新聞主題	發(fā)電機(jī)組自動準(zhǔn)同期并列控制原理

 

1．電壓差與調(diào)整

 

發(fā)電機(jī)電壓測量可采用傅里葉算法或半周積分算法計算對應(yīng)電壓有效值，有效值ΔU＝U_G-U_S對應(yīng)的數(shù)字量（ΔU）_D。判別是否滿足合閘條件ΔU≤（ΔU）_set，若滿足，開放合閘脈沖；若不滿足，閉鎖合閘脈沖。

根據(jù)（ΔU）_D的正負(fù)可判別電壓差調(diào)整方向，并發(fā)出調(diào)整信號。若（ΔU）_D＞0判斷為發(fā)電機(jī)電壓Uc高于系統(tǒng)電壓U_S；若（ΔU）_D＜0判斷為發(fā)電機(jī)電壓U_G低于系統(tǒng)電壓Us。

圖1示出了電壓調(diào)節(jié)程序示意框圖。按PID調(diào)節(jié)規(guī)律根據(jù)壓差大小ΔU形成調(diào)壓脈沖寬度t_U，調(diào)壓脈沖經(jīng)開出電路通過繼電器觸點輸出，作用于發(fā)電機(jī)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，改變自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的目標(biāo)電壓，通過自動裝置的調(diào)節(jié)，使壓差快速進(jìn)入設(shè)定范圍。

 

圖1 電壓調(diào)節(jié)程序流程圖

 

2．頻率差與調(diào)整

 

頻率測量用計數(shù)器測量周期的方法測f_G、f_S頻率對應(yīng)的周期T_G、Ts及對應(yīng)計數(shù)值N_G、Ns。判別頻率差Δf＝f_G-fs是否滿足合閘條件。若滿足Δf≤（Δf）_set，開放合閘脈沖；若不滿足，閉鎖合閘脈沖。

根據(jù)其正負(fù)可判別頻差調(diào)整方向，并發(fā)出調(diào)整信號。若N_G≤Ns，判斷為f_G≥fs；若N_G≥Ns，判斷為f_G≤fs。

圖2示出了頻率調(diào)節(jié)程序流程框圖。按PID調(diào)節(jié)規(guī)律根據(jù)頻差大小Δf形成調(diào)頻脈沖寬度t₁，由圖可知，只有在頻差不滿足要求情況下才對發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)頻。當(dāng)頻差滿足要求但頻差甚小（圖中示出的是0.05Hz）時也發(fā)出增速脈沖，以加快并列過程。調(diào)速脈沖經(jīng)開出電路通過繼電器觸點作用于調(diào)速回路實現(xiàn)調(diào)速。

 

頻率調(diào)節(jié)程序流程框圖

 

3．恒定越前時間合閘脈沖

根據(jù)恒定越前時間t_1ead＝t_DC計算理想的導(dǎo)前合閘相角δ_1ead（可以計及δ含有加速度的情況）

 

 

其中                                     

t_DC=t_c+t_QF 

式中 t_1ead——超前于360°點的一個導(dǎo)前合閘相角；

ω_di——滑差角頻率；

t_DC——發(fā)合閘信號到斷路器觸頭閉合所經(jīng)歷時間；

Δω_di/Δt——滑差角加速度。

 

計算點的滑差角速度

 

 

式中δ_i、δ_i-1——分別為計算點i和上一個計算點i-1的角度值；

2t_S——兩計算點的時間間隔。

由于兩相鄰計算點的ω_d變化甚微，因此Δω_di一般可經(jīng)若干計算點后才算一次，所以Δω_di／Δt可表示為

 

 

式中 ω_di、ω_di-n——分別為計算點i和前n個計算點i-n的ω_d計算值。

根據(jù)式（5-46）可以求出最佳的導(dǎo)前合閘相角δ_lead值，該值與本計算點的相角δ按下式進(jìn)行比較，若

| ( 2π - δ_i ) - δ_lead | ≤?................................(5-49)

則立刻發(fā)出合閘命令。

式中 ε——計算允許誤差。

若不符合條件，則不發(fā)合閘命令。如果

| ( 2π - δ_i ) - δ_lead | ＞?................................(5-50)

且                                

 ( 2π - δ_i ) ＞ δ_lead

則繼續(xù)進(jìn)行下一點計算，直到逐漸逼近符合式（5-49）為止。

 

4．準(zhǔn)同期并列合閘控制流程

 

在并列操作中，滿足并列條件后才允許發(fā)出合閘指令，為了防止運(yùn)行的波動性，電壓差、頻率差采用定時中斷約20ms計算一次，因此，并列條件在實時監(jiān)視之中，以確保并列操作的安全性。Δf、ΔU只要有一項越限，程序就不進(jìn)入恒定越前時間發(fā)合閘信號的計算。

設(shè)電壓、頻率都具有自動調(diào)節(jié)功能或其中一項具有自動調(diào)節(jié)功能，如頻率、電壓檢測越限，就由頻差調(diào)整、電壓差調(diào)整按設(shè)定好的調(diào)整系數(shù)和預(yù)定調(diào)節(jié)準(zhǔn)則，輸出調(diào)節(jié)控制信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，促使其滿足并列條件。圖3所示為并列條件檢測、合閘控制流程的原理框圖。

 

圖3 并列條件測試和合閘控制流程圖

 

對于沒有電壓或頻率自動調(diào)節(jié)功能（合環(huán)并網(wǎng)）的并列裝置，則輸出U_G（或f_G）與U_S（或f_S）間差值的顯示信息，供運(yùn)行操作參考，以利于并列條件盡快實現(xiàn)。

如果Δf、ΔU都小于設(shè)定限值，運(yùn)行工況已滿足并列條件，則可捕捉最佳并列合閘時機(jī)，程序流程如圖5-19所示。

首先進(jìn)行當(dāng)前相角差δ的計算，以了解當(dāng)前并列點間脈動電壓U_d的狀況，δ是否處于π～2π區(qū)間。因為恒定越前時間t_lead一般限定在兩相量間相角差逐漸減小區(qū)段。因此，如果δ的值是在0～π之間，則是相角差δ逐漸增大區(qū)間，不能作恒定越前時間t_lead最佳導(dǎo)前相角（δ_lead）計算。

如果δ是在π～2π區(qū)間，則要設(shè)法捕捉到最佳導(dǎo)前相角時刻，發(fā)出合閘指令。如一旦錯過這一時機(jī)，就得等待到下一個脈動周期才能發(fā)出合閘指令，導(dǎo)致合閘延遲，特別是要求快速并網(wǎng)時，能爭取幾秒鐘也可能是對電網(wǎng)的巨大貢獻(xiàn)。式（5-46）為恒定越前時間對應(yīng)最佳導(dǎo)前相角δ_lead的計算式，式中計及了角加速度，即滑差變化率。如果角加速度過大，不僅表明轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，還說明轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動能量較大，合閘后，其暫態(tài)過程嚴(yán)重，甚之失步，所以需設(shè)置限值加以限制，力求并列后能順利進(jìn)入同步運(yùn)行。在加速度小于設(shè)定值條件下，式（5-46）計算得到的δ_lead與當(dāng)前的δ_i作比較，如果式（5-49）成立，則立刻發(fā)合閘脈沖。

如果差值大于e，則進(jìn)行預(yù)測合閘時間差Δt計算，如大于下一個計算點的間隔，則返回，待下一個計算點重新計算。如果Δt小于或等于下一計算點時間，那么就延遲Δt，發(fā)出并列合閘指令，見圖3。由圖可見，導(dǎo)前時間脈沖應(yīng)為180°＜8＜360°，即滿足條件N_i＜N_i-1；角加速度不越限；壓差滿足要求，即｜ΔU｜≤（ΔU）_set；頻差滿足要求，即｜Δf｜≤（Δf）_set的條件下形成。導(dǎo)前時間脈沖就是同期并列的合閘脈沖命令。

 

同步并聯(lián)柜電路圖

 

 

 

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