自动准同期装置的工作原理参考文档
9.3SJ-12C自动准同期装置介绍及工程应用
业绩
• SJ-12系列同期装置诞生已有二十余 年，在国内广泛使用。并且远销到在世 界多国，如欧洲的俄罗斯，中美洲的伯 立兹，南美洲的智利，非洲的南非，亚 洲的越南、老挝、柬埔寨、叙利亚、朝 鲜、伊朗、巴基斯坦、伊拉克等国，深 受各国电力公司的好评。
SJ12C装置结构 装置结构
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ 装置电源开关 电源板，型号SYNC103 I/O 板，型号SYNC102 同期副板（简称辅板），型号SYNC101 同期主板（简称主板），型号同辅板 装置机箱 装置写保护跨接器，上方位置(E1)为写保 护态，下方位置(E2)为写使能态。出厂 位置为写保护态。 键盘/显示接口板，简称MMI 板，型号 SYNC104 LCD 液晶显示板 机箱前面板 MMI 板与LCD 液晶显示板之间的连接电缆 无压合闸方式跨接器，下方位置(E4)为开 入“选择无压”合闸方式；上方(E3)为 “自动无压”合闸方式。详见第4.3 节 说明。出厂位置为“选择无压”方式。 主板与MMI 板之间的连接电缆
同期失败（-） 启动 无压使能/PT断线 DIcom DIcom 接对象1-8的公共端 DIcom 接对象9-16的公共端 DIcom 备用
接线
SJ-12C J7-1 J7-2 J7-3 J7-4 J7-5 J7-6 J7-7 J7-8 J6-6 对象1 对象2 对象3 对象4 对象5 对象6 对象7 对象8
SJ12C的调试过程
4. 同期试验 假同期完成后如无问题可进行真同期试验。 插入同期装置背后的J3端子（同期合闸输出）。有条件 的话接入录波装置。投入系统、机组（待并侧）PT,选择相 应同期对象，由现场指挥人员发出启动同期令，观察同期装 置，其参数变化应与假同期时基本相同，在Δφ趋向于零时 发出合闸令。注意听机组并网时有无比较大的响声，如有则 合闸效果不理想，检查同期相序，导前时间或现场接线是否 有问题，查找出原因后重新做4.4~4.6各项试验。如有录波 装置，检查拍摄波形，检查实际合闸效果。
全数字自动准同期装置
TDTQ2003全数字自动准同期装置使用说明书（适用于多对象）一、概述在电力系统中，同步电机的并列操作是经常进行的，为了保证安全快速地将同步电机并入电网，必须使用准同期控制器。
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。
本装置可以对PT误差进行在线修正。
二、主要功能1、对待发电机自动调压、调频、以恒定导前时间t dp发出合闸脉冲（命令）完成并列操作。
2、十进制数字显示器可显示以下参数：发电机电压U F、电网电压Us、发电机频率Ff、电网频率Fs、电压差△u、频率差△f、导前角dα、相角差△δ。
有指示灯指示。
3、各控制继电器动作时，相应指示灯亮。
相角差有指示灯指示。
4、参数可在线修改并断电保存。
5、装置故障时，自动封锁调压、调频及合闸命令。
并发出故障信号。
6、可对八个对象进行并列操作。
7、能提供RS-485串行通信接口与上位计算机系统通信。
8、能自动精确测量并记忆断路器合闸回路时间。
三、技术条件1、装置电源：DC220V或DC110V或AC220V2、输入信号：发电机电压：100V±50V电网电压：100V±50V分别取自被同期对象两侧电压互感器的同名相，开关量输入信号电平V p＝24V，由装置内部提供。
3、输出信号：增速、减速、升压、降压、同期合闸及故障六个（接点）信号，以继电器方式输出，接点容量为交流阻性220V，3A，直流48V，3A。
4、允许频率差、电压差及合闸相角差等可进行参数修改，详见附录。
5、调频，调压为脉冲输出，脉冲序列的宽度及参数修改。
6、导前时间可在001ms～999ms内由参数修改。
四、使用方法1、机箱尺寸外形尺寸：132×260×320mm（高×宽×深）；开孔尺寸：133×220（高×宽）；2、装置面板示意图3、背板接线说明:1、电源(输入220V)为设备供电电源，Ux*(1,2)，Uf*(3,4)为源参考及发电机组测量电压输入接口，插座名称为TQP1。
电力系统自动化chapter1-2准同期并列的基本原理2
T s1
T s2
ω s2
ω s1
UG +U x
图 1-7
UG − U x
t
T s1
T s2
U G 与 U x 不等时 U s 的波
第二节
准同期并列的基本原理
（三）利用脉动电压 u s 检测准同期并列的条件 脉动电压 u s 有时也称作滑差电压。 1、电压幅值差 电压幅值差 U G − U x 为对应于脉动电压 U s 波形的
2 2 = + Us U x U G − 2U x U G cos ω s t （1-9） 当 ω st = 0 时， U s = U G − U x 为两电压幅值差；
当 ω st
= π 时， U s = U G + U x 为两电压幅值和。
第二节
US
准同期并列的基本原理
ω s1
ω s2
t
US
图 1-6 U G = U x 时 U s 的波形
第二节
准同期并列的基本原理
Hale Waihona Puke 在满足并列条件的情况下，采用准同期并列方
法将待并发电机组投入电网运行，前已述及只 要控制得当就可使冲击电流很小且对电网扰动 甚微。
因此准同期并列是电力系统运行中的主要并列
方式。
第二节
准同期并列的基本原理
•
设并列断路器 DL 两侧电压分别为 U G 和 U x ； 并列断路器 DL 主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及进入同步运行的暂 态过程，决定于合闸时的脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 。 因此，准同期并列主要对脉动电压 U s 和滑差角速度 ω s 进行 检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间 的 U s 值在允许值以内。 检测的信息也就取自 DL 两侧的电压， 而且主要是对 U s 进行检测并提取信息。
电力系统自动化 第一章 自动准同期
ω g − ωs
t ) 为脉动电压的幅值
u x = U x cos(
ω g + ωs
2
t)
概述 三、准同期条件的分析
ω x = ω g − ωs
U x = 2U g sin
δ = ω xt
= 2U g sin
ω xt
2
δ
2
= 2U s sin
δ
2
脉动周期
1 2π Tx = = fx ωx
2πf x fx ωx = = ω x* = 2πf e f e 2πf e
发电机并列示意图
概述 一、并列操作(Parallel Operating) 并列操作
同期点(synchronizing point)：在发电厂中， 同期点 ：在发电厂中， 每一个有可能进行并列操作的断路器都是同期 点。
概述 一、并列操作(Parallel Operating) 并列操作
同期条件的引出
越前鉴别
自动准同期装置
三、自动准同期的均频与均压部件
（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件 2、脉冲展宽
脉冲展宽回路
自动准同期装置
三、自动准同期的均频与均压部件
（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件 3、滑差过小自动发增速脉冲
自动准同期装置
三、自动准同期的均频与均压部件
（二）模拟式自动准同期的均频与均压部件 4、均压部分
越前时间、数值角 越前时间、 差、整步电压
四、同期条件的检测
ZZQ-5模拟式自动准同期装置 模拟式自动准同期装置
电压检测
自动准同期装置
第三节 自动准同期装置举例
一、微机自动准同期装置的合闸部分
微机同期装置示意图
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。
第一章 自动准同期
将一台未加励磁电流的发电机升速到接近于系 统频率，在滑差角频率不超过允许值、且加速 度小于给定值的条件下，首先合上并列断路 器，接着再立刻合上励磁开关，给转子加上励 磁电流，在发电机电势逐渐增大的过程中由系 统将发电机拉入同步运行。
第二节 越前时间、数值角差与 整步电压
越前时间、数值角 越前时间、数值角 差、整步电压 差、整步电压
误差
d i td dt
i i ( i 1 i ) 0 i m
td
t
合闸时间越长，误差越大，只适合于匀速变化的
越前时间、数值角 越前时间、数值角 差、整步电压 差、整步电压
二、数值角差
(2)积分预报法（两步预报法） 步长
T ti ti k
一、恒定越前时间(invariable exceeding time)
准同期并列合闸信号控制的逻辑结构图
越前时间、数值角 越前时间、数值角 差、整步电压 差、整步电压
一、恒定越前时间
恒定越前相角：装置中所取提前量是某一恒定 到达 0 之 相角 YJ ，即在脉动电压 U x 前的 YJ 相角发出合闸信号。 恒定越前时间：装置中所取提前量是某一恒定 到达 0 之 时间信号，即在脉动电压 U x 前的 tYJ 发出合闸信号。一般 tYJ 等于断路器 的合闸时间 t QF 。
——电源的角速度 ——初相角
概述 概述 一、并列操作(Parallel Operating)
并列的原则： 冲击电流(impulse current)尽可能小 暂态过程(transient process)尽量短 并列方式： 准同期(quasi-synchronizing) 自同期(self-synchronizing)
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。
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图2-9 频率调节程序示意框图
二、 压差大小及压差方向测量
1、交流电压幅值测量 交流电压幅值的测量有两种方法：一种是电 量变送器法，另一种是交流采样法。
图2-10 电压幅值测量
1）电量变送器法：通过交流电压变送器把交 流电压信号转换成直流电压信号，输出的直流 量经A/D转换接口送入CPU， CPU得到的数据 反映了发电机侧电压和系统侧电压的有效值。
相角差φi可按下式求得
i
i S
i i1 0 矩形波逐渐变宽
2
2 矩形波逐渐变窄（图中未画出）
断路器合闸时间：
tlead tON QF tC
滑差角速度：
D
i
t
i i1 2 S
理想导前合闸角：
lead
Dtlead
1 dD
2 dt
同样，为了适应调节励磁装置，脉冲比例系数 可设定，或者直接设定调压脉冲宽度和周期。
图2-11 电压调节程序示意框图
三、合闸命令（导前时间脉冲Ulead.t）的发出
图2-12 导前时间脉冲Ulead.t波形
1、同期电压间的相角差测量
图2-13 相角差φ的测量框图
图2-14 相角差φ测量波形分析 （a）原始波形；（b）削波限幅后的方波；（c）矩形波
第四节 自动准同步 装置的工作原理
第四节 自动准同步装置的工作原理 一、频差大小及频差方向测量
1、频率的测量
图2-7 （a）频率测量框图
图2-7 （b）频率测量波形分析
设可编程定时计数器的计时脉冲频率为fc， 则交流电压的周期
T 1 N fc
交流电压频率为
f fc N
2、频率差的大小检测
当 fG fS fset 时 说明频率差已经满足要求；
当 fG fS fset 时 说明频率差不满足要求，从而检 查出频率差大小。
3、频率差的方向测量
4、关于调速脉冲
自动准同期装置发调速脉冲时，脉冲宽度应与频 差成正比。为了适应不同机组的调速器特性，比 例系数可设定，或者直接设定调速脉冲宽度和周 期。
图2-8 自动准同期装置构成的闭环自动调频系统
2）交流采样法：交流采样不用把交流电压信 号转换成直流量，而是直接对交流电压信号 进行采样，采样值经A/D转换接口送入CPU， CPU对这些采样值进行处理得到交流电压的 有效值。
2、电压差的大小检测和方向控制
3、关于调压脉冲
发电机在同期并列过程中，压差越限时应即时发 出调压脉冲，自动准同期装置发调压脉冲时，脉冲 宽度应与压差成正比。
t2
lead
1 d 2D
6 dt2
t3
lead
由于两相邻计算点间的ωD变化很小，因此△ωD一 般可经若干计算点后才计算一次，所以有：
dD D Di D(in)
dt t
2 s n
将取得的实时的相角差与式计算出的导前合闸角 φlead进行比较
2 i lead 计算允许误差
2、导前时间脉冲Ulead.t（合闸命令）的形成条件 （1）不论频差方向如何，导前时间脉冲Ulead.t应 在180°＜φ＜360°区间内形成。
（2）在相角差φ的限值区间内形成，即φ≤φset ； （3）压差满足要求； （4）频差满足要求；
3、断路器合闸时间测量
测量并列断路器合闸时间的方法： 1、并列断路器在停电检修状态下测量总的合闸时 间。 2、带电测量并列断路器总的合闸时间。