同步发电机自动并列装置课程设计
第一章_同步发电机的同步并列教案
1第一章 发电机的自动并列第一节 概 述一、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)sin(ϕω+=t U um 式中 ——电压幅值U m ——电压的角速度ω ——初相角ϕ 同步发电机组并列时遵循如下的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽的小，其瞬时最大值一般不超过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。
方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。
二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压G ，调节G 的状态参数使之符合并∙U ∙U 列条件。
图1-1准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路x∙)(a xU ∙DL×E ∙xE ∙x)(c21．设发电机电压G 的角速度为，电网电压x 的角速度为，它们∙U ωG ∙U ωx 间的相量差G —x 为s 。
∙U ∙U ∙U 2．要求DL 合闸瞬间的s 应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过∙U 允许值。
最理想的情况是s 的值为零。
∙U 3．并且希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电网无任何扰动。
4．理想条件为G ，x 的三个状态量全部相等。
∙U ∙U ()⎪⎭⎪⎬⎫=====，即相角差为零）（即电压幅值相等）（频率相等03,22,2,,)1(e X G X X G G X G U U f f f f δπωπω这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
5．三个条件很难同时满足。
（一）电压幅值差并列时：①频率=；f G f x ②相角差等于零；δe ③电压幅值不等：则冲击电流最大值为：()''ds''dx G ''maxh X U .X U U .i 552281=-=⋅式中 、——发电机电压、电网电压有效值；U G U x ——发电机直轴次暂态电抗X d "图1-2 准同期条件分析 (a)=0；(b) ≠0δe δe xU)(b ∙s∙G∙3从图1-2（a ）可见，因为与夹角为90º，所以由电压幅值差max ⋅''h i GU 产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
同步发电机自动并列装置
相角差允许值
设f G=f s , UG ＝ US＝U ，δ≠0°
Ich
U
/
jX d
(2U
/
X d) sin
2
计及非周期分量，冲击电流最大瞬时值为
Ich (
2
1.8
2U
/
Xd)
sin
2
相角差δ （0～180）越大，冲击电流越大； δ＝ 180°时，出现最大值。为了保证发电机的安 全，应在δ接近0°合闸。通常允许的合闸相角 差不超过10 °，200MW及以上发电机不超过 2°～ 4°。
i ch
U G
U s
Ich (UG US ) / jXd U / jXd
产生的冲击电流为 Ich (UG US ) / jXd U / jXd 电压差允许值
设f G=f s ,δ=0，UG ≠ US且UG > US 冲击电流周期分量有效值为Ich＝△U/Xd″ 与△U成正比。一般冲击电流不允许超过机端短
引起较大的冲击电流。 参数保护导致误差大，影响系统运行的可靠性
微机型：
高速运算和逻辑判断能力，可以每周（0.02s)计算一次； 可以采用较为精确的计算公式，考虑δ加速运动； 并列速度快，装置技术性能好。 实现自检功能，提高装置的可靠性。
微机自动准同步装置同步条件的检测原理
频差、相角差鉴别电路
鉴别频差是否符合准同步并列条件，并作为发 电机调速的依据；
计算理想导前合闸角，不断搜索相角差等于合 闸角的时机，发出合闸命令，使待并发电机正 好在δ ＝0°时并入系统。
第三章 同步发电机自动并列装置
准同步的各个条件对同步过程的影响
分析发电机非理想条件下并列操作的情况
分析发电机非理想条件下并列操作的情况
发电机并列前处于空载运行状态
机端电压UG，无穷大系统电压US；
合闸瞬间， UG与US的相角差为φ 合闸瞬间产生的冲击电流：
1.电压差值
设UG与US相位相同，φ＝0；fG＝fS; UG≠US
0 0
结论： 为了保证机组的安全运行，从合闸瞬间不 产生较大的冲击电流考虑，应在φ接近于0时合 闸；
通常准同步并列操作允许的合闸相位差不 应超过50。
3.频率不相等
设fG≠fS; UG＝US ，分析
当φ＝00，△U＝0，则Iip ＝0；
当φ＝1800，△U＝2UG＝2US，则Iip 最大；
当φ＝3600，△U＝0，则Iip ＝0；
自动并列的意义
1）在功能比较完善的自动装置操作下， 能够实现高度准确同期，对待并机组无冲击损 伤，对运行系统无影响。
2）可加快并列过程，在系统负荷增长及 事故后急需备用机组投入时，意义更为明显。 3）自动准同期装置具有频率差和电压差 等闭锁环节，消除了误并列的可能性。 4）减轻了操作人员的劳动强度。
结论： 必须限制发电机并列合闸瞬间的压差； 一般要求压差不超过额定电压的5％～10％。
2.相位差值φ0
设φ≠0；fG＝fS; UG＝US ，计及非周期分量的影响，
则：
分析： 1.如果φ 很大（1800范围内），则使Iip冲击电流很大， 其有功分量电流在发电机组联轴上产生冲击力矩， 严重时损坏发电机； 2.如果合闸瞬间存在不大的相位差（φ ） a.当UG超前US时， Iip主要成分为与UG同相位的有功分 量，发电机并入系统时，立即发出有功功率，对发 电机有制动作用，有助于将发电机电压拉到与系统 电压同相位； b.当UG滞后US时， Iip主要成分为与UG反相位的有功分 量，发电机并入系统时，立即从系统吸收有功功率， 对发电机有加速作用，同样有助于将发电机电压拉 到与系统电压同相位；
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、二章同步发电机自动并列装置
整步电压信号 发生器单元 压差判 闭 别环节 锁
调压控制 执行环节
调频控制 执行环节
3
频率差 闭锁环节
恒定导前 时间环节
合闸执 行环节
频率差判 别环节
②不能保证发电机在Δδ= 0时并列。目前 电力系统中运行的恒定越前时间自动准同 期装置的恒定越前时间的获得大都是建立 在滑差角频率ωS为常数的基础上。而实际 运行时ωS 并不能保持常数而随时间有一 些变化，这就从原理上不能保证越前时间 恒定。同时加上断路器合闸时间存在的误 差，就使得从原理上不能保证发电机在 Δδ= 0时并列。
•2.4.2 直接比较usys 和uG周期的长短检测频差方向
fG
1 TG
fsy s
1 Tsy s
fG Tsys Nsys fs TG NG
2.5 压差大小和方向的鉴别 2.5.1 压差大小的鉴别： 作用：检查压差的大小。
ui U U set
当 U
U set
U
压差满足要求；
act
当 U
2.6.2调频部分
（1）作用：鉴别频差的方向，当发电机频 率高于系统频率，发减速脉冲；当发电机频 率低于系统频率发增速脉冲。 （2）构成 1）频差方向鉴别： 2）调速脉冲的形成：δ在0 °~180°发调 速脉冲。
(3)、频差大小检测： （一）比较导前时间和导前相角脉冲次序检 查频差大小
(4)频差方向鉴别 （一） 利用[usys]和[ug]的后沿与[ug]和 [usys]的电平的对应关系检出频差 （二）检测usys 和ug周期的长短检测频差 方向
自动装置-第四章-同步发电机自动并列
第四童同步发电机自动并列装置第一节概述—、同期（并列）的概念：1、概念：同步发电机（包括同步调相机或另一系统）投入系统并列运行的操作过程称为同期（或并列）检查同期ZCH属于一种同期操作；发电机同期实质指合发电机出口DL2、意义：同期操作具有频繁性——正常运行（负荷大小-机组台数）事故情况（备用机组的投入）（1）提高供电可靠性和供电质量（2）减少备用容量（3）合理分配负荷，达到经济运行3、同期（并列）条件：系统母线电压u = U n, sin（6wr +其中：―、u）（fX <p——状态量理想条件：Us二0fs 二06=0 （合闸瞬间）实际允许条件：U s<5~10%U efsS0.2~0.5%fe 二0.1~0.25HZ6<10°二、同期方式：准同期自同期1、准同期（先励磁，后并车）:概念：将待并发电机先行励磁,调节发电机电压、频率、相位，使匕、f“6符合并列条件,将发电机DL合上,并入系统运行优点：icH小，对系统影响不大缺点：同期时间长；手动误操作会引起非同期并列分类：按操作自动化程度一手动自动半自动（手动调频、调压，自动合闸）应用：大容量发电机一应尽量采用自动或半自动准同期以手动准同期作为备用2、自同期（先并车，后励磁）概念：将接近同步转速（n二95%% ）而未加励磁的发电机投入系统，然后再加励磁，发电机借助电磁力矩被拉入同步（对4、6无要求，对fs要求亦较宽）优点：并列快；操作简单，避免误操作;事故下可迅速投入机组缺点：Lh大-威胁发电机线圈绝缘；振动大T影响机组端部固定应用：事故情况下投入水轮机组三、自动并列意义P38第二节自动准同期—、自动准同期装置功能①均频②均压③合闸(保证DL在6二0并列)半自动准同期：①、②手动，③自动二、脉动电压性质分析脉动电压：两个频率不同的电压向量差可用来检测fs、Us、81、脉动电压旋转向量分析4=几-5假设：①S不动,几则以3s ( co s=u)M-u)N=2nf s)相对几转动② 1% 1 = 1 久I 二Um则U s=2U m sin-2W廿-6 H &J丄3 Ie zk H 2x >1>k H 2<Jw -OO H OUSHOOO U T CUSH2um6H2TTU S H O尸竟常耳為卑亠冊«-©C 3-M"um ・NHUm®u o母、e l u e 2H 0.. £HUMSinooMiSN HUNSincoNtnUm (sincoMt —sincoNt )rcos+0N(50HZ )HusmCos3+$f 2(湘SH彗)、ffi fif ()击冃鬪、台®書。
同步发电机自动并列装置
在风力发电系统中的应用
风力发电系统的并网
风力发电系统产生的电能需要通过并网才能输送到电网，同步发电机自动并列装置能够实现风力 发电机组的快速、准确并网。
提高风能利用率
自动并列装置能够确保风力发电机组在最佳状态下运行，提高风能的利用率。
04
同步发电机自动并列装置的 应用
在电力系统中的应用
1 2
3
保障电力系统的稳定性
同步发电机自动并列装置能够快速、准确地检测并列条件， 确保发电机组在并列时保持同步，从而保障电力系统的稳定 运行。
提高电力系统的可靠性
自动并列装置能够减少人工操作，降低误操作的风险，提高 电力系统的可靠性。
优化电力系统的经济性
自动调速器
自动调速器是同步发电机自动并列装置的另一重要组成部分，其主要功能是自动调 节发电机的转速，使其与电网的频率保持一致。
自动调速器通过采集发电机的转速信号，与电网的频率进行比较，自动调整发电机 的进气量或出力，使其转速与电网频率保持一致。
自动调速器通常采用比例积分微分调节器进行控制，具有快速响应、高精度的特点， 能够有效地减小发电机的转速波动，提高电网的稳定性。
03
同步发电机自动并列装置的 组成
自动准同期装置
自动准同期装置是同步发电机自动并列装置的重要组成部分，其 主要功能是实现发电机的自动准同期并网。
自动准同期装置通过采集发电机的电压、频率、相位等参数，与 电网的参数进行比较，自动调整发电机的状态，使其与电网的参 数相匹配，实现准同期并网。
自动准同期装置通常采用微处理器或可编程逻辑控制器进行控制， 具有高精度、高可靠性的特点，能够大大提高发电机并网的效率 和安全性。
第一章_同步发电机的同步并列教案
1第一章 发电机的自动并列第一节 概 述一、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)sin(ϕω+=t U um 式中 ——电压幅值U m ——电压的角速度ω ——初相角ϕ 同步发电机组并列时遵循如下的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽的小，其瞬时最大值一般不超过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。
方法两种: 准同期并列（一般采用）、自同期并列。
二、准同期并列待并发电机组加励磁电流，其端电压G ，调节G 的状态参数使之符合并∙U ∙U 列条件。
图1-1准同期并列(a)电路示意；(b)相量图；(c)等值电路x∙)(a xU ∙DL×E ∙xE ∙x)(c21．设发电机电压G 的角速度为，电网电压x 的角速度为，它们∙U ωG ∙U ωx 间的相量差G —x 为s 。
∙U ∙U ∙U 2．要求DL 合闸瞬间的s 应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过∙U 允许值。
最理想的情况是s 的值为零。
∙U 3．并且希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电网无任何扰动。
4．理想条件为G ，x 的三个状态量全部相等。
∙U ∙U ()⎪⎭⎪⎬⎫=====，即相角差为零）（即电压幅值相等）（频率相等03,22,2,,)1(e X G X X G G X G U U f f f f δπωπω这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
5．三个条件很难同时满足。
（一）电压幅值差并列时：①频率=；f G f x ②相角差等于零；δe ③电压幅值不等：则冲击电流最大值为：()''ds''dx G ''maxh X U .X U U .i 552281=-=⋅式中 、——发电机电压、电网电压有效值；U G U x ——发电机直轴次暂态电抗X d "图1-2 准同期条件分析 (a)=0；(b) ≠0δe δe xU)(b ∙s∙G∙3从图1-2（a ）可见，因为与夹角为90º，所以由电压幅值差max ⋅''h i GU 产生的冲击电流主要为无功冲击电流。
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同步发电机自动并列装置课程设计
同步发电机自动并列装置是电力系统中常用的电力设备，并列运行多台发电机可提高系统的稳定性和可靠性。
因此，设计一套可靠的同步发电机自动并列装置非常重要。
在同步发电机自动并列装置的课程设计中，首先需要了解同步发电机的工作原理和特性。
同步发电机是一种将机械能转化为电能的设备，它与电力系统中的负荷和其他发电机相互作用。
同步发电机的电压、频率和功率因数等参数需要在一定范围内控制和调节，以保持系统的平衡和稳定。
设计同步发电机自动并列装置的关键在于实现多台发电机的自动调
节和同步。
通过合理的控制策略和保护措施，可以实现发电机的启动、停机、负荷分配和断路器切除等功能。
此外，还需要考虑发电机之间的相互作用和调节过程中可能出现的不稳定现象，如振荡、电压跌落等。
为了完成同步发电机自动并列装置的课程设计，需要进行以下步骤：
1. 确定设计要求：根据系统的负荷需求和容量要求，确定需要并列运行的发电机数量和功率等级。
2. 选取控制硬件：选择合适的控制器、传感器和执行器等硬件设备，以实现发电机的自动调节和同步。
3. 设计控制策略：根据同步发电机的特性和工作原理，设计合理的控制策略，包括启动、停机、负荷分配和断路器切除等功能。
4. 进行仿真和实验：利用电力系统仿真软件进行仿真实验，验证设计方案的可行性和稳定性。
5. 进行参数调整和优化：根据仿真实验的结果，对控制策略进行参数调整和优化，以提高系统的稳定性和效率。
6. 撰写课程设计报告：总结设计过程和结果，撰写课程设计报告，包括设计原理、仿真实验结果和设计总结。
通过以上步骤的设计和实验，可以获得一套可靠的同步发电机自动并列装置。
这套装置可以实现多台发电机的自动调节和同步，并能保持系统的稳定性和可靠性，为电力系统的运行提供良好的支持。