自动准同期装置及自动并列实验-说明(华北电力大学)
自动准同期装置及自动并列实验2016
地点：教一楼135
（电力系统自动化课程实验）
1、实验目的与要求
（1）增强对自动准同期装置工作原理与作用的认识。
（2）观察测量并记录实验装置滑差电压波形、线形整步电压波形。
（3）利用实验装置与设备完成“发电机自动准同期并列实验”。
2、实验过程与内容：（实验指导书第16、17、18、30、31、32页）
（1）实验指导书第16、17、18页“2.1 利用滑差电压观察准同期条件实验”；观察记录滑差电压波形，分析体会频差f s、压差△U对滑差电压Us包络线波形的影响，Us包络线波形中包含哪些准同期并列所需要的信息。
（2）实验指导书第30-32页“3.1 基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验”，断电状态下完成实验接线，装置投运，完成“假”并列实验及自动准同期并列实验，了解自动准同期并列条件及并列操作过程。
3、注意事项及实验报告要求
（1）对实验中的现象要细心观察、认真记录实验数据与波形。
（2）遵守实验纪律，爱护仪器设备，断电接线，规范操作，注意人身安全及设备安全。
（3）认真撰写实验报告。
报告内容应包括实验名称、实验项目、所用仪器设备、实验步骤、实验数据与波形、实验分析与问题讨论等内容。
4、思考问题
（1）同步发电机并列有哪些要求？
（2）准同期并列的理想条件是什么？
（3）什么是“恒定越前时间”？
（4）滑差电压（正弦脉动电压）包含两个待并系统哪些信息？线形整步电压（三角波）反映两个待并系统哪些信息？。
自动准同期装置及自动并列实验-说明(华北电力大学)
自动准同期装置及自动并列实验2016
地点：教一楼135
（电力系统自动化课程实验）
1、实验目的与要求
（1）增强对自动准同期装置工作原理与作用的认识。
（2）观察测量并记录实验装置滑差电压波形、线形整步电压波形。
（3）利用实验装置与设备完成“发电机自动准同期并列实验”。
2、实验过程与内容：（实验指导书第16、17、18、30、31、32页）
（1）实验指导书第16、17、18页“2.1 利用滑差电压观察准同期条件实验”；观察记录滑差电压波形，分析体会频差f s、压差△U对滑差电压Us包络线波形的影响，Us包络线波形中包含哪些准同期并列所需要的信息。
（2）实验指导书第30-32页“3.1 基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验”，断电状态下完成实验接线，装置投运，完成“假”并列实验及自动准同期并列实验，了解自动准同期并列条件及并列操作过程。
3、注意事项及实验报告要求
（1）对实验中的现象要细心观察、认真记录实验数据与波形。
（2）遵守实验纪律，爱护仪器设备，断电接线，规范操作，注意人身安全及设备安全。
（3）认真撰写实验报告。
报告内容应包括实验名称、实验项目、所用仪器设备、实验步骤、实验数据与波形、实验分析与问题讨论等内容。
4、思考问题
（1）同步发电机并列有哪些要求？
（2）准同期并列的理想条件是什么？
（3）什么是“恒定越前时间”？
（4）滑差电压（正弦脉动电压）包含两个待并系统哪些信息？线形整步电压（三角波）反映两个待并系统哪些信息？。
发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析
发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析8月24日3：13运转人员准备发电机采用D-AVR自动升压，发电机自动准同期并列，当操作执行第26步在DCS上将“ASS START/STOP”按钮选择在“ON”位置和第27步在DCS上将“CONFIRM”按钮选择“ON”位置，即将发电机自动准同期装置投入后，自动准同期装置开始自动检同期，经过一段时间后，自动准同期装置发出告警信号，装置闭锁，发电机自动准同期并网失败。
5：10发电机采用D-AVR自动升压，发电机手动准同期并列成功。
原因初步分析发电机自动准同期装置发出的告警信号为“滑差太小”。
根据发电机自动准同期装置内部特性，当发电机与系统之间滑差<0.02Hz、时间大于30秒后，装置将发出闭锁，本次同期并网失败告警。
根据特性，当发电机的频率与系统的频率不一致时，装置将自动向DEH发出增速或减速信号，发出的信号脉冲宽度与发电机与系统频差大小相反，即发电机与系统频差越大，增、减速信号脉冲宽度越宽，相反，发电机与系统频差越小，增、减速信号脉冲宽度越小。
而DEH接受的最小信号宽度为200ms,即当发电机与系统频差小于一定值以后，自动准同期装置向DEH发出的最小信号宽度将小于DEH接受的最小信号宽度,使汽轮机不能增、减转速，最终使发电机自动同期失败。
防范措施发电机并列前，使发电机的频率/转速稍高于系统的频率/转速，使发电机与系统之间的滑差大于0.02Hz（1.2rpm），以保证自动同期装置对DEH的正常调节。
减小DEH的最小脉冲信号接受宽度，或增加自动同期装置向DEH 发出的最小增速或减速信号脉冲宽度。
(9月2日自动同期装置厂家已将DEH脉冲增加至220ms)（9月5日发电机自动同期并网良好）以上分析仅是对本次发电机自动准同期并网失败情况的分析，由于发电机总启动期间未对发电机自动准同期、发电机程序并网回路进行假并列试验，建议接机之前找一合适机会对上述回路进行试验。
电力系统自动装置实验报告
电力系统自动装置原理实验报告班级：姓名：学号：指导老师：实验一发电机自动准同期装置实验一、实验目的1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2、掌握微机准同期控制装置及模拟式综合整步表的基本使用方法；3、熟悉同步发电机准同期并列过程；4、学会观察、分析有关实验波形。
二、实验基本原理（一）控制发电机运行的三个主要自动装置同步发电机从静止过渡到并网发电状态，一般要经历以下几个主要阶段：（1）起动机组，使机组转速从零上升到额定转速；（2）起励建压，使机端电压从残压升到额定电压；（3）合出口断路器，将同步发电机无扰地投入电力系统并列运行；（4）输出功率，将有功功率和无功功率输出增加到预定值。
上述过程的控制，至少涉及3个自动装置，即调速器、励磁调节器和准同期控制器。
它们分别用于调节机组转速/功率、控制同步发电机机端电压/无功功率和实现无扰动合闸并网。
（二）准同期并列的基本原理将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。
准同期并列要满足以下四个条件：（1）发电机电压相序与系统电压相序相同；（2）发电机电压与并列点系统电压相等；（3）发电机的频率与系统的频率基本相等；（4）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。
具体的准同期并列的过程如下：先将待并发电机组先后升至额定转速和额定电压，然后通过调整待并机组的电压和转速，使电压幅值和频率条件满足，再根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，使出口断路器合上的时候相位差尽可能小。
这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。
自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。
准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压、均频控制脉冲。
当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。
电力系统自动化第2讲 同步发电机的自动准同期并列
North China Electric Power University
第三章 同步发电机的自动准同期并列
2023/10/16
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.
North China Electric Power University page2
检测的信息主要取自并列断路器QF两侧的电压，而
且主要是对脉动电压
U
进行检测并提取信息。
S
2023/10/16 North China Electric Power University page18
1 脉动电压— QF两侧电压相量幅值相等
（1）QF两侧电压相量幅值相等 j U X
可以得到脉动电压：
Sy
0.2 2 f N
100
0.2 rad / S
TS
2 Sy
10S
测量 TS 的值可以检测出发电机组与电网之间滑差
角频率的大小，即频率差的大小。
2023/10/16 North China Electric Power University page23
2 脉动电压—并列检测合闸相角差
同步发电机并列的同步过程分析
发电机发出 功率
发电机吸收 功率
2023/10/16 North China Electric Power University page15
自同期并列
自周期并列就是将一台未加励磁电流的发电机组升速
到接近于电网频率，滑差角频率不超过允许值，而且， 在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并 列断路器QF,接着立刻合上励磁开关，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 并列发电机拉入同步状态。
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。
华北电力大学_电力系统自动化_教学大纲
《电力系统自动化》课程教学大纲课程名称：电力系统自动化一、课程性质、目的和任务本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业课，主要讲述电力系统中几类主要的电气自动装置的基本原理及其在电力系统运行中的作用，以及电力系统调度自动化方面的一些基本情况。
目的是使毕业生在从事电力系统的设计、运行工作时对电力系统自动化具有必要的基本知识。
二、教学基本要求1．掌握电力系统中几类主要的电气自动装置的基本原理及其在电力系统运行中的作用。
通过对自动装置基本环节的学习，对具体的自动装置应具有一定的分析能力。
2．了解电力系统调度自动化的过程和目前的基本情况。
3. 了解自动装置整定计算和实验调整的一般方法三、教学内容及要求1．绪论了解电力系统自动化对安全、经济、优质运行的作用。
了解电力系统自动化的基本内容。
了解电力系统的运行状态与调度控制。
了解本课程的目的任务及学习方法。
2．电力系统频率和有功功率的自动控制理解电力系统频率和有功功率控制的重要性，掌握电力系统负荷的调节效应。
理解调速器的基本工作原理、调速系统的静态调节特性、一次调整和二次调整。
掌握频率调差系数、并联机组间有功功率的分配。
了解电力系统频率的调节方法、自动发电控制（AGC）原理。
3．电力系统电压和无功功率的自动控制了解电力系统电压和无功功率控制的必要性，理解励磁控制系统的主要任务及对励磁控制系统的基本要求。
了解励磁控制系统的构成、励磁方式分类。
了解起励、灭励、强励、强减。
掌握励磁调节器基本构成，包括测量比较单元、综合放大单元、可控整流电路、移相触发单元的基本工作原理及典型电路；掌握励磁调节器的静态工作特性、励磁控制系统的静态调节特性、电压调差系数，调差装置。
4．同步发电机的并列操作了解并列操作及其重要性。
理解两种并列方法——准同期并列与自同期并列。
理解滑差电压的性质，掌握准同期并列条件分析方法、准同期并列的整定计算。
掌握自动准同期并列的基本原理。
理解自动准同期装置的基本构成，包括滑差检测、合闸部分的工作原理及作用。
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。
电力系统自动化-实验一 自动准同期并网实验
实验一自动准同期并网实验1.本次实验的目的和要求1）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。
2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。
3）熟悉同步发电机准同期并列过程。
2.实践内容或原理自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。
微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。
微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。
此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小的数值，更有利于平稳地进行并列。
图1 自动准同期并列装置的原理框图3.需用的仪器、试剂或材料等THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台4.实践步骤或环节选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。
微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。
1）发电机组起励建压，使n=1480rpm；U g=400V。
（操作步骤见第一章）2）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。
如果不符，则进行相关修改。
然后，修改准同期装置中的整定项：“自动调频”：投入；“自动调压”：投入。
“自动合闸”：投入。
3）在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。
⑴微机准同期装置的其他整定项（导前时间整定、允许频差、允许压差）分别按表1，2，3修改。
电力系统自动化：6.3 自动准同期装置
有：
yq=ωsy ·tyq= ωs ·t
t / tyq = ωsy /ωs
若： t < tyq ，有ωs > ωsy；
t = tyq ，有ωsy =ωs；
2022/9/6 t > tyq ，有ωs < ωsy.
11
1. 频差大小检测
yq1yq
yq2 yq
t1 t 2022/9/6yq
t2 tyq
恒定越前相角电路
u uG uX UG sin(Gt 1) U X sin(X t 2 )
若只存在频率差且初相角为零，则
Δu
=
2UG sin(
ωG
- ωS 2
t)cos(
ωG
+ ωS 2
t)
相角差为 0 U zb
2022/9/6
(st)
U zbs 2UG sin 2 4
线性整步电压
2022/9/6
U zb
2022/9/6
25
2022/9/6
26
2022/9/6
27
6.4 微机型准同期装置
2022/9/6
28
角差脉冲形成原理示意图
2022/9/6
29
角
差
脉
冲
形
成
原
理
示
意
图 2022/9/6
30
角差产生原理示意图
2022/9/6
31
角差波形图
2022/9/6
32
微分预报法
假设角差变化是匀速的，有
2022/9/6
20
六、均压控制单元
2022/9/6
21
六、均压控制单元
电压差测量电路
实验1复杂电力系统发电机组并列运行实验
实验1 复杂电力系统发电机组并列运行实验一、实验目的1、熟悉发电机各种自动调节装置功能和操作方法。
2、发电机组的起动和运行控制过程和操作方法。
3、熟悉多台发电机组并入区域电力网络运行过程和操作方法。
二、原理说明在本实验平台上，要完成电力系统监控实验平台的相关实验，首先必须熟悉多台发电机组启动后，通过电力系统监控实验台上的电力网络结构，完成多台发电机组与无穷大系统的同期并列运行，因此本实验中通过1#、4#、5#机组与无穷大系统的并网运行，了解多机并网的整个过程。
三、实验内容与步骤本实验电力网络结构如图3-1所示。
图3-1 复杂电力系统发电机组并列运行1、无穷大系统的调整以及电力网的组建1）逆时针调整自耦调压器把手至最小，投入“操作电源”之后，投入“无穷大系统电源”，合闸QF19，接通8#母线，再合闸QF18，顺时针调整自耦调压器把手至400V。
联络变压器的分接头选择为UN。
2）依次合闸QF1→QF14→QF10→QF15→QF7，观察1#、4#和5#母线电压为400V左右。
2、各发电机组的启动和同期运行分别起动1#、4#、5#发电机组，控制方式：微机励磁，他励，恒压控制方式，组网运行，n=1500rpm,UG=400V。
此时，通过1#发电厂的自动准同期装置，将1#发电厂并入无穷大系统，1#发电机组并网后，手动调节微机调速装置和微机励磁装置，发出一定的有功功率和无功功率。
然后按同样操作，依次完成4#、5#发电机组的并网运行，发出一定的功率。
3、各发电机组的解列和停机手动调节1#发电厂发出的有功功率和无功功率为0，按下监控实验台的QF G1“分闸”按钮，完成1#发电厂与系统的解列操作，然后进行1#发电机组的停机操作。
然后按同样操作，依次完成4#、5#发电机组的解列和停机操作。
四、实验报告1、记录发电机组同期并网过程中，操作步骤。
2、记录发电机组解列的顺序，操作步骤。
五、注意事项1、电力网的组建时，必须确定各母线电压正常，否则要停电查看是否无穷大电源接线的可靠性。