新聞主題	發(fā)電機數字式自動(dòng)準同期并列裝置的構成

 

一、硬件構成原理

 

柴油發(fā)電機并聯(lián)系統的微機（數字式）自動(dòng)準同期裝置功能性原理框圖如圖1所示，主要由同期電壓輸入回路、開(kāi)關(guān)量輸入回路、開(kāi)關(guān)量輸出回路、CPU系統、定值輸入及顯示、調試模塊、通信及GPS對時(shí)等組成。

 

圖1 自動(dòng)準同期裝置功能性原理框圖

 

1、同期電壓輸入回路

由電壓形成、同期電壓變換組成。同期電壓經(jīng)隔離、變換及有關(guān)抗干擾回路變換成較低的適合工作的電壓；再經(jīng)整形電路、A/D變換電路，將同期電壓的幅值、相位變換成數字量，供CPU系統識別，以便CPU系統判斷同期條件。

2、CPU系統

CPU系統主要有定時(shí)器、MPU、EPROM、RAM、EEPROM等。其中RAM（隨機存取存儲器）存放采集數據、計算中間結果、標志字、事件信息等內容；EPROM（只讀存儲器）存放同期裝置程序；EEPROM（電可擦除只讀存儲器）存放同期裝置同期對象的定值以及一些重要參數等；MPU（微處理器）執行存放在EPROM中的程序，對存放在RAM中的數據進(jìn)行分析處理，完成同期裝置的功能。

3、開(kāi)關(guān)量輸入回路

輸入開(kāi)關(guān)量有同期對象選擇、啟動(dòng)及啟動(dòng)次數控制、合閘允許、同期復位、并列斷路器輔助觸點(diǎn)和無(wú)壓同期。

一個(gè)自動(dòng)準同期裝置在通常情況下可以實(shí)現對不同并列點(diǎn)的斷路器準同期并列，但在同一時(shí)間內只能對其中一個(gè)斷路器進(jìn)行準同期并列，同期對象的選擇就由相應的開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)現。當選定某一并列對象后，裝置自動(dòng)選取這一同期對象的設置參數，以設置的參數為依據完成準同期并列。

裝置輸入啟動(dòng)開(kāi)入量后，裝置就可進(jìn)行工作。啟動(dòng)次數開(kāi)入量可使裝置實(shí)現單次啟動(dòng)和多次啟動(dòng)，單次啟動(dòng)就是裝置發(fā)出合閘脈沖命令后（裝置已完成同期并列工作）需再次啟動(dòng)裝置才能重新工作；多次啟動(dòng)在裝置發(fā)出合閘脈沖命令后可自行啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，不斷重復。合閘允許開(kāi)入量使裝置發(fā)出合閘命令完成同期并列。但合閘允許開(kāi)入量一經(jīng)輸入，裝置多次啟動(dòng)自動(dòng)解除，避免裝置發(fā)出合閘命令后并列斷路器因機械故障不能合閘而引發(fā)事故的擴大。一般情況下，裝置加電啟動(dòng)后進(jìn)入多次啟動(dòng)狀態(tài)，以觀(guān)察裝置是否完好、工作是否正常；確認正常后，裝置可在不斷電的狀態(tài)下通過(guò)合閘允許開(kāi)入量，開(kāi)放合閘出口，完成同期并列工作。

同期裝置啟動(dòng)工作后，如因故需退出工作，則通過(guò)同期復位開(kāi)入量實(shí)現。并列斷路器輔助觸點(diǎn)開(kāi)入量可用來(lái)測量并列斷路器的合閘時(shí)間，作為設定導前時(shí)間的依據。

當同期對象為線(xiàn)路型且需要并列點(diǎn)一側無(wú)壓或兩側無(wú)壓時(shí)，同期裝置也能工作，此時(shí)通過(guò)無(wú)壓同期開(kāi)入量即可實(shí)現；當同期對象為機組型時(shí)，通過(guò)無(wú)壓同期開(kāi)入量也能實(shí)現一側無(wú)壓的并列合閘。若無(wú)壓同期開(kāi)入量“沒(méi)有”輸入，則裝置認為并列點(diǎn)兩側有壓同期，當因故出現一側或兩側失壓時(shí)（如電壓二次回路斷線(xiàn)），裝置立即停止工作，發(fā)出告警信號并顯示失壓側電壓過(guò)低的信息。

4、開(kāi)關(guān)量輸出回路

輸出開(kāi)關(guān)量有調速脈沖、調壓脈沖、合閘出口1、合閘出口2、裝置告警、裝置失電等。

（1）當頻差不滿(mǎn)足要求時(shí)，通過(guò)開(kāi)出量發(fā)出調速脈沖（有時(shí)要得到調速系統發(fā)出的允許信號后才能發(fā)出調速脈沖），發(fā)電機頻率高時(shí)發(fā)減速脈沖，發(fā)電機頻率低時(shí)發(fā)增速脈沖，直到頻差滿(mǎn)足要求為止（頻差過(guò)小要發(fā)增速脈沖）。

（2）當壓差不滿(mǎn)足要求時(shí)，通過(guò)開(kāi)出量發(fā)出調壓脈沖，發(fā)電機電壓高發(fā)降壓脈沖，發(fā)電機電壓低發(fā)升壓脈沖，直到壓差滿(mǎn)足要求為止。

合閘出口1（或稱(chēng)試驗出口）、合閘出口2均可輸出合閘脈沖命令，只是合閘出口2只有在合閘允許開(kāi)入量作用下才能發(fā)出合閘脈沖命令。一般情況下，合閘出口1作裝置試驗出口用，合閘出口2作并列斷路器合閘用。當然，如果合閘允許開(kāi)入量一直接入，則兩個(gè)合閘出口并無(wú)差別。

裝置或同期系統異常時(shí)，裝置有開(kāi)出量輸出，告知運行人員此時(shí)裝置自動(dòng)閉鎖，同時(shí)在顯示屏上告知具體的告警信息。裝置告警并非一定是裝置發(fā)出了故障，很多情況下是同期系統有異常情況，如同期超時(shí)、同期電壓過(guò)高或過(guò)低、裝置發(fā)出調速脈沖后在一定時(shí)間內發(fā)電機頻率沒(méi)有變化、裝置發(fā)出調壓脈沖后在一定時(shí)間內發(fā)電機電壓沒(méi)有變化、對象選擇開(kāi)入量重選等。此時(shí)，若告警原因的異常情況消除，則重新啟動(dòng)后裝置仍照常工作。如果告警內容顯示同期電壓過(guò)低，當同期電壓恢復正常值后，則可重新啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。如果重新啟動(dòng)后仍然告警，可以判斷裝置發(fā)生了故障，故障內容可從顯示屏上查看。

裝置工作電源消失，有失電告警輸出，告知工作電源發(fā)生故障。

（3）此外，裝置檢測到同期電壓很低時(shí)，說(shuō)明該側無(wú)壓，通過(guò)開(kāi)出量指示該側處失壓狀態(tài)，運行人員結合其他信息，決定是否進(jìn)入無(wú)壓同期狀態(tài)；同期對象為線(xiàn)路型時(shí)，有時(shí)并列點(diǎn)兩側頻率相同但相角差較大，造成無(wú)法同期的狀況，此時(shí)有相角差大的開(kāi)出量輸出，運行人員可調整運行方式或調整功率分配，減小相角差，致使同期裝置能自動(dòng)完成并列工作。

5、定值輸入及顯示

柴油發(fā)電機并聯(lián)系統自動(dòng)準同期裝置每個(gè)同期對象的定值輸入可通過(guò)面板上的按鍵實(shí)現，或者通過(guò)面板上的專(zhuān)用串口由便攜計算機輸入實(shí)現。前者可通過(guò)按鍵修改定值，后者按鍵不能修改定值，只能查看定值，這可防止其他工作人員修改定值。定值一經(jīng)輸入不受裝置掉電的影響。顯示屏除可以顯示每個(gè)同期對象的定值參數外，還可顯示同期過(guò)程中的實(shí)時(shí)信息、裝置告警時(shí)的具體內容、每次同期時(shí)的同期信息等。

在顯示屏上可查看定值情況以及定值是否有變化；在同期過(guò)程中，顯示屏上可顯示同期實(shí)時(shí)信息，如同期電壓值、頻率值、相角差等實(shí)時(shí)信息；發(fā)出告警時(shí)，顯示屏上顯示告警的具體信息；同期成功或失敗，均在顯示屏上顯示具體內容。此外，還顯示同期成功時(shí)并列斷路器的實(shí)際合閘時(shí)間以及導前時(shí)間脈沖到同期點(diǎn)的實(shí)際時(shí)間。

6、通信及GPS對時(shí)

同期裝置在工作過(guò)程中，通過(guò)裝置上的通信口（RS-485或RS-232）將同期實(shí)時(shí)信息傳送到監控計算機上（通過(guò)視頻轉換器，還可傳送到DCS系統畫(huà)面上）。顯示的實(shí)時(shí)信息有實(shí)時(shí)同步表（反映實(shí)時(shí)δ角）、增速或減速、升壓或降壓、系統側電壓和頻率、待并側電壓和頻率、合閘脈沖發(fā)出情況等。如裝置告警，則顯示告警的具體信息。GPS對時(shí)，可使裝置內部時(shí)鐘與系統時(shí)鐘同步，在裝置顯示屏上或傳送的同期實(shí)時(shí)信息中顯示具體的時(shí)間。

7、調試模塊

柴油發(fā)電機并聯(lián)系統同期裝置內設調試模塊，提供兩路變頻、變幅的模擬量同期電壓，可在任何時(shí)候對同期裝置進(jìn)行試驗。當試驗開(kāi)關(guān)置“試驗”位置時(shí)，可對裝置進(jìn)行升壓、降壓、增速、減速試驗；當兩路同期電壓調節得頻率相同時(shí)，可以進(jìn)行移相，對裝置合環(huán)并網(wǎng)角進(jìn)行試驗；兩路同期電壓滿(mǎn)足同期條件時(shí)，裝置會(huì )自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖。試驗時(shí)同期過(guò)程中的實(shí)時(shí)信息，與真實(shí)同期完全相同，通過(guò)通信口可上傳，在裝置上也會(huì )同時(shí)顯示。

（1）試驗模塊的設置可及時(shí)發(fā)現同期裝置的問(wèn)題，不影響下次同期并列工作。

（2）處于試驗位置時(shí)，同期裝置出口自動(dòng)斷開(kāi)，以免發(fā)出不必要的調速、調壓、合閘命令。

（3）至于試驗時(shí)裝置是否正常，在面板上根據發(fā)出的指示燈信息完全可以判斷出來(lái)。

（4）試驗完畢，應將試驗開(kāi)關(guān)置“運行”狀態(tài)，實(shí)際上調試模塊處于不工作狀態(tài)。

需要說(shuō)明的是，發(fā)電機的同期并列是一個(gè)重要操作，因此自動(dòng)準同期裝置在工作時(shí)要求有高度的安全性，通常采用雙CPU聯(lián)合工作。自動(dòng)準同期裝置的出口應是CPU1、CPU2兩個(gè)獨立系統出口回路串聯(lián)組成。這種雙CPU工作方式可大幅度地提高裝置工作的安全性。

 

二、功能性主程序原理框圖

 

圖2為典型柴油發(fā)電機并聯(lián)系統數字式自動(dòng)準同期裝置。同期未啟動(dòng)時(shí)，裝置工作于自檢、數據采集的循環(huán)中，當某一元件發(fā)生故障或程序出現了問(wèn)題，裝置立即發(fā)出告警并閉鎖同期裝置工作。同期裝置啟動(dòng)后，如果同期對象為機組，則對機組進(jìn)行調壓、調頻，當壓差、頻差滿(mǎn)足要求時(shí)，發(fā)出導前時(shí)間脈沖，命令并列斷路器合閘，合閘后在顯示屏上顯示同期成功時(shí)的同期信息；如果同期對象為線(xiàn)路，則不發(fā)調壓、調速脈沖，在壓差、頻差滿(mǎn)足要求的情況下（如同頻，則合環(huán)角應在設定的角度內），進(jìn)行捕捉（等待）同期合閘，完成同期并列。

 

在同期過(guò)程中，如果出現同期電壓參數越限、調壓或調速脈沖發(fā)出后在一定時(shí)間內調壓機構或調速機構不響應等情況，則閉鎖同期裝置并同時(shí)發(fā)生告警信號；同期裝置啟動(dòng)后，若因故要退出同期裝置工作，則只要輸入復位信號即可。

 

 

圖2 微機（數字式）自動(dòng)準同期裝置

 

三、準同期并列方式選擇

 

柴油發(fā)電機并聯(lián)系統數字式準同期并列裝置一般允許采用自動(dòng)準同期并列、半自動(dòng)準同期并列和手動(dòng)準同期并列方式。

（1）自動(dòng)準同期并列方式。在選定所需并列的斷路器后，準同期并列裝置將采集所需信息，自動(dòng)判斷合閘條件是否滿(mǎn)足，在條件不滿(mǎn)足時(shí)自動(dòng)發(fā)出調整信號；在條件滿(mǎn)足時(shí)，尋找最佳時(shí)間實(shí)現斷路器合閘。

（2）半自動(dòng)準同期并列。選擇半自動(dòng)準同期并列方式時(shí)，其判斷和調整均由裝置自動(dòng)進(jìn)行，若條件滿(mǎn)足，則合閘允許指示燈亮，由操作人員通過(guò)鍵盤(pán)下發(fā)合閘指令。

（3）手動(dòng)準同期并列。選擇手動(dòng)準同期并列方式時(shí)，將由操作人員對并列過(guò)程進(jìn)行操作控制。裝置顯示斷路器兩側電壓與頻率，并設置有兩側電壓相位差指示表（即同期表）。當電壓差不允許時(shí)，裝置指示“電壓差閉鎖”；當頻率差不滿(mǎn)足時(shí)，裝置指示“頻率差閉鎖”，由操作人員根據指示進(jìn)行相關(guān)調整。當調整后條件得到滿(mǎn)足，則“閉鎖”指示燈滅，操作人員根據相位差指示表指示的相位差變化趨勢及是否接近2π，選擇一個(gè)提前量，下發(fā)合閘指令。手動(dòng)準同期裝置基本上也能將同期點(diǎn)斷路器動(dòng)合閘時(shí)間控制在一定的范圍之內，但存在較大誤差。

 

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