新聞主題	發(fā)電機組自動(dòng)準同期并列控制原理

 

1．電壓差與調整

 

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

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

圖1示出了電壓調節程序示意框圖。按PID調節規律根據壓差大小ΔU形成調壓脈沖寬度t_U，調壓脈沖經(jīng)開(kāi)出電路通過(guò)繼電器觸點(diǎn)輸出，作用于發(fā)電機的自動(dòng)調節勵磁裝置，改變自動(dòng)調節勵磁裝置的目標電壓，通過(guò)自動(dòng)裝置的調節，使壓差快速進(jìn)入設定范圍。

 

圖1 電壓調節程序流程圖

 

2．頻率差與調整

 

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

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

圖2示出了頻率調節程序流程框圖。按PID調節規律根據頻差大小Δf形成調頻脈沖寬度t₁，由圖可知，只有在頻差不滿(mǎn)足要求情況下才對發(fā)電機進(jìn)行調頻。當頻差滿(mǎn)足要求但頻差甚?。▓D中示出的是0.05Hz）時(shí)也發(fā)出增速脈沖，以加快并列過(guò)程。調速脈沖經(jīng)開(kāi)出電路通過(guò)繼電器觸點(diǎn)作用于調速回路實(shí)現調速。

 

頻率調節程序流程框圖

 

3．恒定越前時(shí)間合閘脈沖

根據恒定越前時(shí)間t_1ead＝t_DC計算理想的導前合閘相角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(diǎn)的一個(gè)導前合閘相角；

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(shí)間；

Δω_di/Δt——滑差角加速度。

 

計算點(diǎn)的滑差角速度

 

 

式中δ_i、δ_i-1——分別為計算點(diǎn)i和上一個(gè)計算點(diǎn)i-1的角度值；

2t_S——兩計算點(diǎn)的時(shí)間間隔。

由于兩相鄰計算點(diǎn)的ω_d變化甚微，因此Δω_di一般可經(jīng)若干計算點(diǎn)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(diǎn)i和前n個(gè)計算點(diǎn)i-n的ω_d計算值。

根據式（5-46）可以求出最佳的導前合閘相角δ_lead值，該值與本計算點(diǎn)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

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

 

4．準同期并列合閘控制流程

 

在并列操作中，滿(mǎn)足并列條件后才允許發(fā)出合閘指令，為了防止運行的波動(dòng)性，電壓差、頻率差采用定時(shí)中斷約20ms計算一次，因此，并列條件在實(shí)時(shí)監視之中，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(shí)間發(fā)合閘信號的計算。

設電壓、頻率都具有自動(dòng)調節功能或其中一項具有自動(dòng)調節功能，如頻率、電壓檢測越限，就由頻差調整、電壓差調整按設定好的調整系數和預定調節準則，輸出調節控制信號進(jìn)行調節，促使其滿(mǎn)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(méi)有電壓或頻率自動(dòng)調節功能（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，供運行操作參考，以利于并列條件盡快實(shí)現。

如果Δf、ΔU都小于設定限值，運行工況已滿(mǎn)足并列條件，則可捕捉最佳并列合閘時(shí)機，程序流程如圖5-19所示。

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

如果δ是在π～2π區間，則要設法捕捉到最佳導前相角時(shí)刻，發(fā)出合閘指令。如一旦錯過(guò)這一時(shí)機，就得等待到下一個(gè)脈動(dòng)周期才能發(fā)出合閘指令，導致合閘延遲，特別是要求快速并網(wǎng)時(shí)，能爭取幾秒鐘也可能是對電網(wǎng)的巨大貢獻。式（5-46）為恒定越前時(shí)間對應最佳導前相角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(guò)大，不僅表明轉速不穩定，還說(shuō)明轉軸的驅動(dòng)能量較大，合閘后，其暫態(tài)過(guò)程嚴重，甚之失步，所以需設置限值加以限制，力求并列后能順利進(jìn)入同步運行。在加速度小于設定值條件下，式（5-46）計算得到的δ_lead與當前的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)行預測合閘時(shí)間差Δt計算，如大于下一個(gè)計算點(diǎn)的間隔，則返回，待下一個(gè)計算點(diǎn)重新計算。如果Δt小于或等于下一計算點(diǎn)時(shí)間，那么就延遲Δt，發(fā)出并列合閘指令，見(jiàn)圖3。由圖可見(jiàn)，導前時(shí)間脈沖應為180°＜8＜360°，即滿(mǎn)足條件N_i＜N_i-1；角加速度不越限；壓差滿(mǎn)足要求，即｜ΔU｜≤（ΔU）_set；頻差滿(mǎn)足要求，即｜Δf｜≤（Δf）_set的條件下形成。導前時(shí)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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