自动准同期装置及自动并列实验

1. 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

2. 用自动准同期并列时同期装置显示合闸成功,但断路器并没有合上是

用自动准同期并列时同期装置显示合闸成功，但断路器并没有合上的原因如下。
1、机械原因，断路器操作机构经过多次的合闸跳闸后，机械严重磨损，会出出现操作机构卡死，操作机构及转动链接中螺丝栓杆拉脱，插口销脱落。
2、电气原因，控制回路问题，经过长时间的运行控制回路会经常出现操作电源电压低，合闸回来断线，合闸线圈烧坏，引起断路器拒绝合闸现象。

3. 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。

4. 电力系统自动装置原理准同期并列和自同期并列的区别

区别在于准同复期先调节后发电制机并列条件，再并入系统运行，自同期是未先进行励磁的发电机升速到允许范围，再有系统拉入同步运行。
具体概念如下：
准同期并列是将未投入系统的发电机加上励磁，并调节其电压和频率，在满足并列条件（即电压、频率、相位相同）时，将发电机投入系统。
自同期并列操作是将一台未励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，在滑差角频率不超过允许值，且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开关，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，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。

5. 为什么准同期装置都是利用脉动电压这一特性进行工作的

实验 1 手动准同期并网实验、实验目的1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。 2．掌握手动准同期的概念及并网操作方法，准同期并列装置的分类和功能。 3．熟悉同步发电机手动准同期并列过程二、原理说明 在满足并列条件的情况下， 只要控制得当， 采用准同期并列方法可使冲击电流很小且对 电网扰动甚微， 故准同期并列方式是电力系统运行中的主要并列方式。 准同期并列要求在合 闸前通过调整待并发电机组的电压和转速， 当满足电压幅值和频率条件后， 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， 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。依并列操作的自动化程度， 又可分为手动准同期、 半自动准同期和全自动准同期三种方 式。正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差， 其幅值作周期性的正弦规律变化。 它能反 映发电机组与系统间的同步情况， 如频率差、 相角差以及电压幅值差。 线性整步电压反映的 是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律， 其波形为三角波。 它能反映电机组与系统间 的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点 （相同点） 时合闸， 考虑到断路器的固有 合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。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。准同期控制装置根据给定的允许压差和允许频差， 不断地检测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 越前时间送出合闸脉冲。三、实验内容与步骤选定实验台面板上的旋钮开关的位置： 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“手动”位置。
微机励磁装置设置为“恒 Ug ”控制方式。1.发电机组起励建压，使 n=1485 rpm ; Ug= 390V。 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 按下 QF7 合闸按钮， 观察实验台上系统电压表，顺时针旋转旋钮至显示线电压 400V，然后按下 QF1和QF3合闸按钮。2.在手动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、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，手动操作合闸按钮进行合闸。⑴将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。投入模拟同期表。观察模拟式同期表中，频差和压差指针的偏转方向和偏转角度，以及和相角差指针的旋转方向。 ⑵按下微机调速装置上的 “＋” 键进行增频，同期表的频差指针接近于零；此时同期表 的压差指针也应接近于零，否则，调节微机励磁装置。⑶观察整步表上指针位置， 当相角差指针旋转至接近 0 度位置时（此时相差也满足条件）手动按下 QF0 合闸，合闸成功后，并网指示灯闪烁蜂鸣。观察并记录合闸时的冲击电流将并网前的初始条件调整为：发电机端电压为 410V， n=1515 rpm，重复以上实验，注意观察各种实验现象。3•在手动准同期方式下，偏离准同期并列条件，发电机组的并列运行操作 本实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况；⑴电压差、相角差条件满足，频率差不满足，在 fg> fs和fgV fs时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表 P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小， 分别填入表3-3-5-1 ;注意：频率差不要大于 0.5Hz。⑵频率差、相角差条件满足，电压差不满足， Vg> Vs和VgV Vs时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表 P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小， 分别填入表3-3-5-1;注意：电压差不要大于额定电压的 10%。⑶频率差、电压差条件满足，相角差不满足， 顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸，观 察并记录实验台上有功功率表 P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，分别填入 表3-3-5-1。注意：相角差不要大于 30。
表3-1偏离准同期并列条件并网操作时，发电机组的功率方向变化表
、、状态参数 fg > fs fg V fs Vg> Vs VgV Vs 顺时针 逆时针
P (kW)
Q (kVar)
⑷发电机组的解列和停机。 （见第一章）四、实验报告1 •根据实验步骤，详细分析手动准同期并列过程。2•根据实验数据，比较满足同期并列条件与偏离准同期并列条件合闸时，对发电机组 和系统并列时的影响。
实验 2 半自动准同期并网实验一、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．掌握半自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3．熟悉同步发电机半自动准同期并列过程。二、原理说明为了使待并发电机组满足并列条件， 完成并列自动化的任务， 自动准同期装置需要满足 以下基本技术要求：1．在频差及电压差均满足要求时，自动准同期装置应在恒定越前时间瞬间发出合闸信号，使断路器在 笔=0时闭合。2．在频差或电压差有任一满足要求时，或都不满足要求时，虽然恒定越前时间到达， 自动准同期装置不发出合闸信号。3．在完成上述两项基本技术要求后，自动准同期装置要具有均压和均频的功能。如果 频差满足要求， 是发电机的转速引起的， 此时自动准同期装置要发出均频脉冲， 改变发电机 组的转速。 如果电压差不满足要求， 是发电机的励磁电流引起的， 此时自动准同期装置要发 出均压脉冲，改变发电机的励磁电流的大小。同步发电机的自动准同期装置按自动化程度可分为： 半自动准同期并列装置和自动准同 期并列装置。半自动准同期并列装置没有频差调节和压差调节功能。 并列时， 待并发电机的频率和电 压由运行人员监视和调整， 当频率和电压都满足并列条件时， 并列装置就在合适的时间发出 合闸信号。 它与手动并列的区别仅仅是合闸信号由该装置经判断后自动发出， 而不是由运行人员手动发出。三、实验内容与步骤选定实验台面板上的旋钮开关的位置： 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 “半自动” 位置。 微机励磁装置设置为“恒 Ug”控制方式；“手动”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．查看微机准同期的各整定项是否为附录八中表 4-8-2 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” ：退出。“自动调压” ：退出。“自动合闸” ：投入。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，出厂设置为 100ms,所以时间继电器设置为 40〜60ms3.在半自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、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观察微机准同期装置压差闭锁和升压和降压指示灯的变化情况。 升压指示灯亮， 相应操作微机励磁装置上的“＋”键进行升压，直至“压差闭锁”灯熄灭；降压指示灯亮，相应 操作微机励磁装置上的“－”键进行降压，直至“压差闭锁”灯熄灭。此调节过程中，观察 并记录观察并记录压差减小过程中， 模拟式同期表中， 电压平衡表指针的偏转方向和偏转角 度的大小的变化情况。⑵观察微机准同期装置频差闭锁和加速和减速指示灯的变化情况。 加速指示灯亮， 相应 操作微机调速装置上的“＋”键进行增频，直至“频差闭锁”灯熄灭；减速指示灯亮，相应 操作微机励磁装置的“－”键进行减频，直至“频差闭锁”灯熄灭。此调节过程中，观察并 记录观察并记录频差减小过程中， 模拟式同期表中， 频差平衡表指针的偏转方向和偏转角度 的大小的变化，以及相位差指针旋转方向及旋转速度情况。⑶“压差闭锁”和“频差闭锁”灯熄灭，表示压差、频差均满足条件，微机装置自动判断相差也满足条件时，发出 QF0 合闸命令， QF0 合闸成功后，并网指示灯闪烁蜂鸣。观察 并记录合闸时的冲击电流。将并网前的初始条件调整为：发电机端电压为 410V， n=1515 rpm ，重复以上实验，注意观察各种实验现象。⑷发电机组的解列和停机。 （见第一章）四、实验报告1．根据实验步骤，详细分析半自动准同期并列过程。2．通过实验过程，分析半自动准同期与手动准同期的异同点
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电力系统自动化实验2018
实验 1 手动准同期并网实验
、实验目的
1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。 2．掌握手动准同期的概念及并网操作方法，准同期并列装置的分类和功能。 3．熟悉同步发电机手动准同期并列过程
二、原理说明 在满足并列条件的情况下， 只要控制得当， 采用准同期并列方法可使冲击电流很小且对 电网扰动甚微， 故准同期并列方式是电力系统运行中的主要并列方式。 准同期并列要求在合 闸前通过调整待并发电机组的电压和转速， 当满足电压幅值和频率条件后， 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， 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。

6. 发电机如何并网

过去采用手动同期，调整发电机的驱动机械转速，使得发电机与电网频率相同回；同时调整发电机励答磁，使得发电机电压达到额定电压；然后不断微调驱动机械，使得发电机的电压相位也和电网电压相位基本同步，然后手动合上发电机出口开关。
但是现在都采用自动同期装置，上述各项都自动化了

7. 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。

8. 电力系统同期并列的条件是什么

电力系统同期并列的条件有以下几个：

1、并列开关两侧的相序、相位相同。

2、并列开关两侧的频率相等,当调整有困难时,允许频率差不大于本网规定。

3、并列开关两侧的电压相等,当调整有困难时,允许电压差不大于本网规定。

(8)自动准同期装置及自动并列实验扩展阅读：

准同期并列操作：

准同期并列操作就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。

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。

合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。 从实现方式上，准同期并列操作分为手动准同期和自动准同期：

1、操作人员观察同期表，根据经验发合闸命令。一般手动准同期作为自动准同期的备用方式。

2、自动准同期：当现地控制单元发出合闸命令时，自动准同期装置自动寻找最佳合闸时间，发出合闸令；同时，在不满足同期合闸时，给励磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。

自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。

自同期法的优点：合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；操作简便，易于实现操作自动化。

因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；在系统电压和频率因故降低至不能使用准同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。

自同期法的缺点：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。

参考资料：网络-同期装置

9. 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。