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1、电力系统自动化1电力系统中断路器的控制w正常运行时的断路器控制：包括发电机组并列和解列，输电线路、变压器、母线、并联电容器和并联电抗器等设备投入和切除等w电力系统恢复时的断路器控制：解列系统重新并列等w电力系统紧急状态的断路器控制：低频减载、系统解列、自动切机等2同期部分主要内容w理解两种并列方法准同期并列与自同期并列。w理解滑差电压的性质，掌握准同期并列条件分析方法、准同期并列的整定计算。w掌握自动准同期并列的基本原理。w理解自动准同期装置的基本构成，包括滑差检测、合闸部分的工作原理及作用。w理解获得恒定越前时间的方法及典型电路。w理解均频、均压部分的作用及工作原理。 36.1 电力系统并列
2、概述w发电机并列：将发电机与系统连接的断路器闭合使发电机投入电力系统并联运行的操作w系统并列：将连接两个系统联络线上的断路器闭合使两个分开的系统并联运行的操作46.1.1 对并列的基本要求w冲击电流不超过允许值，且尽可能小（冲击电流：并列断路器合闸时通过断路器主触头地电流）w并列后应能迅速进入同步运行（同步运行：系统内的发电机组以相同的电气角速度旋转）w简记为：冲击电流小，拉入同步快简记为：冲击电流小，拉入同步快56.1.2 发电机并列方式w自同期并列 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。w缺点：冲击电流
3、大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。w优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。w应用场合：电力系统事故、频率降低时发电机组的快速启动。66.1.2 发电机并列方式w准同期并列 发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。w优点：冲击电流小，进入同步快。w缺点：操作复杂、并列时间稍长。w适用场合：系统并列和发电机并列。76.1.3 准同期并列(c)准同期并列等值电路图准同期并列电路86.1.3 准同期并列w准同期并列的理性条件： 电力
4、系统某个节点的电压可表示为96.1.3.1准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件是：w待并发电机频率与系统频率相等，即频率差为零， f = 0w待并发电机电压和系统电压幅值相等，即电压差为零， U = 0w待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零， = 0106.1.3.1准同期并列的理想条件w理想条件难以实现的原因w实际中能够做到的比较理想的条件：电压幅值差为零；合闸瞬间电压相角差为零；频率差不为零116.1.3.1准同期并列的理想条件w滑差：两电压矢量之间的相对电角速度称为滑差角速度（简称滑差）126.1.3.1准同期并列的理想条件w滑差电压：断路器两侧的电压差，即待并发电机
5、电压减去系统电压即为滑差电压若只存在频率差且初相角为零，则若只存在频率差且初相角为零，则13滑差电压特性14滑差电压（正弦脉动电压）的性质滑差电压（正弦脉动电压）的性质：w滑差电压是一个频率接近工频、振幅作正弦滑差电压是一个频率接近工频、振幅作正弦脉动变化的电压。脉动变化的电压。w滑差电压幅值最小处反映了电压幅值差的大滑差电压幅值最小处反映了电压幅值差的大小小w滑差电压的脉动周期反映了频差的大小滑差电压的脉动周期反映了频差的大小( fS=1Ts)w滑差电压的幅值反映了相角差的变化滑差电压的幅值反映了相角差的变化因此，因此，滑差电压中包含了准同期并列所需的三种信息滑差电压中包含了准同期并列所需的
6、三种信息156.1.3.2 准同期并列条件分析准同期并列条件分析U 0 对并列的影响（对并列的影响（f = 0， = 0）gs U= Ug U冲击电流周期分量有效值：冲击电流周期分量有效值：I Ichch = U U （ X Xd d” X X）İchI Ich ch 在在 d d 轴方向，故用轴方向，故用 X Xd d”冲击电流瞬时最大值：冲击电流瞬时最大值：İch 无功冲击电流无功冲击电流16U 0 对并列的影响（续）对并列的影响（续）冲击电流冲击电流 i ich ch 瞬时值瞬时值波形图波形图瞬时最大值瞬时最大值非周期分量非周期分量非周期分量对冲击非周期分量对冲击电流的影响用冲击电流的影
7、响用冲击系数系数 Kch 表示。表示。 Kch.6.1.3.2 准同期并列条件分析准同期并列条件分析17 0 对并列的影响（对并列的影响（ U 0 ，f = 0）sgİch冲击电流周期分量有效值冲击电流周期分量有效值: I Ich ch = U U （ X Xq q” X X）冲击电流瞬时最大值冲击电流瞬时最大值: 较小时较小时, ,I Ich ch 主要主要是有功冲击电流是有功冲击电流若若则则！6.1.3.2 准同期并列条件分析准同期并列条件分析18f 0对并列的影响（对并列的影响（ U = 0）sPsgs并列前并列前并列后并列后00电动机电动机发电机发电机6.1.3.2 准同期并列条件分析
8、准同期并列条件分析19f 0对并列的影响（对并列的影响（ 续续）如果机组并网前频差太大，就有可能出现在功角如果机组并网前频差太大，就有可能出现在功角 达到达到 180180o o 时，时，s 还没有降到零，机组会运行到还没有降到零，机组会运行到 大于大于180180o o 的区域，的区域，从系统吸取有功功率而加速，于是机组就失去了稳定。从系统吸取有功功率而加速，于是机组就失去了稳定。发电机并网前，转子中存储的动能为：发电机并网前，转子中存储的动能为：发电机并网后，若能拉入同步运行，发电机并网后，若能拉入同步运行，则转子中存储的动能为：则转子中存储的动能为：设设机组机械角速度为机组机械角速度为
9、g ，系统同步转速为系统同步转速为这就是说，在机组被拉入同步的过程中把一部分动能（这就是说，在机组被拉入同步的过程中把一部分动能（W）送到电力系）送到电力系统中。由于机组有惯性，这个能量交换过程将伴随着机组转速摇摆（振荡）统中。由于机组有惯性，这个能量交换过程将伴随着机组转速摇摆（振荡）进行进行两者之差两者之差 ：6.1.3.2 准同期并列条件分析准同期并列条件分析206.2 自动准同期并列的原理 16.2.1 恒定越前时间自动准同期并列恒定越前时间自动准同期并列恒定越前时间自动准同期装置的基本原理恒定越前时间自动准同期装置的基本原理sGssG目标目标：在相角差为时，使断路器主触头闭合。：在相
10、角差为时，使断路器主触头闭合。断路器合闸时间：断路器合闸时间：断路器从接到合闸信号断路器从接到合闸信号到主触头闭合的延迟时间。到主触头闭合的延迟时间。为此，需要一个提前量为此，需要一个提前量 恒定越前时间恒定越前时间。恒定恒定：不受频率差、电压差的：不受频率差、电压差的 影响，只取决于设定值。影响，只取决于设定值。越前越前：在相角差为之前。：在相角差为之前。216 .2自动准同期并列的基本原理自动准同期并列的基本原理 26.2.2 准同期并列的整定计算准同期并列的整定计算1. 恒定越前时间的整定计算：恒定越前时间的整定计算：2. 允许电压差允许电压差 的整定计算：的整定计算： 由：由： Ich
11、 = U U （ Xd” X）可得可得 ： Uy = Ich y *（ Xd” X）t yq = t DL + t c 允许电压差和允许滑差（频差）允许电压差和允许滑差（频差） 是根据允许的冲击电流是根据允许的冲击电流 Ich y 决定的。决定的。通常通常 Uy（） Uget DL ：断路器合闸时间。断路器合闸时间。 t c ：并列装置动作的延时时间：并列装置动作的延时时间22 6.2自动准同期并列的基本原理自动准同期并列的基本原理 33. 允许滑差（频差）允许滑差（频差） sy 的整定计算的整定计算考虑到并列装置的误差时间考虑到并列装置的误差时间t tC C ，在计算出或，在计算出或得到允许
12、的合闸误差角得到允许的合闸误差角 y 后，可得：后，可得：s y = y（ tDL tc ） t DL 是多次测量取平均值得到的。是多次测量取平均值得到的。 因此存在因此存在断路器合闸误差时间断路器合闸误差时间t DL 。gs y 根据允许冲击电流，由式（根据允许冲击电流，由式（6-6）反解得到。）反解得到。 P238 （614）由此引起的合闸误差角为：由此引起的合闸误差角为： = s*tDL 为限制为限制 必须限制必须限制s236.3 自动准同期装置 1w理解自动准同期装置的基本构成原理理解自动准同期装置的基本构成原理w理解合闸控制部分的作用及工作原理理解合闸控制部分的作用及工作原理w了解均
13、频、均压部分的作用及工作原理了解均频、均压部分的作用及工作原理w了解微机自动准同期装置的主要特点了解微机自动准同期装置的主要特点246.3 自动准同期装置 2256.3 自动准同期装置 3一、线性整步电压一、线性整步电压名词解释：名词解释：w整步电压整步电压对滑差电压处理后用来检测同对滑差电压处理后用来检测同期条件的电压。期条件的电压。w正弦整步电压正弦整步电压整步电压的大小与相角差整步电压的大小与相角差为正弦关系。为正弦关系。w线性整步电压线性整步电压整步电压的大小与相角差整步电压的大小与相角差为线性关系。为线性关系。26276.3 自动准同期装置 4二、恒定越前时间形成的原理286.3 自
14、动准同期装置 5三、频差检测原理 给定一个角度，检测走过这个角度所用时间的大小 296.3 自动准同期装置 6四、电压差检测原理 将断路器两端电压整流后反极性相连306.3 自动准同期装置 7五、合闸逻辑控制316.3 自动准同期装置 8326.3 自动准同期装置 9六、均频控制单元33346.3 自动准同期装置 10七、均压控制单元356.4 微机型准同期装置36角差脉冲形成原理示意图37角差产生原理示意图38角差波形图39微分预报法40积分预报法41微机自动准同期装置合闸程序流程图微机自动准同期装置合闸程序流程图42微机自动准同期装置均微机自动准同期装置均频程序流程图频程序流程图43实际系
15、统同期点选择原则w在发电厂中，每一个有可能进行并列操作的断路器都是电厂的同期点，每个发电机的断路器都是同期点，因为各发电机的并列操作，都在各自的断路器上进行。母线联络断路器也都是同期点，它对于同一母线上的所有发电单元都是后备同期点。当变压器检修完毕投入运行时，可以在变压器低压侧断路器上进行并列操作。三绕组变压器的三侧都有同期点，这是为了减少并列运行时可能出现的母线倒闸操作，保证迅速可靠地恢复供电。110kV以上线路，当设有旁路母线时，在线路主断路器因故退出工作的情况下，也可利用旁路母线断路器进行并列操作，而母线分段断路器一般不作为同期点，因为低压侧母线解列时，高压侧是连接的，没有设同期点的必要。44实际系统典型同期点设置举例454647基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验接线图48基于动模发电机组的自动准同期并列实验接线图49谢谢！50
