(完整版)华电电力系统自动化第2讲_自动并列精品文档
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实际并列条件之二——合闸相角差
并列时的电气状态：
fG fX UG UX e 0
计算得到冲击电流最大瞬时值：
ihmax2.5XU 5q X
•2sine
2
e
U X 电网电压的有效值
X q 发电机交轴次暂态电抗
U G
I h
U S
U X
•冲击电流主要为有功电流分量。
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North China Electric Power University
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同步发电机并列需遵循的基本原则
1、并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时 最大值一般不超过1-2倍的额定电流。
2、发电机并入电网后，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。
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实际并列条件之一——电压幅值差
并列时的电气状态：
fG fX e 0 UG UX
可以计算得到冲击电流最大瞬
时值：
ih ma x1.82U XG d U X2.5 XU d 5S Ih
U X
U G
U G U X 发电机电压、电网电压的有效值
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第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念)
同步并列和准同期的基本概念 同步发电机并列的基本原则 准同期并列理想条件 偏离理想条件三种情况下的后果 自同期并列
二、准同期并列的基本原理 三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
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X d
发电机直轴次暂态电抗
•冲击电流主要为无功电流分量。
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实际并列条件之一——电压幅值差
•冲击电流的电动力对发电机组的绕组产生影响，而定子 绕组端部机械强度最弱，需特别注意对其造成的危害。
•并列操作是正常操作，冲击电流最大瞬时值限制在1-2 倍的额定电流以下。
3、相角差为零 e 0
此时，合闸冲击电流为零，并列后发电机可以立即与电网同步运 行，不会出现扰动现象。
实际上，待并发电机组调节系统很难实现理想条件；在实际 的操作中也没有这样的苛求。只要合闸冲击电流小，不危及电 气设备，合闸后机组迅速进入同步运行，对电网影响小，不致 于引起任何不良后果即可。
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•最理想的情况就是 U S
的值为零，此时，QF
合闸冲击电流为零。
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同步发电机并列的理想条件
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、频率相等 G X 或 fG fX
2、电压幅值相等 UG UX
•为了保证机组的安全，我国规定电压差并列冲击电流不 允许超过机端短路电流的1/20~1/10。据此，得到同期并
列的一个条件：电压差Us不能超过额定电压的 5%~10%.
•现在的一些大型发电机组规定电压差不超过1%,以尽量避免无功 冲击电流
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流值的1/10
10sine 10sine 1
Xq
Xd Xd
可以得到最大允许并列误差角：
e m a sxie n 0 .1 r a 5 .7 d o3
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实际并列条件之三——频率差
并列时的电气状态：
第二讲 同步发电机的自动并列
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肖仕武
Office:J5B309 Tel:80794899
第二章 同步发电机的自动并列
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重点讲解发电机同步准同期 并列的自动化原理. 这是将同 步发电机投入电网进行并列运 行以组成电力系统的基本步骤.
j
U X
UG UX e 0 fG fX
X
U S
断路器QF两侧的电压差为脉动
电压：
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实际并列条件之二——合闸相角差
•在有相角差的情况下合闸后，发电机与电网间立刻进行 有功功率的交换，使得发电机组的联轴受到冲击，这对 于发电机组和电网均产生不利影响，为了保证机组安全， 一般将有功冲击电流限制在较小的范围内。
例如：一般规定，汽轮发电机组不允许因相角差产生的
冲击电流值为发电机空载时突然发生机端短路的冲击电
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同 步 发 电 机 的 并 列 方 法
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同步发电机的并列方法
准同期并列
在电力系统正常运行的情况下，一般采 用准同期并列方法将发电机组投入运行。
自同期并列
只有当电力系统发生故障时，为了迅速 投入水轮发电机组，过去曾采用自同期 并列方法。
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一、同步并列与准同期
发电机投入电力系统参加并 列运行的操作称为“并列操 作”。
同步发电机的并列操作称为 “同期”。以近于同步运行 条件进行的并列操作称为 “准同期”。
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并 发电厂将一台发电机组用 列 准同期方式并入电厂母线。 操 将电力系统的两部分用准 作 同期的方式进行并列。
由于微机型数字式自动并列方法已经趋 于成熟，现在也用准同期并列方法投运 水轮发电机组。
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同步发电机并列的理想情况
发电机端电压为 U G 电网电压为U X
两者之间的相量差为
U S U GU X
•当电网参数一定时，
冲击电流就取决于合 闸瞬间 U S 的值
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第二章 同步发电机的自动并列
一、概述(同步并列和准同期概念) 二、准同期并列的基本原理 三、自动并列装置的工作原理 四、微机并列装置
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电力系统自动化习题及答案
第一章发电机的自动并列习题1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网效果上有何特点？分类:准同期,自同期程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。
自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。
特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影响最小自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收无功，导致系统电压短时下降。
2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是多少？理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：UG=UX 电压差Us不能超过额定电压的5%-10%频率相等：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5%相角相等：δe=0（δG=δX）相位差接近，误差不大于5°3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别有何影响？幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。
频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。
这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。
它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。
频率差大时，无法拉入同步。
4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。
书上第13页，图1-12组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成作用：整形电路：是将Ug和Ux的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列方波，其幅值与Ug和Ux无关。
相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。
滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电压Us和&e的线性相关，采用滤波器使波形平滑7、简述合闸条件的计算过程。
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2章
二、准同期并列装置
UX
并列 断路器
TVX TVG
频率差 控制单元 电压差 控制单元 升压 降压 合闸信号 控制单元 合闸 来自厂用电
UG G
电源
增速 减速
1. 控制单元
（1）频差控制单元。它的任务是检测 U G 与 U X 间的 滑差角速度 S ，且调节发电机转速，使发电机电 压的频率接近于系统频率。 （2）电压控制单元。它的功能是检测 U G 与 U X 间的 电压差，且调节发电机电压 U G 使它与 U X 间的电压 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 的频率和电压都满足并列条件，合闸控制单元就选择 合适的时机，即在相角差等于零的时刻，提前一个 “恒定越前时间”发出合闸信号。
2. 自动化程度分类
（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
UX
UG US
I
'' h
2E
'' q
''
冲击电流主要为 有功电流分量
(三) 频率不相等
并列时： UG=UX； fG≠fX
(a)
相量图
图2-3
(b)
脉动电压
TS 波形图
1. 脉动电压
uS U mG sin(G t 1 ) U mX sin( X t 2 ) 设初始角1 2 =0，则
a
由相敏、
TB1
a
S -6V
积分和双
T型滤波 器组成
u
* x TB2
*
ux1
电力系统自动化完整版
1.同步发电机组并列时遵循的原则：（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。
2.同步发电机的并列方法：准同期并列，自同期并列。
设待并发电机组G已经加上了励磁电流，其端电压为UG，调节待并发电机组UG的状态参数使之符合并列条件并将发电机并入系统的操作，成为准同期并列。
3.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。
4.自同期并列：未加励磁电流的发电机组5.脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息，即电压幅值差、频率差和合闸相角差。
但是，在实际装置中却不能利用它检测并列条件，原因是它的幅值与发电机电压及系统电压有关。
6.励磁自动控制系统是由励磁调节器，励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
7.同步发电机励磁控制系统的任务：（1）电压控制（2）控制无功功率的分配（3）提高同步发电机并联运行的稳定性。
8.为了便于研究，电力系统的稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。
静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力。
暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后，能否过渡到一个新的稳定运行状态或者恢复到原来运行状态的能力。
9.对励磁系统的基本要求：（一）对励磁调节器的要求：○1具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化；○2系统正常运行时，励磁调节器应能反应发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平；○3励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；○4对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区；○5励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件。
（二）对励磁功率单元要求：○1要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量；○2具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。
电力系统自动化 第一章发电机自动并列
Automation of Power System
杭州电子科技大学 自动化学院
第1章 同步发电机的自动并列
第一节 概述
=======基本知识点=======
发电机模型 并列的基本概念 准同期并列
一、发电机模型
Xd IG
G
Eq
UG
jI G xd
jI P xd
Step 2：ωsy的计算
Step 3：如果ωs≤ωsy继续Step 4；否则调整G来改变 ωG，ωs=ωG-ωX Step 4：δe的计算： δe=tYJ•ωs Step5：δe≤δey合闸；否则调整G来改变ωG，从而δe
四、准同期并列装置
1全自动准同期并列 （1）频差控制单元：调节发电机转速，从而改 变频差； （2）压差控制单元：调节发电机励磁，从而改 变压差； （3）合闸信号控制单元：选择合适合闸时间
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
（3）UG=UX，fG=fX，δe≠0
如果δ很大，Iim很大，其有功分量电流在 发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机。 同步并列操作允许的合闸相位差不应超过去 5°。
A.输入通道 并列装置在现场工作输入信息有：
1）状态量输入。并列点两侧电压互感器二次
侧交流电压信号中提取电压幅值、频率和相角 差等三种信息， 2）并列点数字量。如tad ，ωs.set ， 3）工作状态及复位按钮。
U等， set
B.输出通道 ①发电机转速调节的增速、减速信号； ②调节发电机电压的升压、降压信号； ③并列断路器合闸脉冲控制信号。
电力系统自动化第1章-发电机的自动并列
Us波形图如下：
u
s
u u
x
G
o
u
t
Us
s
2
o
t
TS
(b)
第二节 准同期并列的基本原理
•
•
（二） U G 与 U X 两电压幅值不相等
2
2
此时可求得US的值为： US U X UG - 2UX UG cosS t
当s t 0时，US U G - U X 为两电压幅值差；
当s t 时，US U G U X为两电压幅值和。
条件下，先合并列断路器QF，接着合励磁开关，给转子加励
磁电流，在发电机电势逐步增长的过程中，由电力系统将并
列机组拉入同步运行。
由于自同期并列合闸时发电机尚无励磁，所以在断路器闭
合的瞬间相当于电力系统通过发电机定子绕阻金属性三相短
路，冲击电流较大。
三、自同期并列
2、优点：操作简单，并列迅速，易于实现自动化。
3、并列操作的两种方式
准同期并列（一般采用）
自同期并列（很少采用）
3、并列操作的方式
（1）准同期并列的概念：
发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电
压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小
接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作，这种方
式称为准同期。
KMC
.
UX
K´MC
半自动准同期并列
自动准同期并列
半自动准同期并列
调压：手动
调频：手动
合闸：自动
全自动准同期并列
调压：自动
调频：自动
合闸：自动
第二节
准同期并列的基本原理
三、准同期并列合闸信号的控制
《电力系统自动化》
绪论1.电力系统自动化通过分成那几个层来实现？第一层：直接控制器；第二层：监督功能层；第三层：寻优功能层；第四层：协调功能层；第五层：经营与管理层。
第一章自动并列3.同步发电机并列的原则？（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)发电机组并人电网后，应能迅速进人同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
4.同步发电机并列的两种并列方式？分别说明准同期并列和自同期并列设待并发电机组G已经加上了励磁电流，其端电压为Ug，调节待并发电机组Ug的状态参数使之符合并列条件并将发电机并人系统的操作，称为准同期并列。
自同期并列操作是将台未加励藏电流的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率Ws不超过允许值，且机组的加速度小于某给定值的条件下，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人同步运行。
5.准同期并列的理想条件？若并列时不满足时会有什么影响？电压幅值相等:UG=UX频率相等:fG=fX或wG=wX相角相等:δe=0幅值差:合闸时产生冲击电流,为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。
频率差:因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。
这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。
它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化,使发电机振动。
频率差大时无法拉入同步。
6.如何利用脉动电压检测准同期的条件？1.电压幅值差：电压幅值差|Ug-Ux|为对应于脉动电压Us波形的最小幅值，Usmin =|Ug-UxI,通过对Usmin的测量，就可判断Ug与Ux间的电压幅值差是否超出允许值。
2.频率差：Ug与Ux间的频率差就是脉动电压Us的频率fs,它与滑差角频率Ws 的关系有Ws = 2πfs。
可见Ws反映了顿率差fs的大小。
华北电力大学_ 电力系统自动化ppt
2015年全国联网：
南北以获得联网效益为主，兼顾送电
首先建成三峡电网（华东、华中、四川、重庆） 中部电网：以三峡电站为中心沿长江展开
联网方 案：
北部电网：以华北为中心，与东北、山东联网，开发
黄河上游拉西瓦等水电站，实现与西北联网 南部电网：红水河、澜沧江、乌江流域、贵州煤炭基地
第一节 电力系统的概念和组成
涉及电压、电流
短路计算 对称分量法及序网概念 不对称故障的分析பைடு நூலகம்计算
高压课程 主讲
电力系统故障分析 主讲
机电暂态过程—与动力系统有关(过程最长)
涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行 静稳 暂稳
课程介绍
继保专业的必修课程 主要学习电力系统自动控制的知识
2.电力系统自动化
讲课方式
1、侧重基础
从1988年起连续每年新增投产大中型发电机组超过10000MW。
1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直 流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网。
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程
电力体制改革方案：
1(电监会)+2(电网公司)+5(发电集团)+4(辅业集团)
第一节、电力系统自动化的重要性及其发展历程 单一功能自动化的特点是：
1、继电保护、远动、自动化三者自成体系，分别完成 各自功能 2、对单个电力设备和单一过程用分立的自动装置来 完成自动化的单一功能 3、电力系统中各发电厂和变电站之间的自动装置 没有什么联系。 4、电力系统的统一运行主要靠电力系统调度中心的调 度员根据遥信、遥测传来的信息，加上自己的知识 和经验通过电话或遥控和遥调来指挥。
大区电网调度中心 大型火电厂、 水电厂和核电厂 省调度中心 中型火电厂、 水电厂和核电厂 梯形水电站控制中心 地区调度所 地方火电和水电
电力系统自动化完整课件
电力企业的市场竞争力，满足用户对电能质量和供电可靠性的要求。
电力系统自动化的基本原理
闭环控制原理
通过采集电力系统的实时信息，与设定值进行比较，产生 控制指令对电力系统进行调节，使电力系统的运行状态符 合预期要求。
分层分布式结构原理
将电力系统划分为不同的层次和区域，每个层次和区域都 有相应的自动化装置进行监测和控制，实现分层分布式的 自动化管理。
03
机遇
电力系统自动化的发展也带来了诸多机遇，如提高能源利 用效率、降低运行成本、推动能源转型等。需要积极把握 机遇，推动电力系统自动化的深入发展。
06 电力系统自动化课程总 结与展望
课程重点内容回顾
电力系统自动化的基本概念和原理
包括电力系统的组成、运行方式、控制策略等。
电力系统稳态分析和暂态分析
涉及电力系统的潮流计算、稳定分析、故障处理等。
电力系统自动化装置与系统
包括自动发电控制、自动电压控制、自动频率控制等。
电力系统优化运行与调度
探讨电力系统的经济调度、优化运行等问题。
课程学习成果展示
掌握了电力系统自动化的基本理论和知识，能够理解和 分析电力系统的运行和控制问题。
了解了电力系统自动化装置与系统的原理和应用，能够 参与相关系统的设计和开发工作。
对配电网进行监视、控制和管理的系统，包括数 据采集、处理、显示、报警、控制等功能。
馈线自动化系统（FA）
对配电网馈线进行故障检测、定位、隔离和恢复 的系统，提高供电可靠性和供电质量。
3
配电自动化终端
安装在配电网中的各种终端设备，如馈线终端（ FTU）、配变终端（TTU）等，负责采集数据和 执行控制命令。
新能源并网技术
新能源并网技术是实现新能源接入电力系统的关键。电力系统自动化需要研究和发展先进的并网控制技术，以提高新 能源的利用率和系统的稳定性。
电力系统自动化.ppt
交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间 的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小 和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通 过引出线，即可提供交流电源。
第三章 同步发动机励磁自动控制系统
第一节 励磁自动控制系统
========基本知识点======== 一、同步发电机励磁自动控制系统的组成 二、励磁控制系统的基本任务 三、励磁系统的任务与要求
6、信息就地处理的自动化系统的特点 对电力系统运行的情况作出快速反应，
但由于信息的有限性，不能以全局的角度处 理问题。
一般只能作“事后”处理，而不能做 “事先”处理。 7、信息集中处理的自动化系统（即电网调度 自动化系统）的作用 （2）可以通过设在发电厂、变电站的远方终 端采集电网运行的实时信息，通过信道传输 到设置在调度中心的主站，主站根据收到的 全网信息，对电网的状态进行安全分析、
电力系统自动化
第一章概述 第二章同步发电机的同步并列 第三章同步发动机励磁自动控制系统
第一章 概述
电力系统运行与调度自动化
1、电力系统的构成 由发电厂、输电线路、配电系统及符合组
成，并由调度中心对全系统运行进行统一管理。 2、电力系统调度的基本任务
为保证供电质量和电力系统的可靠性和经 济性，系统的调度控制中心必须及时而准确地 掌握全面的运行情况，随时进行分析，做出正 确的判断和决策，必要时采取相应的措施，及 时处理事故和运行情况，以保证电力系统安全、 经济、可靠运行。
主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流， 建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率 绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。
切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入 机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转 并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体 反向切割励磁磁场）