同期系统调试手册

同期系统调试手册同期操作（或同期并列）是将同期发电机投入到电力系统参加同期并列运行的操作，同期操作是借助于同期电压和同期装置实现的。

在发电厂中，通常把反映同期装置和同期电压连接关系的回路称为同期系统。

本文主要介绍同期电压的引入、自动准同期装置的工作原理及外部电路。

一、同期并列的条件两个独立的电源并列运行在一起，必须具备下列条件：（1）电压（大小）基本相等（二次电压±5V）。

（2）频率基本相同。

（±0.15HZ）（3）电压的相位角差不超过允许值（20°）。

否则，可能产生巨大的冲击电流；引起电力系统电压严重下降；可能使电力系统发生振荡以至于瓦解。

而巨大的冲击电流将产生强大的电动力，可能对电气设备造成严重的损坏，系统振荡并失去稳定，造成严重后果。

二工作原理（以深圳智能SID-2CM为例）1.电力系统并网的两种情况并网的确切定义：断路器两侧都存在电源的合闸操作称之为并网，并网有以下两种情况：差频并网：发电机与系统并网和已解列两系统间联络线并网都属差频并网。

按准同期条件并网时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近在相角差为0度时完成并网操作。

同频并网：未解列两系统间联络线并网属同频并网（或合环）。

这是因并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角δ，δ的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。

这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。

并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失，系统潮流将重新分布。

因此，同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线路的继电保护动作，或导致并列点两侧系统失步。

2 差频并网合闸角的数学模型准同期的三个条件是压差、频差在允许值范围内时应在相角差ϕ为零时完成并网。

压差和频差的存在将导致并网瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换，不论是发电机对系统，或系统对系统并网对这种功率交换都有相当承受力。

因此，并网过程中为了实现快速并网，不必对压差和频差的整定值限制太严，以免影响并网速度。

但发电机并网时角差的存在将会导致机组的损伤，甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振（扭振）。

因此一个好的同期装置应确保在相差ϕ为零时完成并网。

在差频并网时，特别是发电机对系统并网时，发电机组的转速在调速器的作用下不断在变化，因此发电机对系统的频差不是常数，而是包含有一阶、二阶或更高阶的导数。

加之并列点断路器还有一个固有的合闸时间tk ，同期装置必须在零相差出现前的tk 时发出合闸命令，才能确保在ϕ=0︒时实现并网。

或者说同期装置应在ϕ=0︒到来前提前一个角度ϕk 发出合闸命令，ϕk 与断路器合闸时间tk 、频差ωs 、频差的一阶导数dt ωd s 及频差的二阶导数dt 2ωs d 2等有关。

其数学表达式为：同期装置在并网过程中需不断快速求解该微分方程，获取当前的理想提前合闸角ϕk 。

并不断快速测量当前并列点断路器两侧的实际相差ϕ，当ϕ=ϕk 时装置发出合闸命令，实现精确的零相差并网。

不难看出获得精确的断路器合闸时间tk （含中间继电器）是非常重要的，因此SID-2C 系列准同期控制器具有实测tk 的功能。

同时也不难看出计算机对ϕk 的计算和对ϕ的测量都不是连续进行的，而是离散进行的。

从而使得我们不一定能恰好捕获ϕk=ϕ的时机。

这就会导致并网的快速性受到极大的影响。

本控制器用另一微分方程实现对合闸时机的预测，可靠实现了达到极值的并网速度。

3 均频与均压控制的方式实现快速并网对满足系统负荷供需平衡及减少机组空转能耗有重要意义。

捕捉第一次出现的并网时机是实现快速并网的一项有效措施，而用良好控制品质的算法实施均频与均压控制，促成频差与压差尽快达到给定值也是一项重要措施。

SID-2CM 控制器使用了模糊控制算法，其表达式为：dtdWs ⋅⋅⋅⋅⋅⋅+++=t 3k dt 2ωs d 261t 2k dt ωd s 21t k ωs k ϕU=g （E ，C ）式中U —控制量，E —被控量对给定值的偏差，C —被控量偏差的变化率，g —模糊控制算法。

模糊控制理论是依据模糊数学将获取的被控量偏差及其变化率作出模糊控制决策。

下面的模糊控制推理规则表可描述其本质。

表中将偏差E 的模糊值分成正大到负大共八档，将偏差变化率C 的模糊值分成正大到负大共七档，与它们对应的控制器发出的控量U 的模糊值就有56个，从正大到负大共七类值。

以调频控制为例，如控制器测量的频差ωs= ωF - ωX （ωF 、ωX 分别为待并发电机及系统的角频率）为负大，而频差变化率dt ωd s也是负大，则控制量U 为零（表中右下角的值）。

这表明尽管发电机较之系统频率很低，但当前发电机频率正以很高的速度向升高方向变化，因此无需控制发电机频率就能恢复到正常值。

人们很自然的会想到这些模糊控制量的值具体在控制过程中到底是多少呢？应该有个量化的环节，例如变成控制器发出控制信号的脉冲宽度和脉冲间隔。

SID-2CM 控制器正是通过均频控制系数Kf 和均压控制系数Kv 两个整定值来对控制量进行量化的，Kf 及Kv 的选取是在发电机运行过程中人工手动将频差或压差控制超出频差及压差定值的工况下进行，根据SID-2CM控制器在纠正频差及压差的过程中所表现的控制质量来修改Kf及Kv，当发现纠正偏差的过程太慢，则应加大Kf或KV，反之，如纠正偏差过快并出现反复过调，则应减小Kf或KV，直到找到最佳值。

我们不难看到SID-2CM控制器实际上是针对发电机组调速系统及励磁调节系统的具体特性来整定控制系数的。

三调试方法（以深圳智能SID-2CM为例）1 自动准同期装置的静态试验调试（1）用继电保护测试仪加模拟量电压值检查系统侧电压、频率和待并侧电压、频率其采样是否精准。

（2）对装置参数进行设置包括通道参数和系统参数（具体如下），如有定值按定值输入，如无定值按经验值输入以便装置功能调试试验继续进行。

面板如下图SID-2CM型微机同期控制器程序菜单按三种方式选择（设置、测试、工作）形成三条主干的树状结构，如下图所示：下面介绍具体使用方法1 参数整定参数分为：通道（并列点）参数和系统（公用）参数。

进入参数整定：在系统通电状态下，将工作方式开关投在“设置”状态（此时设置灯亮），然后按复位按钮。

或在控制器未带电状态下，先将工作方式开关投在“设置”位置，然后再接通电源。

首先进入设置主菜单：使用“ ”“ ”键，选择菜单项，用“确认”键确认，并进入相应程序。

1) 各通道参数整定:每个通道有一组独立的参数,包括:同期点并网类型（发电机或线路）、断路器合闸时间、允许频差、允许压差、均频控制系数、均压控制系数、待并侧TV二次电压额定值、系统侧TV二次电压额定值、过电压保护值、自动调频、自动调压、同频调频脉宽、并列点代号、系统侧应转角、单侧无压合闸、无压空合闸、同步表等，线路型并列点还有允许功角。

进入通道参数整定：进入设置菜单后，用“ ”“ ”键选择“各通道参数整定”，之后按“确认”键，此时显示屏显示：输入4位数字或字母（出厂口令为0000），按确认键后进入各通道参数整定；如按退出键，即放弃该操作，退到主菜单。

如口令不对，提示“口令不符”，退到主菜单。

进入各通道参数整定后，显示屏显示：用“ ”“ ”键输入通道号，通道号的选择范围为1-12。

按“退出”键，则退出通道参数设置。

选择通道号后，按“确认”键，则系统进入参数设置第一页：对象类型合闸时间⨯⨯⨯ms允许频差±⨯.⨯⨯Hz允许压差 ±⨯⨯%对象类型分“差频”、“同频”两类，只要有可能那怕只在一种特定的运行方式下会出现同频并网的断路器就应选“同频”型。

永远不可能出现同频并网的断路器则选“差频”型，一般发电机的机端断路器和发变组高压侧断路器即为此类型。

合闸时间为控制器发出合闸信号到断路器闭合的时间，是计算提前预合闸角的依据。

允许频差和允许压差是并网的二个条件，当并列请输入通道号 1 按确认键确认 请输入口令 0000第一页点两侧的频率差和电压差在这二个参数指定的范围内，即算满足频差和压差并网条件。

否则，如果设置了自动调频或自动调压功能，控制器即实施调频或调压控制。

如果设置不调频、不调压，则只在显示屏上提示待并侧的频率高、频率低、电压高、电压低信息，控制器不执行调频及调压控制。

频差及压差的定义均为待并侧减系统侧的差值，允许频差及允许压差的定值可选“+”或“±”，取“+”表明只能在待并侧的值大于系统侧的值才允许并网，即并网后待并侧电源立即带上一定的有功和无功功率，避免并网时产生逆功率。

如取“±”，则差值不论是正、是负均可并网。

使用“ ”“ ”键，选择参数项，按“ ”“ ”键修改参数值。

当选择到该页的最后一项，再按“ ”键，如果不是最后一页（第七页），则翻到下一页。

当选择该页的第一项，再按“ ”键，若该页不是第一页则进入上一页。

如果参数数值到了上限，按“ ”键不会改变数据大小。

同样参数数值到了下限，按“ ”键也不会改变数据大小。

修改该通道的所有参数后，按“确认”键，便存贮各参数值。

存贮通道参数值需要若干秒，此时屏幕显示“正在存储，请稍候”，在此期间按任何键都不起作用（复位键除外），等若干秒后屏幕上显示“存贮完毕”，按“退出”键退出通道参数整定操作，回到设置菜单。

第二页到第五页显示器界面如下：第二页 第三页均频均压控制系数无量纲。

这两个参数决定调频调压的品质。

数值越大，调整就越快。

但是，如果设置过大，会引起控制过程不稳定。

如果选择不自动调频则不进行调频控制。

调压控制也是如此。

此二系数需在发电机开机后在现场根据控制器进行自动调频和调压过程的品质来确定。

“允许功角”仅用于同频并网的工况，此时自动停止调频和调压。

TV 二次电压的单位为“伏”，这是指当TV 一次电压为额定值时，TV 二次电压所对应的实际值。

对于系统侧电压常常因负荷变动导致有较大的波动，因此，系统侧TV 二次电压额定值应以其可能出现的最低值和最高值的平均值输入。

输入同期装置的并列点TV 电压可以一侧是线电压，另一侧是相电压，也可以都是线电压或相电压。

第四页 第五页过电压保护值 同频调频脉宽 ⨯⨯⨯ ⨯⨯⨯% 并列点代号 ⨯⨯⨯⨯ 自动调频 YES/NO 系统侧应转角 自动调压 YES/NO ⨯⨯⨯⨯待并侧TV 二次 电压额定值 ⨯⨯⨯ v 系统侧TV 二次 电压额定值 ⨯⨯⨯ v 注：允许功角仅适用于有可能出现同频并网的对象，当同期装置确认为同频并网时，将自动调用此定值。

过电压保护值是指容许发电机过电压值对额定电压的百分数。

自动调频和自动调压项的YES表示需要控制器自动调频或调压，NO表示不需要。

同频调频脉宽，无量纲。