電力系統(tǒng)自動(dòng)化同期部分ppt課件

1、1,電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2,電力系統(tǒng)中斷路器的控制,正常運(yùn)行時(shí)的斷路器控制：包括發(fā)電機(jī)組并列和解列，輸電線路、變壓器、母線、并聯(lián)電容器和并聯(lián)電抗器等設(shè)備投入和切除等電力系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)的斷路器控制：解列系統(tǒng)重新并列等電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的斷路器控制：低頻減載、系統(tǒng)解列、自動(dòng)切機(jī)等,3,同期部分主要內(nèi)容,理解兩種并列方法—準(zhǔn)同期并列與自同期并列。理解滑差電壓的性質(zhì)，掌握準(zhǔn)同期并列條件分析方法、準(zhǔn)同期并列的整定計(jì)算。掌握自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理。

2、理解自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的基本構(gòu)成，包括滑差檢測、合閘部分的工作原理及作用。理解獲得恒定越前時(shí)間的方法及典型電路。理解均頻、均壓部分的作用及工作原理。,4,6.1 電力系統(tǒng)并列概述,發(fā)電機(jī)并列：將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)連接的斷路器閉合使發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的操作系統(tǒng)并列：將連接兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上的斷路器閉合使兩個(gè)分開的系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的操作,5,6.1.1 對(duì)并列的基本要求,沖擊電流不超過允許值，且盡可能?。_擊電流：并列斷路器合閘時(shí)通過斷路器

3、主觸頭地電流）并列后應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行（同步運(yùn)行：系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)組以相同的電氣角速度旋轉(zhuǎn)）簡記為：沖擊電流小，拉入同步快,6,6.1.2 發(fā)電機(jī)并列方式,自同期并列 將未勵(lì)磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，并同時(shí)給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)機(jī)力矩、同步力矩等作用下把發(fā)電機(jī)拖入同步，完成并列操作。缺點(diǎn)：沖擊電流大、對(duì)電力系統(tǒng)擾動(dòng)大，不僅會(huì)引起頻率振蕩，而且會(huì)在自同期并列的機(jī)組附近造成電壓瞬時(shí)下降。優(yōu)點(diǎn)：操作簡單、并列迅速、易于

4、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。應(yīng)用場合：電力系統(tǒng)事故、頻率降低時(shí)發(fā)電機(jī)組的快速啟動(dòng)。,7,6.1.2 發(fā)電機(jī)并列方式,準(zhǔn)同期并列 發(fā)電機(jī)在并列合閘前已勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率、電壓相角、電壓大小分別和并列點(diǎn)處系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓相角、電壓大小滿足并列條件時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。優(yōu)點(diǎn)：沖擊電流小，進(jìn)入同步快。缺點(diǎn)：操作復(fù)雜、并列時(shí)間稍長。適用場合：系統(tǒng)并列和發(fā)電機(jī)并列。,8,6.1.3 準(zhǔn)同期并列,(c)準(zhǔn)同期并列等值電路圖,準(zhǔn)同期并

5、列電路,9,6.1.3 準(zhǔn)同期并列,準(zhǔn)同期并列的理性條件： 電力系統(tǒng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓可表示為,10,6.1.3.1準(zhǔn)同期并列的理想條件,準(zhǔn)同期并列的理想條件是：待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等，即頻率差為零， Δf = 0待并發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓幅值相等，即電壓差為零， ΔU = 0待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓在主觸頭閉合瞬間的相角差為零， Δδ = 0,11,6.1.3.1準(zhǔn)同期并列的理想條件,理想條件難以實(shí)現(xiàn)的原因?qū)嶋H中能

6、夠做到的比較理想的條件：電壓幅值差為零；合閘瞬間電壓相角差為零；頻率差不為零,12,6.1.3.1準(zhǔn)同期并列的理想條件,滑差：兩電壓矢量之間的相對(duì)電角速度稱為滑差角速度（簡稱滑差）,13,6.1.3.1準(zhǔn)同期并列的理想條件,滑差電壓：斷路器兩側(cè)的電壓差，即待并發(fā)電機(jī)電壓減去系統(tǒng)電壓即為滑差電壓,,若只存在頻率差且初相角為零，則,14,滑差電壓特性,15,滑差電壓（正弦脈動(dòng)電壓）的性質(zhì)：,滑差電壓是一個(gè)頻率接近工頻、振幅作正弦脈動(dòng)變化的電

7、壓?；铍妷悍底钚√幏从沉穗妷悍挡畹拇笮』铍妷旱拿}動(dòng)周期反映了頻差的大小( fS=1／Ts)滑差電壓的幅值反映了相角差的變化,因此，滑差電壓中包含了準(zhǔn)同期并列所需的三種信息,16,6.1.3.2 準(zhǔn)同期并列條件分析,１．ΔU ≠ 0 對(duì)并列的影響（Δf = 0，Δδ = 0）,,,,?g,?s,Δ?,,,Φ,ΔU= Ug－ U沖擊電流周期分量有效值：Ich = ΔU ／（ Xd”＋ X）,?ch,Ich 在 d 軸方

8、向，故用 Xd”沖擊電流瞬時(shí)最大值：,?ch 無功沖擊電流,,17,１．ΔU ≠ 0 對(duì)并列的影響（續(xù)）沖擊電流 ich 瞬時(shí)值波形圖,瞬時(shí)最大值,,,非周期分量,非周期分量對(duì)沖擊電流的影響用沖擊系數(shù) Kch 表示。 Kch≈１.８—１.９,6.1.3.2 準(zhǔn)同期并列條件分析,18,２．Δδ ≠ 0 對(duì)并列的影響（ ΔU ＝ 0 ，Δf = 0）,沖擊電流周期分量有效值: Ich = ΔU ／（ Xq”＋ X）,沖擊電

9、流瞬時(shí)最大值:,,Δδ 較小時(shí),Ich 主要是有功沖擊電流,,！,6.1.3.2 準(zhǔn)同期并列條件分析,19,３．Δf ≠ 0對(duì)并列的影響（ ΔU = 0）,?s,,并列前,并列后,0,0,電動(dòng)機(jī),發(fā)電機(jī),,,6.1.3.2 準(zhǔn)同期并列條件分析,20,３．Δf ≠ 0對(duì)并列的影響（ 續(xù)）,如果機(jī)組并網(wǎng)前頻差太大，就有可能出現(xiàn)在功角δ 達(dá)到 180o 時(shí)，ωs 還沒有降到零，機(jī)組會(huì)運(yùn)行到 δ 大于180o 的區(qū)域，從系統(tǒng)吸取有功功率而

10、加速，于是機(jī)組就失去了穩(wěn)定。,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，轉(zhuǎn)子中存儲(chǔ)的動(dòng)能為：,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，若能拉入同步運(yùn)行，則轉(zhuǎn)子中存儲(chǔ)的動(dòng)能為：,設(shè)機(jī)組機(jī)械角速度為 Ωg ，系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)速為Ω,這就是說，在機(jī)組被拉入同步的過程中把一部分動(dòng)能（ΔW）送到電力系統(tǒng)中。由于機(jī)組有慣性，這個(gè)能量交換過程將伴隨著機(jī)組轉(zhuǎn)速搖擺（振蕩）進(jìn)行,兩者之差 ：,6.1.3.2 準(zhǔn)同期并列條件分析,21,6.2 自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的原理 1,6.2.1 恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列恒定越

11、前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的基本原理,目標(biāo)：在相角差為０時(shí)，使斷路器主觸頭閉合。,斷路器合閘時(shí)間：斷路器從接到合閘信號(hào)到主觸頭閉合的延遲時(shí)間。,為此，需要一個(gè)提前量 ——恒定越前時(shí)間。,恒定：不受頻率差、電壓差的 影響，只取決于設(shè)定值。越前：在相角差為０之前。,22,6 .2自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理 2,6.2.2 準(zhǔn)同期并列的整定計(jì)算,1. 恒定越前時(shí)間的整定計(jì)算：,2. 允許電壓差 的整定計(jì)

12、算：,由： Ich = ΔU ／（ Xd”＋ X）可得 ： ΔUy = Ich y *（ Xd”＋ X）,t yq = t DL + t c,允許電壓差和允許滑差（頻差） 是根據(jù)允許的沖擊電流 Ich y 決定的。,通常 ΔUy≈（５—１５）％ Uge,t DL ：斷路器合閘時(shí)間。 t c ：并列裝置動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間,23,6.2自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理 3,3. 允許滑差（頻差） ωsy 的整定計(jì)算

13、,考慮到并列裝置的誤差時(shí)間ΔtC ，在計(jì)算出或得到允許的合閘誤差角Δδ y 后，可得：ωs y = Δδ y／（ ΔtDL ＋ Δtc ）,t DL 是多次測量取平均值得到的。 因此存在斷路器合閘誤差時(shí)間±Δt DL 。,Δδ y 根據(jù)允許沖擊電流，由式（6-6）反解得到。 P238 （6—14）,由此引起的合閘誤差角為： Δδ= ±ωs*ΔtDL,為限制 Δδ 必須限制ωs,24,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 1

14、,理解自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的基本構(gòu)成原理理解合閘控制部分的作用及工作原理了解均頻、均壓部分的作用及工作原理了解微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的主要特點(diǎn),25,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 2,26,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 3,一、線性整步電壓名詞解釋：整步電壓——對(duì)滑差電壓處理后用來檢測同期條件的電壓。正弦整步電壓——整步電壓的大小與相角差為正弦關(guān)系。線性整步電壓——整步電壓的大小與相角差為線性關(guān)系。,27,,28,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 4,二

15、、恒定越前時(shí)間形成的原理,29,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 5,三、頻差檢測原理 給定一個(gè)角度，檢測走過這個(gè)角度所用時(shí)間的大小,30,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 6,四、電壓差檢測原理 將斷路器兩端電壓整流后反極性相連,31,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 7,五、合閘邏輯控制,32,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 8,33,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 9,六、均頻控制單元,34,35,6.3 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置 10,七、均壓控制單元,36,6.4

16、微機(jī)型準(zhǔn)同期裝置,37,角差脈沖形成原理示意圖,38,角差產(chǎn)生原理示意圖,39,角差波形圖,40,微分預(yù)報(bào)法,41,積分預(yù)報(bào)法,42,微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置合閘程序流程圖,43,微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置均頻程序流程圖,44,實(shí)際系統(tǒng)同期點(diǎn)選擇原則,在發(fā)電廠中，每一個(gè)有可能進(jìn)行并列操作的斷路器都是電廠的同期點(diǎn)，每個(gè)發(fā)電機(jī)的斷路器都是同期點(diǎn)，因?yàn)楦靼l(fā)電機(jī)的并列操作，都在各自的斷路器上進(jìn)行。母線聯(lián)絡(luò)斷路器也都是同期點(diǎn)，它對(duì)于同一母線上的所有發(fā)電單元都是

17、后備同期點(diǎn)。當(dāng)變壓器檢修完畢投入運(yùn)行時(shí)，可以在變壓器低壓側(cè)斷路器上進(jìn)行并列操作。三繞組變壓器的三側(cè)都有同期點(diǎn)，這是為了減少并列運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的母線倒閘操作，保證迅速可靠地恢復(fù)供電。110kV以上線路，當(dāng)設(shè)有旁路母線時(shí)，在線路主斷路器因故退出工作的情況下，也可利用旁路母線斷路器進(jìn)行并列操作，而母線分段斷路器一般不作為同期點(diǎn)，因?yàn)榈蛪簜?cè)母線解列時(shí)，高壓側(cè)是連接的，沒有設(shè)同期點(diǎn)的必要。,45,實(shí)際系統(tǒng)典型同期點(diǎn)設(shè)置舉例,46,47,,48,基