准同期并列原理
微机电力自动装置原理同发机的自并列
这样来回摆动，由于阻呢因素最后进入同步状态。
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• 三、自同步 • 1、自同步操作是将 一台未加励磁电流的发电机升速到接近电网频率,滑差
角频率不超过允许值.且在发电机组的加速速度小于某一给定值的条件下,首 先合上并列断路器QF ,接着立即合上励磁开关SE,给转子加上励磁电流,在发 电机电动势逐渐增长的过程中由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行. • 2、特点：不要专门的合闸机构；但是冲击电流大，只实用于紧急情况下的 操作。 • 3、引起的冲击电流Ih=Ux/(Xd+Xx)
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整定参数举例例继续
（ 2 ）允许滑差角
ey ?
断路器合闸的误差时间
t QF 0 . 5 0 . 2 0 . 1 ( s )
自动装置的误差时间
t c 0 . 05 ( s )
所以：
sy
0 . 199 0 . 15
1 . 33 ( rad
/ s)
滑差角频率用标么值表
它是 ：断路器QF两边电压UG和UX之差，是进入同步运行的过 渡过程中，合闸时断路器QF两边电压的脉动电压US值，与UG和 UX的幅度有关，和他们的初始相位差有关。
2、脉动电压的表达式1
当UG UX而G X这时US表达式：
us
US
c osG
X
2
t
US
2UmX
s
inst
2
2US
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3、脉动电压的表达式2
I
" h
2Eq"
X
" q
Xx
sin e
2
X
" q
发电机交轴次瞬态电抗
经典之-发电机同期并列原理详解
第六章同期系统将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。
同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。
否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。
准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。
（!）发电机电压相序与系统电压相序相同；（"）发电机电压与并列点系统电压相等；（#）发电机的频率与系统的频率基本相等；（$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。
自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。
自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易于实现操作自动化。
因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。
自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。
一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。
在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。
发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。
除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。
例如，发电机—变压器组的高压侧断路器，发电机—三绕组变压器组的各侧断路器，高压母线联络断路器及旁路断-可编辑修改-!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!— —#"!+!8 + 8 + +路器，都可作为同期点。
电力系统自动化 第2讲 同步发电机的自动准同期并列
2021/4/25
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并列的检测信号— 电压差
直接通过计算机
电 接口读入两个电 u
压 压值后进行计算 差 检 测 通过电路比较两
个电压值的大小 后读入计算机
交流电压传 感器（TV）
CPU A/D
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频率差/电压差调整
频率差调节的任务： 将待并发电机频率调整到接近于电网频率，使频率 差满足并列允许条件，促成并列的实现。
•并列操作是正常操作，冲击电流最大瞬时值限制在1-2 倍的额定电流以下。
•为了保证机组的安全，我国规定电压差并列冲击电流不 允许超过机端短路电流的1/20~1/10。据此，得到同期并
列的一个条件：电压差 U不S能超过额定电压的
5%~10%.
•现在的一些大型发电机组规定电压差不超过0.1%,以尽量避免无 功冲击电流
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同步发电机并列的理想情况
发电机端电压为 UG 电网电压为U X
两者之间的相量差为
U S U G U X
•当电网参数一定时， 冲击电流就取决于合 闸瞬间 U S 的值
•最理想的情况就是 U S
的值为零，此时，QF 合闸冲击电流为零。
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US
B
QF
A UG
G
(a)
U G
XG
优点：控制操作非常简单，不需要选择合闸时刻。
在电力系统发生故障、频率波动较大的情况下，应 用自同期并列可以迅速把备用的水轮机组投入电网， 因此，曾作为系统事故的重要措施之一。
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自同期并列的缺点
1、自同期并列方式不能用于两个系统间的操作。
chapter1-2准同期并列的基本原理
软件开发
在软件开发中，多个团队成员可 以同时进行不同的任务，以提高 开发效率。
建筑工程
在建筑工程项目中，不同的施工 工作可以同时进行，以缩短项目 的时间。
管弦乐团
在音乐表演中，各个乐器的演奏 需要与其他乐器保持准同期并列， 以产生和谐的音乐效果。
准同期并列的优势和限制
准同期并列具有许多优势和一些限制，下面我们将介绍其中的一些。 图片 illustrate 一个人戴着思考的帽子。
1
统一目标
确保所有参与者对准同期并列的目标有清晰的理解，并共同努力实现它们。
2
有效沟通
及时分享信息和意见，保持协同工作的高效性。
3
协调安排
制定明确的时间表和工作计划，协调参与者的行动。
准同期并列使用的注意事项
要确保准同期并列能够顺利进行，需要注意以下要点。 图片 illustrate 三个人站在不同的轨道上。
优势
• 提高工作效率 • 降低工作风险 • 加强团队协作
限制
• 沟通障碍 • 任务冲突 • 依赖他人的时间表
准同期并列的未来发展趋势
准同期并列在不断发展和进化，以下是未来发展的一些趋势。 图片 illustrate 技术发展的趋势。
1 智能化
通过引入人工智能和自动 化技术，进一步提高准同 期并列的效率和可靠性。
第一章-准同期并列的基 本原理
在本章中，我们将介绍准同期并列的基本原理。了解准同期的定义和概述， 以及其在实际应用中的优势和限制。
准同期的定义和概述
准同期是指两个或多个事件、过程或行动在时间上几乎同时进行的情况。它是一种在实际生活和工作中广泛应 用的并列方式。 图片 illustrate 表示两个人在一起工作时。
同期的原理、准同期并列和自动准同期装置
同期的原理、准同期并列和自动准同期装置
电力系统运行过程中常需把系统的联络线或联络变压器与电力系统进行并列，这种将小系统通过断路器等开关设备并入大系统的和称为同期操作。
同期即开关设备两侧电压幅值大小相等、频率相等、相位相同。
通过调节幅值、频率、相位使设备并网：
1、通过调节发电机的励磁可以调节频率和相位。
2、通过调节发电机的转速可以调节电压幅值。
同期装置的作用是用来判断断路器两侧是否达到同期条件，从而决定能否执行并网的专用装置。
分为准同期装置和自动准同期装置。
准同期装置指待并发电机调整电压幅值、频率、相位与电网一致后操作断路器合闸使发电机并入电网。
自动准同期装置指将发电机升至额定转速后(即电压幅值大小相等)，在未加励磁的情况下合闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。
原理如下：
准同期并列和自动准同期并列优缺点。
准同期并列优点：能使待并发电机和系统都不受或仅受微小的冲击。
准同期并列缺点：因需调整并发电机的电压和频率，使之与系统电压、频率接近，一般操作时间较自同期并列时间长（需几分钟到十几分钟），不利于系统发生事故出现频率缺额时及时投入备用容量。
自动准同期并列优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。
自动准同期并列缺点：冲击电流大，对系统扰动大，不仅会引起系统频率振荡，且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。
自动准同期并列只能在电力系统事故、频率降低时使用。
适用标准和相应的设计规范有哪些？
《DL 400-91 继电保护和安全自动装置技术规程》 3.6
《电力工程电气设计手册(电气二次部分) 》第二十二章Page 419-462。
准同期并列法
1.准同期并列法。
※
满足同期条件的并列方法叫准同期并列法。
用准同期法进行并列时，要先将发电机的转速升至额定转速，再加励磁升到额定电压。
然后比较待并发电机和电网的电压和频率，在符合条件的情况下，即当同步器指向“同期点”
时(说明两电压相位接近一致)，合上该发电机与电网接通的断路器。
准同期法又分自动准同期、半自动准同期和手动准同期三种。
调频率、电压及合开关全部由运行人员操作的，称为手动准同期；而由自动装置来完成时，便称为自动准同期；当上述三项中任一项由自动装置来完成，其余仍由手动来完成时，称为半自动准同期。
采用准同期法并列的优点是待并发电机与系统间无冲击电流，对发电机与电力系统没有什么影响。
但如果因某种原因造成非同期并列时，则冲击电流很大，甚至比机端三相短路电流还大，这是准同期法并列的缺点。
另外，当采用手动准同期并列时，并列操作的超前时间运行人员也不易掌握。
发电机组自同期并列和准同期列的介绍
发电机自同期并列与准同期并列的介绍准同期：发电机与系统的电压差、频差、相角差均在允许的范围内的并列。
自同期：未加励磁的发电机在转速接近系统同步转速，滑差在允许的范围内的并列。
准同期并列时间长，但冲击小。
大型发电机应采用准同期方式。
自同期并列时间短，适于小水电的并网。
1、准同期并列实现发电机准同期并列通常采用灯光法和整步表法灯光并列法分灯光熄灭法和灯光旋转法两种灯光熄灭法灯光熄灭法接线图灯光熄灭法同期灯的接线图待并发电机与电网并列时，可将三只灯泡跨接在主开关的对应相的两端当发电机和电网相序一致时，三个灯泡呈同明同暗的变化调节发电机的电压和频率，使之与电网的电压和频率相接近当调到灯光亮暗的变化很慢时，就可作合闸的准备当三相指示灯同时熄灭时，表示开关两侧对应相之间的电压差接近为零此时应迅速合闸，将发电机并入电网运行灯光旋转法灯光旋转法接线从灯光旋转法接线图中看到，灯光旋转法与灯光熄灭法不同的是：三只灯中，只有一只灯接在开关的对应相的两端，如图中相另外两只灯是交叉接到开关两端的，如图中的灯、一般将三只灯装在一个圆周上当发电机与电网相序一致时，三只灯是旋转交替亮或暗灯光旋转的频率就是发电机和电网之间的频率差调节发电机电压和频率，当灯光旋转速度很慢时，就可做合闸的 803 第六篇水轮发电机组的起动运行维护图灯光旋转法同期灯接线图准备当相灯全暗，其他两相灯、一样亮的时刻，即可迅速合闸，把发电机并入电网运行用上面两种方法并列，也可同时检查发电机的相序当用灯光熄灭法并列时，如三只灯泡灯光不是同明同暗，而是呈旋转发光状态，说明发电机与电网相序不一致当用灯光旋转法并列时，如三只灯泡灯光不旋转，而是同明同暗，则也说明发电机与电网相序不一致这时，要将发电机的任意两根引出线调换，使相序与电网相序一致发电机之间或发电机与电网之间相序不一致时，一定不能进行并列运行操作，否则将使发电机受到严重损坏自同期并列自同期也是一种并列操作过程，但它不同于准同期其操作过程是这样的：先将水轮发电机组转动起来，当转速上升至稍低于机组的额定转速时，就将断路器闭合，这时电力系统给发电机定子绕组送进三相冲击电流形成旋转磁超然后励磁系统再给发电机转子绕组送进直流电流产生磁超使电力系统将发电机拉入同步运行状态在并列过程中，发电机因有冲击电流而受到一定的损伤是自同期的缺点优点是并列过程比较迅速，特别是在电力系统中发生事故或系统电压、频率发生剧烈波动时，采用准同期费时间多而且很困难，甚至不可能实现并列，但采用自同期方式就有可能较迅速地实现并列。
同步发电机的准同期并列实验
同步发电机的准同期并列实验同步发电机的准同期并列实验一、实验目的1. 熟悉同步发电机准同期并列过程；2. 加深理解同步发电机准同期并列原理；3. 会使用微机准同期和手动准同期两种方式并网；4. 掌握同期并列的条件以及微机准同期装置和组合式整步表的使用方法。
二、实验装置监控主站线路保护实验台发电机实验台、发电机、负载电阻箱三、实验原理将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。
准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，由运行操作人员手动准同期并网或采用微机自动准同期并网，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。
本实验台采用直流电动机调速控制器调节转速，用微机励磁自动装置调节励磁，采用微机自动准同期和手动准同期方式并网。
四、实验方法(一) 机组启动与建压(1) 合上监控主站空开，将旋钮拨到“并网”（如图1所示），按下启动按钮。
同时合上发电机实验台的空开，按下启动按钮。
图1 监控主站转换开关(2) 合闸线路保护实验台左右两个空开和启动开关，并合闸QF6，QF4，QF9，QF5。
最后的结果如图2所示。
图2 线路保护实验台合闸结果图（二）微机自动并网(1) 此时红灯亮，发电机风机启动。
注意此时发电机并网的按钮应该为分，如图3所示。
并将同期方式选择转换开关拨到“自动”位置，如图4所示。
观察微机励磁调节装置中是否为“单机，恒压控制，90V”如图5所示。
同时观察负载端子区应无连接，如图6所示。
图3 发电机并网断路器QF1应该为分闸图4 同期方式拨到“自动”图5微机励磁调节装置状态图6 负载端子区无连接(2) 按下微机调速装置（恒压模式）中的启动键2-3秒，启动直流电机以带动发电机运转，如图7所示。
当转速到显示转速为1400r/min左右，机端电压显示18V左右，按下起励按钮（如图8所示），励磁电压为35V左右，机端电压升至350V左右。
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.
• 转子先加励磁电流，并调整到使发电机电压与系 统电压相等； • 同时调整发电机转速使发电机的频率与系统频率 相等。
G ～
Ug
.
• 当上述两个条件满足时，在相位重合前一定时刻 发出合闸脉冲，合上发电机与系统之间的断路器， 这种并列称为准同期并列。
• 准同期并列的优点： • 在正常情况下，并列时产生的冲击电流比较小， 对系统和待并发电机均不会产生什么危害。 • 准同期并列的缺点：
并列的基本要求(原则)：
(1)发电机投入的瞬间冲击电流应尽可能小，其最
大值不应超过允许值(1~2倍的额定电流)；
(2)发电机组并入系统后，尽可能快的进入同步运
行状态，以减小对电力系统的扰动。
二、并列的方式
• 准同期并列和自同期并列 • 1.准同期并列 • 准同期并列是待并机组并列前，
～
UX
DL
• 下面分析电压幅值差、频率差和相角差对并
列产生的影响。
• 分析时为了突出主要矛盾和便于分析，假设
三个条件中两个条件同时满足，只有一个条
件不满足。
1．合闸电压幅值差对并列的影响
路。开启机组 , 将机组驱动到接近额定转速 ( 转速
差一般控制在额定转速的5％以下)时自动闭合DL,
由 DL 的辅助接点联动将 KMC 闭合、 KMC´断开 , 给
发电机转子绕组加励磁电流。
• ①自同期并列的优点
• 操作简单、并列迅速、易于实现自动化。
• ②自同期并列的缺点
• 是冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起
• 因同期时需调整待并发电机的电压和频率，使之
与系统电压，频率接近，这就要花费一定时间，
使并列时间加长，不利于系统发生事故出现频率
缺额时及时投入备用容量。
KMC
2.自同期并列
UX
K´MC
.
RZ
G ～
XX
DL
系统 ～
• 开机前将DL和灭磁开关KMC断开,KMC的常闭辅助
接点KMC´将发电机转子绕组通过自同期电阻RZ短
I i cy
U—归算到发电机端的系统电压； X—归算后的系统等值电抗； X″d—发电机纵轴次暂态电抗。
U X Xd
(1-1)
这时的发电机端电压
U Ut Xd X Xd
(1-2)
规程规定：
• ①对于一切水轮发电机、同步调相机、发变组方 式连接的汽轮发电机及小容量的汽轮发电机只要 其端部固定良好，可采用自同期。 • ②对于3000KW以上与母线直接连接的汽轮发电 机，需要验算： • 要求：自同期合闸冲击电流产生的电动力不超过 发电机出口三相短路时所产生电动力的一半，则
一、并列的定义及并列操作的重要性
• 电力系统运行中任意母线电压的瞬时值： • u=Umsin(ωt+φ)， δ0=ωt+φ • 上式反映了电网运行中该母线电压的幅值、频率、 相角。
• 这三个状态量常被指定为运行母线电压的三个状 态量。
• 什么是并列？
• 同步发电机投入电力系统并列运行的操作，或者 电力系统解列的两部分进行并列运行的操作称为 并列操作或同期操作。
绪论
• 一、电力系统与自动化的关系
• 二、电力系统自动化的范畴与分类
• 三、本课程的分工
自动装置的分类：
• 1.自动操作型装置:
• 包括：各种动力机械的 自动控制装置、自动并 列、强行励磁、自动按 • 包括正常操作与反事 频减负荷、自动解列、 故操作(安全自动控制 自动切机、电力负荷控 装置)。 制等等装置。
电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组
附近造成电压瞬时下降。 • 自同期并列只能在电力系统事故、频率降低时使 用。因结构简单在中小型机组中有使用。
• 由于自同期并列合闸时发电机尚无励磁，所以在 断路器闭合的瞬间相当于电力系统通过发电机定 子绕阻金属性三相短路，冲击电流较大，其最大 冲击电流的周期分量：
• （1）待并发电机和系统相序相同；
• （2）待并发电机和系统频率相同；
• （3）待并发电机电压和并列点的系统侧电压幅值
相等；
• （4）待并发电机电压和并列点的系统侧电压相位
角相等；
• 用数学式表达，即
• ①fg=fx ,或ωg=ωx ,
•
• • •
fS=fg-fx＝0, fS称为滑差频率
ωs=ωg-ωx ＝0, ωs称为滑差角频率 ΔU=Ug-Ux=0; δ=δe=δg-δx=0.
• ②Ug=Ux , • ③δg=δx ,
为何满足理想条件？
ωg ～ G
U g
DL
XL
U
ωx
～ Gs
XL
U g
U
U g
U
U
ωx
ωg
U
δ
U U g 2 U 2 2U gU cos s t
准同期并列偏差对并列的影响 • 实际很难使三个条件同时成立,存在误差。
I icy 2 1 ( ) I 2
(1-3)
或I icy
1 2
I
(1-4)
E 1.05 I X d Xd
代入(1-4)得
(1-5)
Iicy
0.74 Xd
（1-6）
用（1-1）式计算，用(1-6)式验算。
§1-2准同期并列条件
• 一、准同期并列理想条件：
这是为电力系统调度服务的调度自动化系统。 其主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平， 迅速处理系统事故，使造成的影响最小。
整个系统借助于计算机数据采集和监控系统 (SCADA)技术与数字通讯技术来实现，是是现代电 力系统必具的调度设施。
第一章 同步发电机的自动并列
§1-1概述
• ①发电厂：经常进行的操作， • ②系统：正常运行时，负荷增加，备用机组迅速 投入系统， • ③系统：事故时，会失去部分电源，也要求将备 用机组快速投入电力系统以制止系统的频率崩溃， 均要对发电机进行同步操作，将发电机组安全可 靠，准确快速地投入系统参加并列运行。 • ①单台发电机与电力系统并列运行， • ②系统中分开运行的线路断路器正确投入， • 提高电力系统的稳定性及线路负荷的合理经济分 配。
• 是保证电厂与电网安 全运行的自动装置。
输入 测量 比较、执行 控制信号
2.自动调节(控制)系统(装置)：
这是保证电力系统正常稳定运行，保证电网电能
Байду номын сангаас
质量符合指标，进而实现电网经济运行的重要自
动化技术。包括：励磁控制系统、自动调频系统。
给定 控制器 控制 对象 输出
测量
自动控制型装置
3.电力系统监控系统