自动准同期并列装置仿真

A. 电力系统自动装置的作用

电力系统自动装置的作用是防止电力系统失去稳定、避免电力系统发生大面积停电。

电力系统常见的自动装置有：

1、发电机自动励磁-自动调节励磁。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。

2、电源备自投（BZT）---备用电源自动投入。备自投是备用电源自动投入使用装置的简称，应急照明系统就是一个备自投备自投的电源系统。备用电源自动投入使用装置通常采用继电接触器作为蓄电池自投备的控制。当主电源故障，继电接触器控制系统的控制触头自动闭合自动将蓄电池与应急照明电路接通。

3、自动重合-自动判断故障性质，自动合闸。自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。

4、自动准同期---自动调节，实现准同期并列。自动准同期是利用频差检查、压差检查及恒定导前时间的原理，通过时间程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进行综合而成的，它能圆满地完成准同期并列的基本要求简称AS。

5、还有自动抄表，自动报警，自动切换，自动开启，自动点火，自动保护，自动灭火，等等。

(1)自动准同期并列装置仿真扩展阅读：

电力系统中装设的反事故自动装置：

①继电保护装置：其功能是防止系统故障对电气设备的损坏，常用来保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备。按照产生保护作用的原理，继电保护装置分为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。

②系统安全保护装置：用以保证电力系统的安全运行，防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。系统安全保护装置按功能分为4种形式：

一是属于备用设备的自动投入，如备用电源自动投入，输电线路的自动重合闸等；

二是属于控制受电端功率缺额，如低周波自动减负荷装置、低电压自动减负荷装置、机组低频自起动装置等；

三是属于控制送电端功率过剩，如快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置等；

四是属于控制系统振荡失步，如系统振荡自动解列装置、自动并列装置等。

B. 半自动准同期并列过程是怎样的

用准同期法进行并列发电机时，要先将发电机的转速升至额定转速，再加励磁升到额定电压。然后比较待并发电机和电网的电压和频率，在符合条件的情况下，即当同步器指向“同期点”时（说明两侧电压接近一致），合上该发电机与电网接通的断路器。
准同期法又分为自动准同期、半自动准同期与手动准同期三种：
调整频率、电压及合开关全部有运行人员操作的，成为手动准同期；而由自动装置来完成时，便称其为自动准同期；当上述三项中任一项由自动装置来完成，其余仍旧由手动完成时，成为半自动准同期。

C. 自动并列装置的优缺点

自动并列装置的优缺点是，在合闸瞬间系统的电压会降低;有冲击电流并且会对系统造成影响。3、自动准同期并列装置的研究自动准同期装置主要由频率差控制单。

D. 自动准同期装置的介绍

自动准同期是利用频差检查、压差检查及恒定导前时间的原理，通过时间程序与逻辑电路 ，按照一定的控制策略进行综合而成的，它能圆满地完成准同期并列的基本要求。简称ASS。自动准同期装置是专用的自动装置。自动监视电压差、频率差，分析计算出合适的同期时刻并提前一个导前时间发出合闸命令确保在理想的角度完成同期并网，使断路器在相角差为0°的合闸，现在的微机自动准同期装置已经能做到在启动同期后首次同相点完成并网。装置设有自动调节压和调频率单元，在电压差和频率差不满足条件时发出控制脉冲。若频率差不满足要求，自动调节原动力的转速，增加或减小频率，促成同期来临；若电压差不满足要求时，自动调节发电机的电压使电压接近系统的电压。

E. 允许频差对自动准同期的影响

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Ug”控制方式；“自动”方式。
1）发电机组起励建压，使n=1480rpm；Ug=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。
注：QF0合闸时间整定继电器设置为td-（40～60ms）。td为微机准同期装置的导前时间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四（微机准同期装置使用说明）、实验三（压差、频差和相差闭锁与整定）等实验内容。
⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，Ug=410V，n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。
观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。
微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。
微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。
注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸 。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。
表1 微机准同期装置导前时间整定值与并网冲击电流的关系 导前时间设置td（s） 冲击电流Im（A） 0.1 0.3 0.5 表2 微机准同期装置允许频差与并网冲击电流的关系 允许频差fd（Hz） 冲击电流Im（A） 0.3 0.2 0.1 表3 微机准同期装置允许压差与并网冲击电流的关系 允许压差Ud（V） 冲击电流Im（A） 4）发电机组的解列和停机。 5.教学方式

F. 乌鸦问大家：电气上的是自动同期装置是什么

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乌鸦问大家：电气上的是自动同期装置是什么？喜鹊回答：同期装置广泛用于线路供电线路合闸前的检测等等。
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在电力系统中，有些被称为同期点的断路器在进行合闸操作时，断路器的两端都有可能因由不同的电系统供电而带电。此时，就必进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。这一系列的操作加上断路器合闸操作统称为并列操作。
同期点的并列操作时电力系统中一项主要的操作内容。因为断路器的两端均有电源，若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电参数相差较大，就将会引起断路器爆炸甚至整个电力系统稳定破坏而导致崩溃，发生大面积停电的重大恶性事故。
我厂以前采用的手动准同期装置基本上也能将同期点断路器的合闸时间控制在一定的范围之内。但在一下方面存在一定缺陷：
a、没有自动选择时机的功能，合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，经常出现操作人员多次合闸不成功的事件。 b、合闸时机随意性大。只要操作人员合闸瞬间在同期装置的允许范围之内，断路器就能合闸。但断路器由于有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时间，很可能断路器的合闸时实际上已经不在并列操作的允许范围之内，从而造成非同期合闸，对断路器、发电机以及电系统造成冲击。 c、不能自动调节。对于发电机的各项电参数，必须由操作人员进行手工调节。特别是频率（转速），必须由主控室运行人员与汽轮机操作室相互联系协调好，才能进行调节。这使得一个发电机的并网操作往往需要半个多小时才能成功。 d、原有的手动准同期装置至投运至今已经近30年，继电器已严重老化，可靠性已大大降低。 基于以上的原因，我们采用一种能自动调节各种电参数，在条件满足的情况下，自动发出合闸脉冲指令的微机智能型准同期装置已势在必行。
2 自动准同期装置的原理 众所周知，电力系统中任一点的电压瞬时值可以表示为u=Umsin(t+φ)。可以看出，同期点断路器并列的理想条件就是断路器两侧电压的三个状态量全部相等，即待并系统电压UG和大系统电压UX两个相量完全重合并且同步旋转。用公式表示则为：（1）ωG＝ωX或fG＝fX（即频率相等）（2）UG＝UX（即电压幅值相等）（3）δe＝0（即相角差为0） 此时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后两个系统立即进入同步运行，不会产生任何扰动现象。
为了使并列操作满足条件，尽量使合闸时达到理想条件。自动准同期装置必须设置三个控制单元。（如图1）（1）频差控制单元。它的任务是检测待并系统（发电机）电压UG与大系统电压UX之间的滑差角频率ωS，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近系统频率。（2）电压差控制单元。它的功能是检测UG和UX之间的电压差，且调节发电机电压UG，使之与UX之间的的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、电压都满足并联条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差δ接近0或控制在允许范围之内。

3 MAS-2微机自动准同期装置的主要特点 经考察，我们最后采用了南瑞系统控制公司的MAS-2型微机自动准同期装置。该装置以INTEL公司的80C196单片机为核心，配以高精度交流变流器，准确快速的交流采样以及严格的计算技术，准确计算开关两侧的电压、频率和相角差；输入/输出光电隔离，采用进口密封快速中间继电器作为合闸输出和电压切换，装置的抗干扰能力强，技术先进。（1）通过控制待并系统机组调速、调压实现频率和电压的自动跟踪，使频差、压差尽快进入准同期允许的范围，平均每半个工频周期测量出相角差Δδn，在Δδn＝Δδdq＝Δω·Tdq+Δaω·Tdq·Tdq/2时，即T＝Tdq时发出合闸脉冲，实现快速并网。在同频不同相时，也可以发出合适的调速脉冲以缩短并列过程。由于计及角速度（ω）和角加速度，确保了断路器合闸时相角差Δδn接近零。（2）该装置检同期合闸具有频差闭锁（Δf）、压差闭锁（ΔU）和加速度闭锁（dΔf/dt）功能。（3）除具有检同期合闸功能外，还具备无压（一侧无压或两侧均无压）、电网环并（开关两侧为同一电源）等自动快速合闸功能。（4）对输入的各侧电压和频差都进行双回路测量，双回路测量结果应一致，保证测量和计算的正确性。（5）装置具有液晶显示屏菜单显示，便于监视和参数的设定和修改。装置掉电后，参数不会丢失。（6）具有自试和自检功能。（7）装置可以单独使用，也可与监控系统配合使用，实现远方遥控同期装置。多个同期点只需一台准同期装置。采用各同期点输入电压、合闸出口和调节出口选点开关切换，切换选点切换和装置上人工操作选点开关切换。4 MAS-2微机自动准同期装置的硬件组成 MAS-2型微机自动准同期装置的硬件框图如图2，其核心是16为的单片机，装置软件存储在EPROM内，EEPROM中存放定值，RAM是数据存储器，存放运行数据、事故记录等。现场PT送来的交流电压信号经过隔离变换后送采样保持回路，再由单片机内部的A/D变换器变为数字信号，CPU进行采样、有效值的计算。

另外，交流信号波形变为方波后，进行频率和相位角的测量，再由单片机计算出频率的变化率。晶振分频产生600Hz的信号，作为采样保持信号和CPU的中断源。并行I/O扩展芯片8255的C口用于开关量输入，A口、B口经过出口逻辑电路同时控制输出信号继电器和合闸继电器。同期信号插件与同期切换插件控制信号输出、电压切换和合闸电流的保持。调速调压插件在发电机并网时经自动调节发电机有功同步马达和励磁电流，缩短同期并列的过程。5 MAS-2微机自动准同期装置的软件结构与功能 MAS-2微机自动准同期装置的软件流程如图3所示： 该装置的软件结构分为主循环程序和中断处理程序两大部分。定时中断由晶振电路分频产生，每隔1.666ms进入一次中断。中断程序主要完成电压瞬时值采样；电压有效值计算、频率值计算、相位角计算与dΔf/dt的计算；启动判断、检同期判断、检无压开入判断等；合闸输出及中央信号控制等。主循环程序主要完成面板显示、定值修改、回路自检、信号复归以及仿真试验、打印输出等功能。 MAS-2微机自动准同期装置还具有比较独特的功能：（1）装置的异常闭锁功能 a、装置微机能对内部存储器和一些芯片进行自检，一旦发现异常，立即闭锁同期出口，并输出装置异常接点信号； b、对每个电压回路都有双回路进行测量，如发现两个回路测得的同一个电压和频率相差很大，则立即闭锁同期出口，并发出装置异常接点信号； c、对于变电站多线路、多同期点，为了避免误合闸以及不同线路的PT二次侧短路，一次只能允许执行一个同期点的并列操作。如果检测到选点命令（启动）多于两点时，则立即自动解除同期切换板电源，闭锁同期出口，并发出异常接点信号。（2）装置的复归功能： 复归是指切除装置所有TQH（同期切换模件）、TQX（同期信号模件）、TJC（调速调压模件）中所有继电器的24V控制电源。复归的方式有三种： a、通过按同期信号模件（TQX）上的复归按钮（FA）人为复归； b、合闸脉冲发出后延时2秒由软件控制TQX模件中的继电器复归； c、同期点启动后，超过选点启动自复归时间定值Trs后仍未合闸，由软件控制TQX模件中的继电器自动复归。（3）装置与监控系统分通讯功能 MAS-2微机自动准同期装置的通讯接口为RS-232方式，能与监控系统进行通讯，后台监控机能在远方控制同期点的并列操作，并能取得准同期装置所有的定值和同期操作时的所有实时数据。

6 应用情况及其效果 MAS-2型微机自动准同期装置在我厂投用一年多，运行情况一直良好。由于其具有一定的智能性，能够根据采集到的电参数，通过计算，自动发出指令，对发电机的电压、频率进行调节，一旦准同期条件满足，则能自动在适当的时间发出合闸脉冲，使同期点断路器能在最佳时机合闸。 其应用效果主要体现在以下几个方面：
（1）操作方便简单。操作人员在选择了不检、检无压和检同期任一方式后，只需按一下同期切换插件上的按钮，便无需其它任何操作。以后部分由微机装置自动完成采样、计算、分析以及执行。（2）能自动选择适当的时机发出合闸脉冲。不象手动准同期装置那样，操作人员合操作把手的瞬间必须和同期检定继电器的角度配合得非常好才能合闸成功。以前半个小时的并列操作现在只需1分钟不到就能更好的完成，大大降低了操作人员的技术要求和劳动强度，也大大降低了能源的损耗和设备的损伤。（3）能针对不同的同期点断路器而不同对待，通过整定各个同期点断路器的合闸导前时间Tdq（约等于断路器的机械和电气传动时间和断路器固有合闸时间之和），使哥哥不同的断路器均能在最佳时机合闸成功。（4）由于计算机的快速性和可靠性，使得断路器合闸时两侧的电参数基本接近一致，减小了因两侧电压、频率和相位存在较大差异而引起的合闸瞬间的冲击，有力的保障了电力设备特别是发电机和断路器的安全，大大加强了电力系统安全运行的可靠性。 实践证明，微机自动准同期装置在我厂的应用是成功的。

G. 模拟式并列装置存在的主要问题是什么

针对当前国内大中型发电厂自动准同期装置的运行情况及存在的问题进行了分析，介绍了SID-2X型自动选线器和SID-2CM微机型自动准同期装置工作原理，并对如何应用新技术、新设备的方法进行了探讨。

采用自同步方式的发电机组，应符合定子绕组的绝缘及端部固定情况良好、端部接头无不良现象，自同步并列时，定子超瞬变电流的周期分量不超过允许值的要求。在系统故障情况下，水轮发电机组可采用自同步方式，100MW以下的汽轮发电机组也可采用自同步方式。

结构

电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效能。

H. 发电机组的准同期并列有哪些操纵步骤

用准同期法进行并列操作，发电机组电压必须相同、频率相同以及相位一版致，这可通过权装在同期盘上的2块电压表、2块频率表以及同期表和非同期指示灯来监视，并列操作步骤可以总结为如下四个步骤：

（1）将其中一台发电机组的负荷开关合上，将电压送至母线上，而另一台机组处在待并状态。

（2）合上同期开头，调节待并发电机组的转速，使它等于或接近同步转速（与另一台机组的频率相差在半个周波以内），调节待并发电机组的电压，使其与另一台发电机组电压接近，在频率与电压均相近时，同期表的旋转速度是越来越慢的，同期指示灯也时亮时暗；

（3）当待并机组与另一台机组相位相同时，同期表指针指示向上方正中间位置，同期灯最暗，当待并机组与另一台机组相位差最大时，同期表指向下方正中位置，此时同期灯最亮，当同期表指针按顺时针方向旋转时，这说明待并发电机的频率比另一台机组的频率高，应降低待并发电机组的转速，反之当同期表指针按逆时针方向旋转时，应增加待并发电机组的转速；

（4）当同期表指针顺时针方向缓慢旋转，指针接近同期点时，立即将待并机组的断路器合闸，使两台发电机组并列。并列后切除同期表开关和相关的同期开关。

I. 在自动准同期并列装置中，测量相位差，频率差的方法有哪些

采用双踪示波器，来将两个被测信号分源别输入两个y测量端口，选择相同的衰减值，选择其中一个为扫描触发，调整触发使扫描显示稳定，调整时基旋钮使被测信号在显示屏幕上稳定显示一个半周期的稳定显示，这时就可以看到两个被测信号的相位差，幅值和频率。