正弦整步电压法
包含信息:电压幅值差、频率差、相角差
缺点:电压幅值的变化影响相位差的估计精度。此法已逐渐被线性整步电压检测法取代
线性整步电压法
只反映UG和Ux的相角特性,与电压幅值无关,从而使越前时间信号和频差检测不受电压幅值的影响。
1.半波线性整步电压
2.全波线性整步电压
频率差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务,用来判别是否符合并列条件
1.测量交流信号的周期(基本方法)(正弦转方波再二
分频,半波时间即为周期)
2.利用相角差δe(t)轨迹中的滑差角频率ωsi
电压差检测是在恒定越前时间之前完成的检测任务,用来判别是否符合并列条件
1.直接读入UG和Ux值,然后作计算比较
2.先直接比较UG和Ux的幅值大小然后读入比较结果
自动准同步并列自动装置的控制系统结构
①频差控制单元
旨在检测ωs并由此调节发电机转速,使fG接近于fx ②电压差控制单元
旨在检测|UmG-Umx|并由此调节UG,使其小于允许值。
③合闸信号控制单元
检测并列条件(①和②),条件满足时选择合适的时间发合闸信号(使并列断路器的主触头QF接通时能够满足相角差在允许范围内
合闸信号控制
恒定越前相角式
提前一个恒定相角δYJ发出合闸命令
断路器合闸时间tQF近乎恒定,存在最佳合闸滑差角频率ωeopt=δYJ/tQF
为限制合闸冲击电流,滑差角频率须限制在某范围以内恒定越前时间式
提前一个时间发出合闸命令;
提前的时间应为从发出合闸命令到断路器主触头闭合的时间,其中主要为断路器合闸时间,约为0.1s~0.7s; 测试量为越前相角,合闸时需要的越前相角为滑差角频率与断路器合闸时间的乘积
δYJ=ωs·tQF
原理上能保证断路器触头闭合瞬间相角差为零;然而由于断路器合闸时间的分散性,实际合闸瞬间仍有相角差
恒定越前时间并列装置的整定计算
1. 越前时间(tYJ=tc+tQF)
tc—自动装置合闸出口回路的动作时间
tQF—并列断路器的合闸时间
tYJ主要决定于tQF,其值随并列断路器的类型而变化。2. 确定越前时间的最大误差
3.允许的电压差(≤0.1~0.15UN),满足后不再考虑电压差的影响,即认为电压相等
4.根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差
δey单位为rad,(度/180)xπ
5.确定允许的滑差角频率ωsy
6. 脉动电压周期 Ts=2π/ωsy
实现实际采用的预测校正法
①算本计算点i的相角差δi,若2π-δi=δYJ,则
立刻发出合闸信号;否则进行下一步。
②测下一个计算点的相角差
δi+1=δi+ωsiTx+0.5(Δωsi/Δt)Tx2
③判断:
若2π-δi+1>YJ,则合闸时间未到,返回①继续等待;若2π-δi+1 备用电源自动投入装置(AAT) 定义 当工作电源(或工作设备)因故障被断开以后,能自动、迅速地将备用电源(或备用设备)投入工作,保证用户连续供电的一种装置 分类 1.明备用:正常情况下有明显断开的备用电源或设备 2.暗备用:正常情况下没有断开的电源和设备,而是利用分段母线间的分段断路器取得相互备用。 优点 1.提高供电可靠性,节省建设投资 2.简化继电保护 3.限制短路电流,提高母线残余电压