准同期装置
电力系统自动化：6.3 自动准同期装置
24
七、合闸逻辑控制
详见实验指导书P49
2022/10/3
25
2022/10/3
26
2022/10/3
27
6.4 微机型准同期装置
2022/10/3
28
角差脉冲形成原理示意图
2022/10/3
29
角
差
脉
冲
形
成
原
理
示
意
图 2022/10/3
30
角差产生原理示意图
2022/10/3
31
角差波形图
非门 双稳态触发器
16
越前鉴别原理
UG下降沿对 应着UX的高 电平
UX UG
2022/10/3
UG UX
17
四、均频控制单元
详见实验指导书P50-51
2022/10/3
18
发电机电压 系统电压
2022/10/3
脉冲形成 脉冲形成
三角波 方波 反相 与非 反相
19
五、电压差检测原理
将断路器两端电压整 流后反极性相连
2022/10/3
13
区间鉴别电路实现
电压比较器
延时反向器
与门
三角波
详见实验指导书P50
2022/10/3
14
区间鉴别原理
电压比较器
延时反向器
2022/10/3
与门
UΔ
ωst /
ωst / ωst /
50o
ωst / 15
越前鉴别电路实现
UG方波
下降沿检出电路
UX方波
详见实验指导书P50
2022/10/3
u uG uX UG sin(Gt 1) U X sin(X t 2 )
同期装置
32~39 与06 设置相同； 07：根据电力系统规定，如，约定电网电压误差不超过3 ％，则将07 参数设为30。原理如下：装置输入PT 标准电 压为100V，由于电压误差不超过3％，即100V×3％＝3V， 由于07参数的单位为0.1V，则3V/0.1V＝30，所以应将07 参数高为30即可。因此，只有当发电机电压与电网电压误 差在3％范围之内，才符合合闸的条件之一。 08：允许合闸频率差设置参照07 参数修正。 09，10：装置输出的调压，调频脉冲信号的宽度设置。 11：当＝3 时，可接收上位机信号；当≠3 时，本机在满 足合闸条件时，即可发出合闸信号。 12：根据从装置到断路器之间的所有继电器的动作时间和 断路器的动作时间之和而定。动作时间越短，此参数值可 相应设小一些。
六.投入步骤
1、对照接线图，各接线正确。特别注意两路PT 的同名端不能接错，否则有可能导致非同期并列。 2、假同期实验（第一次投运时必做）。假同期实 验的目的是检查接线是否正确，信号动作是否正 常。使发电机电压与电网电压为同一电压源。修 改参数，使得面板显示值Uf＝Us，Ff＝Fs，（即 两电压的幅值，频率相等）。并且重点观察两电 压的相位差Δ δ ＝0度。 3、给上信号电压。发电机PT 电压和电网PT 电 压。 4、合同期开关。 5、并列成功后，断开信号电压，关断同期装置电 源。
TDTQ准同期装置在发电厂中多同期点的接线图——切换开关部分
TDTQ准同期装置在发电厂中多同期点的接线图——二次接线部分
水轮机微机调速器
当满足无压条件时，投入无压合闸功能可实现快速无压合 闸。同时具备手动同期合闸功能。对于同期电压信号取自 主高、低压侧 TV 二次电压的情况，装置提供相位补偿功 能。 装置提供通讯接口，可以和其他保护、自动化设备一起， 通过通信接口组成自动化系统。 TDTQ 准同期控制器采用DSP 芯片为核心，与同类装置 相比较，具有硬件简单、高集成度、高可靠性、性能完善 等特点。 装置对合闸相角进行预测，对被同期对象的电压、频率进 行变参数调节，提高了同期精度及并网速度。 相角差测量由独立的硬件电路完成并提供合闸闭锁功能。 装置也可用于变电站开关合闸操作。
微机型自动准同期装置实验
第十章微机型自动装置实验第一节微机型自动准同期装置实验【实验目的】了解装置的基本结构及其功能；了解装置的接线及使用；初步掌握微机型自动准同期装置的功能实验操作的基本技能；初步掌握实验分析的方法。
【实验目标】会看懂实验设备输入及输出回路；会对实验现象进行分析；能讲述微机型自动准同期装置同期合闸特性的动作过程；能说出输电线路保护测控装置自动重合闸的启动原理；会分析实验结果。
一、实验项目1．同期动作值测试。
二、实验设备1．RCS-9000系列同期屏 1面；2. RCS-9659数字式准同期装置 1台；3．继保之星-1200继电保护测试系统 1台；三、实验的准备工作1．自动准同期柜的构成这里我们以PRCK97-G39 自动准同期柜为例，学习自动准同期柜的构成。
PRCK97-G39 自动准同期柜主要由数字电压表频率表、指针式同期表、RCS-9565同期装置、操作盘、打印机、连接压板、信号复位按钮、打印按钮、同期继电器构成。
图10-4是该柜的平面的正面照片和示意图。
（1）数字电压频率表的作用是：在手动同期方式下，现场操作员依据数字电压频率表的指示，进行升压、降压、加速和减速操作。
（2）指针式同期表的作用是：在手动同期方式下，现场操作员依据同期表的指示进行合闸。
（3）RCS-9565同期装置的作用是：实现电机并网、线路的同期检同期合闸操作。
（4）操作盘的作用是：用于对同期装置进行手动操作。
（5）打印机和打印按钮的作用是：打印操作时，按下此按钮。
打印机打印最新的动作报告。
（6）连接压板有1个投检修连接片和10个合闸出口连接片。
当装置进行检修时，为了让装置不通过通信口向远方发送信息，将装置投入检修态。
（7）信号复位按钮的作用是：用于中央信号和合闸信号灯的复归。
（8）同期继电器的作用：一是手动同期方式下，防止人为的误操作；二是自动同期和半自动同期方式下，可作为同期的判据之一。
2．RCS-9565同期装置的基本功能；RCS-9659为数字式准同期装置，可用作发电机并网、线路的同期检同期合闸操作。
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。
微机准同期装置的功能
微机准同期装置的功能
过去，发电厂变电所大多使用ZZQ-5、ZZQ-3A等模拟式自动准同期装置，模拟装置存在导前时间不稳定、同步操作速度慢、元件参数飘移等诸多问题。
随着计算机技术的发展，国内己研制成功各种类型的微机准同期装置，它具有原理判据精确、功能齐全完善、技术指标先进、操作简单可靠、检修调试方便等一系列优点，不但新厂可采用，也可以取代老产品。
微机自动准同期装置的基本功能是:
1.具有良好的均频与均压控制品质:
2.确保在相角差为零度时实施同期，无冲击电流:
3.捕获第一次出现同步时机实现快速同期:
4.及时消除同期过程中的同频状态:
5.自动在线测量并列点断路器的合闸时间:
6.具有与发电厂变电所计算机监控系统通信的功能:
7.适应电压互感器不同相别和电压值，具有转角功能:
8.具有低压和高压闭锁功能，防止误同期:
9.调试校验功能。
现以国内应用比较广泛的SID-2V型微机自动准同步装置为例加以
介绍。
自动准同期装置原理
自动准同期装置原理自动准同期装置（Automatic Time and Frequency System）是一种用于电子设备的时钟同步和频率校准的系统。
它在许多应用中起着至关重要的作用，包括通信、计算机网络、卫星导航等。
本文将介绍自动准同期装置的原理和工作方式。
一、引言自动准同期装置是一种采用高精度的时钟信号来确保不同设备运行的时间和频率一致的系统。
它通过精确测量和比较信号的延迟时间和频率偏差来实现。
二、原理自动准同期装置的原理基于两个关键概念：时钟同步和频率校准。
1. 时钟同步时钟同步是指不同设备的时间保持一致。
自动准同期装置通过分析各个设备发送的时间标记信号，测量不同设备之间的延迟，并进行必要的调整来实现时钟同步。
自动准同期装置通常使用GPS（全球定位系统）或其他高精度时间源作为参考。
它接收到参考时间源的信号后，通过内部时钟来产生一个准确的时钟信号，并将该信号分发到各个设备。
每个设备在接收到准确的时钟信号后，将其应用于本地时钟，使得各个设备的时间保持一致。
2. 频率校准频率校准是指不同设备的频率保持一致。
自动准同期装置利用参考信号的频率信息和接收设备的频率进行比较，测量频率的偏差，并进行必要的校准。
自动准同期装置通常使用高精度的原子钟或其他精密的频率源作为参考。
它接收到参考频率源的信号后，通过内部频率源来产生一个准确的频率信号，并将该信号分发到各个设备。
每个设备在接收到准确的频率信号后，将其应用于本地时钟，使得各个设备的频率保持一致。
三、工作方式自动准同期装置的工作方式可以简单概括为以下几个步骤：1. 接收参考信号：自动准同期装置通过接收参考时间源或参考频率源的信号来确定参考值。
2. 产生准确时钟信号：自动准同期装置使用内部的时钟和频率源来产生一个准确的时钟信号。
3. 分发信号：自动准同期装置将产生的准确时钟信号分发到各个设备。
4. 同步和校准：每个设备接收到准确时钟信号后，在自动准同期装置的控制下，进行时钟同步和频率校准。
第三章 自动准同期装置
第三章自动准同期装置3.1 概述山西鲁晋王曲发电厂同期系统采用日本日立公司配套的CSY-96-2S型同期装置，采用传统的电压选线把手和同期投入开关，使同期装置在备用状态时有明显的断点，保证同期装置不带电。
被合开关的选择和启动同期在DCS或DEH中实现。
对主变高压侧3/2接线的两个开关不仅可进行同期并网，还可进行单侧有压合闸或同频合环。
为全面检验SID-2CM 自动准同期系统的特性使之满足设计和技术规范的要求保证调试工作安全顺利的进行特制定本规程。
3.2 同期装置的技术参数同期装置型号：CSY-96-2S 同期装置出厂编号：NO.CM04102B生产厂家：日立公司提供的DAIICHI ELECTRONICS CO.,LTD工作电源：为110VDC测量电压：100VAC 50Hz输入信号：并列点选择、复位、启动同期、单侧无压确认、开关接点。
输出信号：加速、减速、升压、降压、合闸。
功角越限、报警、失电。
通讯接口：RS-232、RS-4853.3 常规检查3.3.1 回路检查经审图并实际检查；设计院合闸回路设计为：在汽轮机条件满足的情况下，保护没有动作信号，励磁开关在合的情况下，选择合闸开关，和待并回路电压，投入自动准同期装置，同期装置在调整发电机的电压满足同期条件的情况下，发出合闸信号。
根据厂家说明书的要求，在合闸信号、加速信号、减速信号、升压信号、降压信号通过硬结线直接发送到DEH或励磁系统。
3.3.2 绝缘检查直流电源、交流电压输入对地绝缘均大于 50 MΩ.(1000V摇表)合闸出口接点之间,对地绝缘均大与 50 MΩ.(1000V摇表)3.3.3 上电功能检查给上直流电源开关，在电压小母线上加上同期电压和待并电压，手动投入同期装置，同期表相应指示均正确，同期装置上电自检及显示均正确。
分别由DCS选第一路（母线侧开关）或第二路（联络开关），手动投入待并电压，此时相应指示均应正确，同期装置上电自检及显示均正确。
自动准同期装置作业指导书
目次1 适用范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 技术术语 (1)4 职责 (1)5 内容及方法 (4)6 作业后的验收和交接 (5)7 附录 (6)自动准同期装置检验作业指导书1 适用范围适用于公司实施自动准同期装置检验。
2 规范性引用文件GB/T 14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 7261-2008 《继电保护和安全自动装置基本试验方法》JB/T 3950-1999 《自动准同期装置》DL/T 995-2006 《继电保护和电网安全自动装置检验规程》3 技术术语3.1 导前时间：装置发出合闸脉冲的瞬间至运行系统电压与待并系统电压同相位的时间间隔。
3.2 导前相角：装置发出合闸脉冲至运行系统与待并系统同相位所导前的角度称为导前角。
3.3 频差周期：对于两个频率不同的电压，其频率差的倒数称为频差周期。
3.4 合闸相位角：运行系统与待并系统并网的瞬间，二者之间的相位角。
3.5 调频脉冲：若装置设有调频功能，装置可发出调频脉冲宽度，其整定范围不低于0.1～0.4s，每一频差周期发出一个调频脉冲。
3.6 调压脉冲：若装置设有调压功能，调压脉冲的宽度的整定范围不低于0.25～2s，调压脉冲可是断续脉冲或连续脉冲。
4 职责4.1 工作负责人职责（监护人）4.1.1 编写检验方案；4.1.2 组织召开班前会，进行危险点分析及防范措施分析，明确工作班成员应执行的补充安全措施，进行安全交底；4.1.3 与客户沟通，提出必要的协作要求；4.1.4 把控检验全过程安全，确定设备布置；4.1.5 确保检验方法正确、合理、适宜；4.1.6 落实安全措施已执行到位；4.1.7 对检验结果进行分析，正确评定；4.1.8 落实工作班成员实施的安全措施已恢复到位。
4.2 工作负责人助理4.2.1 协助工作负责人组织工作班成员进行检验工作；4.2.2 协助工作负责人进行检验过程控制；4.2.3 协助工作负责人进行安全措施检查；4.2.4 进行试验操作；4.2.5 协助工作负责人进行检验结果分析；4.2.6 组织工作班成员恢复工作班成员实施的安全措施；4.2.7 协助工作负责人检查工作班成员试验的安全措施恢复情况。
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MAS-2型微机自动准同期装置在我厂的应用
作者：曾玉章上传：water 来源：网易行业 2005-11-16 00:00
1 引言
在电力系统中，有些被称为同期点的断路器在进行合闸操作时，断路器的两端都有可能因由不同的电系统供电而带电。
此时，就必进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。
这一系列的操作加上断路器合闸操作统称为并列操作。
同期点的并列操作时电力系统中一项主要的操作内容。
因为断路器的两端均有电源，若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电参数相差较大，就将会引起断路器爆炸甚至整个电力系统稳定破坏而导致崩溃，发生大面积停电的重大恶性事故。
我厂以前采用的手动准同期装置基本上也能将同期点断路器的合闸时间控制在一定的
范围之内。
但在一下方面存在一定缺陷：
a、没有自动选择时机的功能，合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，经常
出现操作人员多次合闸不成功的事件。
b、合闸时机随意性大。
只要操作人员合闸瞬间在同期装置的允许范围之内，断路器就能合闸。
但断路器由于有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时间，很可能断路器的合闸时实际上已经不在并列操作的允许范围之内，从而造成非同期合闸，对断路器、发电机以
及电系统造成冲击。
c、不能自动调节。
对于发电机的各项电参数，必须由操作人员进行手工调节。
特别是频率（转速），必须由主控室运行人员与汽轮机操作室相互联系协调好，才能进行调节。
这使得一个发电机的并网操作往往需要半个多小时才能成功。
d、原有的手动准同期装置至投运至今已经近30年，继电器已严重老化，可靠性已大大
降低。
基于以上的原因，我们采用一种能自动调节各种电参数，在条件满足的情况下，自动发出合闸脉冲指令的微机智能型准同期装置已势在必行。
2 自动准同期装置的原理
众所周知，电力系统中任一点的电压瞬时值可以表示为u=Umsin(t+φ)。
可以看出，同期点断路器并列的理想条件就是断路器两侧电压的三个状态量全部相等，即待并系统电压UG和大系统电压UX两个相量完全重合并且同步旋转。
用公式表示则为：
（1）ωG＝ωX或fG＝fX（即频率相等）
（2）UG＝UX（即电压幅值相等）
（3）δe＝0（即相角差为0）
此时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后两个系统立即进入同步运行，不会产生
任何扰动现象。
为了使并列操作满足条件，尽量使合闸时达到理想条件。
自动准同期装置必须设置三个
控制单元。
（如图1）
（1）频差控制单元。
它的任务是检测待并系统（发电机）电压UG与大系统电压UX之间的滑差角频率ωS，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近系统频率。
（2）电压差控制单元。
它的功能是检测UG和UX之间的电压差，且调节发电机电压UG，使之与UX之间的的差值小于规定允许值，促使并列条件的形成。
（3）合闸信号控制单元。
检查并列条件，当待并机组的频率、电压都满足并联条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差δ接
近0或控制在允许范围之内。
3 MAS-2微机自动准同期装置的主要特点
经考察，我们最后采用了南瑞系统控制公司的MAS-2型微机自动准同期装置。
该装置以INTEL公司的80C196单片机为核心，配以高精度交流变流器，准确快速的交流采样以及严格的计算技术，准确计算开关两侧的电压、频率和相角差；输入/输出光电隔离，采用进口密封快速中间继电器作为合闸输出和电压切换，装置的抗干扰能力强，技术先进。
（1）通过控制待并系统机组调速、调压实现频率和电压的自动跟踪，使频差、压差尽快进入准同期允许的范围，平均每半个工频周期测量出相角差Δδn，在Δδn＝Δδdq＝
Δω·Tdq+Δaω·Tdq·Tdq/2时，即T＝Tdq时发出合闸脉冲，实现快速并网。
在同频不同相时，也可以发出合适的调速脉冲以缩短并列过程。
由于计及角速度（ω）和角加速度，
确保了断路器合闸时相角差Δδn接近零。
（2）该装置检同期合闸具有频差闭锁（Δf）、压差闭锁（ΔU）和加速度闭锁（dΔf/dt）
功能。
（3）除具有检同期合闸功能外，还具备无压（一侧无压或两侧均无压）、电网环并（开关
两侧为同一电源）等自动快速合闸功能。
（4）对输入的各侧电压和频差都进行双回路测量，双回路测量结果应一致，保证测量和计
算的正确性。
（5）装置具有液晶显示屏菜单显示，便于监视和参数的设定和修改。
装置掉电后，参数不
会丢失。
（6）具有自试和自检功能。
（7）装置可以单独使用，也可与监控系统配合使用，实现远方遥控同期装置。
多个同期点只需一台准同期装置。
采用各同期点输入电压、合闸出口和调节出口选点开关切换，切换选
点切换和装置上人工操作选点开关切换。
4 MAS-2微机自动准同期装置的硬件组成
MAS-2型微机自动准同期装置的硬件框图如图2，其核心是16为的单片机，装置软件存储在EPROM内，EEPROM中存放定值，RAM是数据存储器，存放运行数据、事故记录等。
现场PT送来的交流电压信号经过隔离变换后送采样保持回路，再由单片机内部的A/D变换器变
为数字信号，CPU进行采样、有效值的计算。
另外，交流信号波形变为方波后，进行频率和相位角的测量，再由单片机计算出频率的变化率。
晶振分频产生600Hz的信号，作为采样保持信号和CPU的中断源。
并行I/O扩展芯片8255的C口用于开关量输入，A口、B口经过出口逻辑电路同时控制输出信号继电器和合
闸继电器。
同期信号插件与同期切换插件控制信号输出、电压切换和合闸电流的保持。
调速调压插件在发电机并网时经自动调节发电机有功同步马达和励磁电流，缩短同期并列的过
程。
5 MAS-2微机自动准同期装置的软件结构与功能
MAS-2微机自动准同期装置的软件流程如图3所示：
该装置的软件结构分为主循环程序和中断处理程序两大部分。
定时中断由晶振电路分频产生，每隔1.666ms进入一次中断。
中断程序主要完成电压瞬时值采样；电压有效值计算、频率值计算、相位角计算与dΔf/dt的计算；启动判断、检同期判断、检无压开入判断等；合闸输出及中央信号控制等。
主循环程序主要完成面板显示、定值修改、回路自检、信号复
归以及仿真试验、打印输出等功能。
MAS-2微机自动准同期装置还具有比较独特的功能：
（1）装置的异常闭锁功能
a、装置微机能对内部存储器和一些芯片进行自检，一旦发现异常，立即闭锁同期出口，
并输出装置异常接点信号；
b、对每个电压回路都有双回路进行测量，如发现两个回路测得的同一个电压和频率相
差很大，则立即闭锁同期出口，并发出装置异常接点信号；
c、对于变电站多线路、多同期点，为了避免误合闸以及不同线路的PT二次侧短路，一次只能允许执行一个同期点的并列操作。
如果检测到选点命令（启动）多于两点时，则立即自动解除同期切换板电源，闭锁同期出口，并发出异常接点信号。
（2）装置的复归功能：
复归是指切除装置所有TQH（同期切换模件）、TQX（同期信号模件）、TJC（调速调压模件）中所有继电器的24V控制电源。
复归的方式有三种：
a、通过按同期信号模件（TQX）上的复归按钮（FA）人为复归；
b、合闸脉冲发出后延时2秒由软件控制TQX模件中的继电器复归；
c、同期点启动后，超过选点启动自复归时间定值Trs后仍未合闸，由软件控制TQX模
件中的继电器自动复归。
（3）装置与监控系统分通讯功能
MAS-2微机自动准同期装置的通讯接口为RS-232方式，能与监控系统进行通讯，后台监控机能在远方控制同期点的并列操作，并能取得准同期装置所有的定值和同期操作时的所
有实时数据。
6 应用情况及其效果
MAS-2型微机自动准同期装置在我厂投用一年多，运行情况一直良好。
由于其具有一定的智能性，能够根据采集到的电参数，通过计算，自动发出指令，对发电机的电压、频率进行调节，一旦准同期条件满足，则能自动在适当的时间发出合闸脉冲，使同期点断路器能在
最佳时机合闸。
其应用效果主要体现在以下几个方面：
（1）操作方便简单。
操作人员在选择了不检、检无压和检同期任一方式后，只需按一下同期切换插件上的按钮，便无需其它任何操作。
以后部分由微机装置自动完成采样、计算、分
析以及执行。
（2）能自动选择适当的时机发出合闸脉冲。
不象手动准同期装置那样，操作人员合操作把手的瞬间必须和同期检定继电器的角度配合得非常好才能合闸成功。
以前半个小时的并列操作现在只需1分钟不到就能更好的完成，大大降低了操作人员的技术要求和劳动强度，也大
大降低了能源的损耗和设备的损伤。
（3）能针对不同的同期点断路器而不同对待，通过整定各个同期点断路器的合闸导前时间Tdq（约等于断路器的机械和电气传动时间和断路器固有合闸时间之和），使哥哥不同的断
路器均能在最佳时机合闸成功。
（4）由于计算机的快速性和可靠性，使得断路器合闸时两侧的电参数基本接近一致，减小了因两侧电压、频率和相位存在较大差异而引起的合闸瞬间的冲击，有力的保障了电力设备特别是发电机和断路器的安全，大大加强了电力系统安全运行的可靠性。
实践证明，微机自动准同期装置在我厂的应用是成功的。