发电机的自动并列资料
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第一章 发电机的自动并列
准同期并列是目前国际通用的同步发电机并列方式。
3、几个基本概念
①同期：同步发电机的并列操作称为同期，以近于同步运行的条 件进行的并列操作称为“准同期”。
②同期点：有可能进行并列操作的断路器就是同期点。
三、准同期并列的条件分析
依据理想并列条件，准同期条件是指前图中QF触点闭合前的瞬 间，发电机G与母线间的频率滑差、角度误差和电压压差。它们对 捕捉并列时机和可能产生的冲击等都有重要影响。 1、频率滑差（以系统电压U x 为参考电压） UG=UX，fG≠fX，δ=0
'' ''
1 .8 2 (U G U x ) Xd
''
2 .5 5 U Xd
''
Xd —发电机组直轴次暂态电抗
图1.1-5
此电流为无功冲击电流！如果ΔU很大，则ish过大时，将会 引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受 损。为了保证机组安全，我国曾规定压差并列冲击电流不允许超 过空载时机端短路电流的1/12～1/10。
二、自动准同期装置
1、半自动准同期并列装置 ������ 没有频差调节和电压调节功能，只有合闸信号控制单元。 ������ 待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整当频率和 电压都满足并列条件时，并列装置就会在合适的时刻发出合闸信 号。 2、自动准同期并列装置 ������ 设置了频率控制单元、电压控制单元和合闸信号控制单元。 ������ 待并发电机的频率或电压都由并列装置自动调节当满足并 列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号。
由图1.2-1可知，在脉动电压 U 的波形中，含有准同期并列 的所有信息——电压幅值差、频率差及相角随时间变化的规律。 1、电压幅值差 电压幅值差 U G
发电机并列资料
发变组并列（#3号）
• 1、接主值通知 2、检查与#3发变组有关的工作票确已注销 3、取下＃3发变组主变ZB3高压侧出线上短路接地线处所 悬挂的“已接地”标示牌 4、拆除＃3发变组主变ZB3高压侧出线处所装设的一组三 相短路接地线（ ＃ ） 5、合上#3发变组GIS汇控柜控制回路空开8DC4 6、合上#3发变组GIS汇控柜指示回路空开8DC5
• 采用自同期并列的优点是： • 1）操作简单 • 2）可以防止非同期并列的危险 • 3）在故障情况下。可以很快的将发电机与系统并列。这可以加速事故的
处理。 • 缺点 • 采用自同期并列的缺点是，并列时待并发电机将受到一个大电流的冲
击，并使系统电压降低。
二、自动准同期装置的组成
• 为了使待并发电机组满足并列条件，自动准同期装置设 置了三个控制单元。
• 47、取下41DO7盘#3主变压器冷却风机工作电源一上的 “禁止合闸，有人工作” 标示牌
• 48、取下41D14盘#3主变压器冷却风机工作电源二上的 “禁止合闸，有人工作” 标示牌
• 49、取下41G03盘#3发变组起励电源交流断路器上的 “禁止合闸，有人工作” 标示牌
• 50、取下#1直流屏#3发电机励磁操作电源（一）上的 “禁止合闸，有人工作” 标示牌
• 65、合上3主变压器ZB3控制柜内加热器电源2ZK
• 66、合上#3主变压器ZB3控制柜内直流控制开关3ZK
• 67、合上#3发变组厂高变3CGBⅠ组冷却风机交流电源空开 1ZK
• 68、合上#3发变组厂高变3CGBⅡ组冷却风机交流电源空开 2ZK
• 69、将#3发变组厂高变3CGB冷却风机电源转换开关SA1切 换至“工作”位置
• 56、合上#2直流屏#3发电机励磁操作电源（二）电源空 开
《发电机的自动并列》课件
详细描述
自动并列是指通过自动化装置独立完成发电机的并列过程。这种方式无需人工干预，大 大减少了操作员的工作量和人为因素对并列过程的影响。同时，自动并列具有较高的精
度和效率，能够快速、准确地完成发电机的并列，提高电力系统的稳定性和可靠性。
03
自动并列的原理
同步发电机的工作原理
01
同步发电机的基本结构
控制系统的实现方式
实现方式一
硬件实现。通过搭建特定的硬件电路或使用嵌入式系统，实 现控制系统的各项功能。
实现方式二
软件实现。通过编写控制程序，利用计算机技术实现控制系 统的各项功能。
05
自动并列的实验与验证
实验设备与实验条件
实验设备
测量仪器 控制系统
发电机组 自动并列装置
实验设备与实验条件
01
实验条件
02
稳定的电网频 率
电压和相位匹 配
03
04
良好的通信网 络
实验过程与实验结果
01
实验过程
02
启动发电机组，并调整至预设参数。
开启自动并列装置，观察并记录相关数据。
03
实验过程与实验结果
• 在并列过程中，检查电压、频率和相位差等参数。
实验过程与实验结果
01
实验结果
02
成功实现发电机组的自动并列。
总结词
需要人工干预，但精度较高，效率较高 。
VS
详细描述
半自动并列是指通过自动化装置和人工操 作相结合的方式完成发电机的并列过程。 这种方式在一定程度上减少了人工操作的 繁琐程度，提高了并列的精度和效率。但 仍然需要操作员具备一定的专业技能和经 验，以便在必要时进行人工干预。
自动并列
发电机的自动并列
U sl
U slm
e
0 e
28
～
二、恒定越前时间形成
U sl
叠加 线性整步 电压 比例 越前时间整定 比例、微分环节
t
tYJ
微分
tYJ
0
e
0
e 0
e
29
越前时间位于： U sl
U slm
～
比例
微分
=
并列时： ①频率相等 ②电压幅值相等 ③相角差不等于零
当相角较小时，冲击电流与机端电压夹角为0 度，所以对于发电机来讲，冲击电流为有功
性冲击电流
发电机电压相位超前系统的时发出有功，否则吸收
e
i
" h max
1.8 2U x e " 2 sin Xq Xx 2
允许
e
5o～10o，国外2o～4o
ey 2 arcsin
sy ey
" " ih max X q X x
2 1.8 2U G
rad
tc tQF
rad / s
23
～
Ux X x
QF 1
例：某电厂发变组单元接线，高低压侧均为同期
点。系统等值参数归算到高压侧，以发电机容量 为基准。计算自动准同期并列时最大允许
一、脉动电压
Ux UG
us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
12
～
（一）电压幅值相等
U Gm U xm G x 0 us uG ux UGm sinGt G U xm sinxt x
发电机的自动并列
③ 待并发电机频率与系统பைடு நூலகம்率接近相等，其频率差不宜超过 （0.2~0.5）%额定频率。 自动准同期装置(ASYN-07单对象） ASYN-07自动准同期装置核心部件 应用数字实时信号处理技术（DSP 处理器技术）,大大的简化了软件 和硬件系统，同时增强了装置可 靠性。适用于小型发电厂、无自 动调节器的小型机组自动同期并入电网。
发电机的自动并列
并列操作的意义： 电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为
U sin( t ) U m
同步发电机组并列时遵循的原则：
① 并列断路器合闸是，冲击电流尽可能小，其瞬时最大值一般不 宜超过1~2倍的额定电流。
② 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过 程要短，以减少对电力系统的扰动。
准同期控制器的生产厂家 ① 郑州斯特电气有限公司 ② 韶关市荣欣自动化控制有限公司 ③ 南京固生电气设备有限公司 ④ 浙江阿继电气有限公司 ⑤ 南京中汇电气科技有限公司 ⑥ 南宏电力科技有限公司
谢谢大家！
产品特点 ① 适用于中小型发电机组自动同期并网。 ② 在进行准同期过程中,能有交进行调频和调压控制 ③ 在不执行同期操作且给装置电源时，装置可进行频率和电压监 视， 相当于一个频率和电压两用表。 ④ 尽快促成准同期条件到来,捕捉第一次并网时机。 ⑤ 机组的机器参数和控制参数可直接设置并永久保存。 ⑥ 输出16路可编程触点信号及5路报警触点信号。 ⑦ 控制信号：加速、减速、升压、降压、合闸等信号
发电机事先未经励磁。将转子提到接近同步转速。 优点：并列速度快，但冲击电流大，要短时从系统吸收无 功，会引起系统电压短时下降。最突出的优点是控制操作 非常简单。适用于小型电机。现在很少用。 准同期条件的实际条件为 ① 待并发电机电压与系统电压的幅值接近相等，其电压差 值不超过（5~10）%额定电压； ② 待并发电机电压与系统电压间的相角差在并列瞬间接近 0 于零，相角差不应大于10
chap1-1 发电机的自动并列概述
（2）合闸相角差对并列的影响 前提：fG=fX 、 UG = UX 、δe ≠ 0
0
Ih
e
UG
US
UX
图1-3 fG=fX 、UG = UX 、δe ≠ 0时 相量图
冲击电流最大瞬时值为：
UX
—系统电压幅值
"
Xq
—发电机交轴次暂态电抗 —发电机电压与系统电压的相角差
e
结论：
UG
S 0
S 0
e
UX
0
图1-4 UG = UX 、 δe = 0 、 fG ≠ fX相量图
频差 滑差
fS
S
TS
f S fG f X
S G X
1 TS S fS 2
滑差周期
并列的同步过程
P
a
发电机状态
b
0
电动机状态
c
1) a—b, G>X , 减速
（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能 的小,其瞬时最大值一般不宜超过1—2倍的 额定电流； （2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行， 其暂态过程要短。
4、发电机并列的方法
（1）自同期并列（现很少用） 将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电 网频率，滑差角频率不超过允许值，且机组的加 速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断 路器QF，接着立刻合上励磁开关KE，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
冲击电流最大瞬时值为：
式中 UG、UX—发电机电压幅值、系统电压幅值
X d —发电机直轴次暂态电抗
第一章同步发电机的自动并列
第一章同步发电机的自动并列1.1 同步发电机并列的现状和意义随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的快速增长，对电力系统高效可靠运行的要求也越来越高。
为了满足电力系统运行的需要，发电厂之间的电力互济和区域之间的电力调度越来越频繁。
而同步发电机并列技术的应用，为电力系统的互联互通打下了良好的基础。
同步发电机并列也被称为发电机组并联，意为把多台同步发电机连接到输电网上，通过协调发电机组输出电压、频率和相位来实现电力系统运行的稳定性和可靠性。
同时，同步发电机并列也具有经济效益。
通过并列多台同步发电机，可以将产生的电能平均分配到各个发电机上，从而降低单台发电机的负荷和损耗。
发电厂也可以利用并列技术来优化发电组合，最大限度地发挥各台发电机的功率，降低整个电力系统的运行成本。
1.2 自动并列技术的概述对于多个同步发电机并联的系统，如何实现发电机组的自动并列是一个重要的问题。
自动并列技术是一种通过自动控制来协调多个同步发电机组之间输出电压、频率和相位的方法，以实现电力系统运行的稳定性和可靠性。
传统的手动方法需要人工对发电机组的参数进行监控和调整，存在调整不及时、误差较大、人工劳动强度大等问题。
自动并列技术的应用，可以通过计算机实时监控电功率、电压、频率和相位等参数，对发电机组的控制进行自动化处理，从而提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
自动并列技术主要包括电压控制、频率控制和相位控制三种方式。
电压控制通常采用电压调节器（AVR）来实现，可通过调整发电机的电势来控制发电机的输出电压。
频率控制通常采用频率变流器（FRT）实现，可通过调整发电机的转速来控制发电机的输出频率。
相位控制通常采用同步机充电器（SC）实现，可通过调整发电机的电势角来控制发电机的输出相位。
1.3 自动并列技术的实现方式自动并列技术的实现方式与发电机组的类型、控制系统和通信系统等因素有关。
目前主要有以下几种实现方式：1.3.1 基于PLC的自动并列控制系统基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动并列控制系统，是一种针对小型发电机组的实现方式。
第一章发电机自动并列
2
（3）UG=UX，fG≠fX，δe=0 发电机在频差较大的情况下并入系统，立即
带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生 制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严 重时导致发电机失步，造成并列不成功。允许频 率差范围为额定频率的0.2%~0.5%,0.1~0.25Hz
发电机准同步并列的实际条件： (1)待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差
准同期并列：
过程： 发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机
电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电 压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断 路器合闸，完成并列操作。 优点：是冲击电流小； 不足：并列时间较长且操作复杂。
自同期并列：
过程： 将未加励磁、接近同步转速的发电机投入
系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、 同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列 操作。 优点：并列时间短且操作简单 不足：从系统中吸收无功而造成系统电压下降 ，产生冲击电流。
•
•
Iq
EQ
jI Xq
0
•
I Ra
•
I
•
Id
凸极同步发电机的向量图
向量方程：EQ U I(Rs jX q ) U jIX q
U U G
I IG
U m
时变方程：uG U m sin(t )
二、并列的基本概念
1 概念 使uG与ux满足一定条件后合断路器，并联运行
2 目的：①负荷波动；②系统事故 3 原则：①冲击电流小；②暂态过程短 4 方法： 准同期并列：If→合闸→暂态→同步 自同期并列：无If→UN→合闸→加If→暂态→同步
U
' R
2
R1
R2 R2
U
（3）UG=UX，fG≠fX，δe=0 发电机在频差较大的情况下并入系统，立即
带上较多正的（或负的）有功功率，对转子产生 制动（或加速）的力矩，使发电机产生振动，严 重时导致发电机失步，造成并列不成功。允许频 率差范围为额定频率的0.2%~0.5%,0.1~0.25Hz
发电机准同步并列的实际条件： (1)待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差
准同期并列：
过程： 发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机
电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电 压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断 路器合闸，完成并列操作。 优点：是冲击电流小； 不足：并列时间较长且操作复杂。
自同期并列：
过程： 将未加励磁、接近同步转速的发电机投入
系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、 同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列 操作。 优点：并列时间短且操作简单 不足：从系统中吸收无功而造成系统电压下降 ，产生冲击电流。
•
•
Iq
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•
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•
Id
凸极同步发电机的向量图
向量方程：EQ U I(Rs jX q ) U jIX q
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时变方程：uG U m sin(t )
二、并列的基本概念
1 概念 使uG与ux满足一定条件后合断路器，并联运行
2 目的：①负荷波动；②系统事故 3 原则：①冲击电流小；②暂态过程短 4 方法： 准同期并列：If→合闸→暂态→同步 自同期并列：无If→UN→合闸→加If→暂态→同步
U
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2
R1
R2 R2
U
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1) 越前时间tYJ
tYJ tc tDL
自动装置合闸信号输 并列断路器 出回路的动作时间 的合闸时间
2) 允许电压差
一般定为(0.1一0.15)Ue
3) 允许滑差角频率
sy
tc
ey tDL
ey
2 arcsin i"hm X "q X X 21.8 2E"q
断路器的动 作误差时间
KE UE
UG
G
DL
UX
Xx
System
二优点：
控制操作非常简单，在电力系统发生事故、 频率波动较大的情况下，应用自同期并列可
以迅速把备用机组投入电网运行。
三缺点：➢ 引起冲击电流；
➢ 发电机母线电压瞬时下降对其它用电设备 的正常工作将产生影响。
I "h
UX X "d X X
UG
UX X "d ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱX X
G
使之符合并列条件, 并将断
路器DL合闸作并网运行的一 电路示意图
系列操作。
二 母线电压的状态量
母线电压瞬时值: u Um sint Um sin2ft
幅值 频率 相角
三 同步发电机组并列时应遵循的原则：
a) 断路器合闸时，冲击电流应尽可能小、其 瞬时最大值一般不超过l一2倍的额定电流。
1 电压幅值差
UG U X ， fG fX ，e 0
Ux
UG
Ih
冲击电流的有效值和最大瞬时值:
I "h
UG UX X "d X X
i"hm 1.8 2I"h
2 合闸相角差
UG UX fG fX e 0
Ih
e
UG US
Ux
I "h
2U G X "q X X
滑差角频率 滑差频率 脉动周期
4 并列的同步过程 P
a
b
发电机状态
0
电动机状态
c
s
1) a—b, G>X , 减速 2) b点, G=X 3) b —a —o, G<X , 减速 4) o —c, G<X , 加速 5) c点, G=X
四 脉动电压
1 脉动电压的幅值US
第一章 发电机的自动并列 第一节 概 述 第二节 准同期并列基本原理 第三节 恒定越前时间并列装置 第四节 数字式并列装置
第 一 并列操作: 一台发电机
一 组在未投入系统运行之前，
节 概 述
它的电压 UG与并列母线电压 的U状x 态量往往不等，须对待
并发电机组进行适当的调节，
UX
DL
UG
1 2 0
us
2U G
sin G
X 2
t cos G
X 2
t
Us
2U G
sin G
X 2
t
2U G
sin
St 2
2U G
sin
e 2
us
US
cos G
X 2
t
TS
1 fS
2 S
X d
第二节 准同期并列基本原理
一 准同期并列
UX
DL UG
G
US UG
G e
O
UX XG
X
UG
电路示意图
相量图
DL
US XX UX
等值电路图
二 发电机并列的理想条件
并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。
1 UG Ux 2 fG fx 3 e 0
三 发电机并列时偏离理想条件所引起的后果
自动并列装置的 动作误差时间
第三节 恒定越前时间并列装置
一并列装置控制逻辑
提前时间信号
与
频率差不允许
或
电压差不允许
非 门
门
合闸信号
必须在越前时间信号到达之前 Us 完成频率差和电压差的检测任 务，作出是否让越前时间信号 通过与门 Y1的判断。
100 010 110 001
频率差 电压差 判别区
t
tYJL
sin e
2
2E"q X "q X X
sin e
2
i"hm 1.8 2I"h
3 频率不相等
UG UX , fG fX
UG
us
Us
Us
t
e
UX
Gt 1
脉动电压: 假定:
脉动电压的幅值:
Xt 2
Ts
us UG sinGt 1 U X sinX t 2
二 利用正弦整步电压(脉动电压的幅值)作测量信号的并列检测方法
uG
G
ux
Us
t
Ts1
Ts2
Us
Us
UG UX
UG UX
t
Ts1
Ts2
脉动电压的幅值Us
相角差 电压差
✓恒定越前相角 ✓恒定越前时间
Us
s1
s2
s3
UA
tDL
tDL
tDL
Us
s1
s1 s2 s3
s2
s3
tDL
tDL
tDL
s1 s2 s3
t
UG UX
US
2U X
sin e 2
t 恒定越前时间装
置理论上可以使 合闸相角差等于 零。
六 恒定越前时间并列装置的整定计算
UX
b) 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步
运行状态．其暂态过程要短，以减小对电
力系统的扰动。
自同期
四 并列方法
准同期
DL
UG
G
五 自同期并列
一: 自同期并列操作
是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑 差角频率不超过允许值，且机组的加速度小于某一给定值的条 件下，首先合上并列断路器DL，接着立刻合上励磁开关KE， 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。
➢ 电压幅值差
UG U X US min
➢ 频率差
1 fS
2 S
TS
➢ 合闸相角差的控制 考虑到断路器操作机构和合闸回路控制电器的固有动
作时间，必须在两电压相量重合之前发出合间信号。
五自动准同期装置 1 三个控制单元
并列断 路器
频率差允许
电压差允许
与 门
提前量信号形成
合闸 信号
频率差控 电压差控 合闸信号
UG UX
US
2U X
sin St 2
UG UX U S UG 2 U X 2 2UGU X cosSt
Us
Ts1 Us
t
Ts2
St 0 St
US UG UX US UG UX
UG UX
t
UG UX
Ts1
Ts2
2 US中载有的准同期并列所需检测的信息
电源
G
制单元
制单元 控制单元
升速 减速
(1) 检测电压间的滑差角频率, 且调节发电机的转速, 使发电 机的频率接近于系统频率。
升压 降压
合闸
(2) 检测电压值差, 且调节 发电机的电压, 使两电压的 差值小于规定允许值。
(3)检查并列条件, 条件满足时发出 合闸信号。
2 准同期并列装置两种原理
按提前量的不同