CN101752875A - 并网表 - Google Patents

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CN101752875A CN200810186977A CN200810186977A CN101752875A CN 101752875 A CN101752875 A CN 101752875A CN 200810186977 A CN200810186977 A CN 200810186977A CN 200810186977 A CN200810186977 A CN 200810186977A CN 101752875 A CN101752875 A CN 101752875A
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王永强
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Abstract

应用了零值电压的原理，对1T1-450v(或600v)交流电压表改进创新发明的并网表。本发明涉及小型的水电站、太阳能发电站、燃气发电机等各类低压发电机组的发电并网，属于电工技术发电自动控制技术领域。在表的背面增加了两个(或三个)接线端后，一共四个(或五个)接线端。在表盘面板上增加2个指示灯，其中一个为非同期(表盘上简称非期)指示灯，另一个为同期指示灯。在表的内部增加了一个由电子元器件及电路板组成的体积小的控制组件，它是本发明的核心部件，能自动检测同期信号，当发电机电压与电网电压同期时，输出并网信号，使发电站发电自动并网。本发明成本低、安装接线简单、安全、可靠。

Description

并网表
技术领域：
本发明涉及小型的水电站、太阳能发电站、燃气发电机等各类低压发电机组的发电并网，属于电工技术发电自动控制技术领域。
背景技术：
目前，小型的水电站、太阳能发电站、燃气发电机等各类低压发电机组发电并网时，绝大部分是靠人眼观看仪表情况来判断是否符合并网条件，然后手动合闸并网，往往合闸并网时，已经错过同期时刻，造成事故。现有的并网装置成本高、线路及接线复杂，如安装在这些小型低压发电机组上不经济，也不现实。这些小型低压发电站很需要成本低、线路及接线安装简单、安全、可靠，可直接安装在发电屏上使用的并网仪表。
发明内容：
为了改变各类小型低压发电站发电手动并网为自动并网，消除手动并网的紧张压力情绪和手动并网发生的事故，达到自动并网准确、迅速、安全、可靠。本发明是在1T1-450v(或600v)交流电压表基础上改进创新实现的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
对1T1-450v(或600v)交流电压表的改进创新：
1、外形改进创新：外形如同1T1-450v(或600v)交流电压表，外形尺寸：160mm×160mm，安装开孔尺寸：150mm×150mm，可以安装在发电机屏上。在表的背面增加了两个(或三个)接线端后，一共四个(或五个)接线端，分别为X1、X2、X3、X4(或X1、X2、X3、X4、X5)。X1和X2分别接电网侧A(或B、C)相和发电机侧A(或B、C)相，X3(或X3、X5)为并网信号输出端，X4接零线端。
2、内部改进创新：在1T1-450v(或600v)的交流电压表盘面板上增加2个指示灯，其中一个为非同期指示灯，另一个为同期指示灯。增加了一个由电子元器件及电路板组成的控制组件，该组件集成度高、体积小，是本发明的核心部件。能自动检测同期信号，当发电机电压与电网电压同期时，由接线端X3(或X3、X5)输出并网信号。
3、原理改进创新：经外形改进创新、内部改进创新后，再应用零值电压原理而发明了并网表。其原理为：并网表的X1接电网侧A相，X2接发电机侧A相，X4接零线。发电机开始发电，并网表的表针开始摆动：
①发电机电压UG与电网电压UX不相等，产生的电压差
Figure G2008101869771D0000011
但频率差
Figure G2008101869771D0000012
相角差
Figure G2008101869771D0000013
满足条件时，表针始终不回到0位。
②发电机电压频率fG与电网电压频率fX不相等，产生的频率差
Figure G2008101869771D0000021
Figure G2008101869771D0000022
但电压差
Figure G2008101869771D0000023
相角差
Figure G2008101869771D0000024
满足条件时，表针摆动频率很快。
③发电机电压相角θG与电网电压相角θX不相等，产生的相角差
Figure G2008101869771D0000025
因相角差
Figure G2008101869771D0000026
而产生一个相角电压差
Figure G2008101869771D0000027
但电压差频率差
Figure G2008101869771D0000029
满足条件时，表针始终不回到0位。
这三种情况表示发电机电压与电网电压不同期，同时，非期指示灯亮。
④当发电机电压与电网电压的电压差
Figure G2008101869771D00000210
频率差
Figure G2008101869771D00000211
相角差
Figure G2008101869771D00000212
满足并网条件(即同期)时，表针在0位停留秒，即零值电压(或称电压值为0、电压表置0)，同时，非期指示灯熄灭，同期指示灯亮，此时，接线端X3(或X3、X5)输出并网信号，使断路器(或自动空气开关)合闸并网。
本发明的有益效果是：成本低，线路及接线安装简单。自动并网准确、迅速、安全、可靠。消除了手动并网的紧张情绪和手动并网发生的事故。为各类小型低压发电站发电并网带来了经济效益和社会效益。
附图说明：
下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明：
图1是本发明的实物外形正面图。
图2是本发明的实物面板图。
图3是本发明的实物外形背面图。
图4是本发明的四个接线端的原理图。
图5是本发明的五个接线端的原理图。
图6是本发明的四个接线端的安装接线原理图。
图7是本发明的五个接线端的安装接线原理图。
图4中：元器件采用片式元器件，D1～D4、D7～D10可采用整流桥，变压器B可采用平面变压器或电子变压器，缩小体积便于塑封封装，这是本发明的核心部件。如体积较大，可以去掉电压表1T1-450v(或600v)中的分压线圈，用一个同阻值体积较小的3W～5W的线绕电阻代替分压线圈。三极管V1的发射极A点和V2的集电极B点，是电子秒表测试延时时间的接入点。
1、根据发电并网条件：
①发电机电压(UG)与电网电压(UX)接近相等，误差不超过(5～10)％。
②发电机电压频率(fG)与电网电压频率(fX)接近相等，误差不超过(0.2～0.5)％。
③发电机电压相角(θG)与电网电压相角(θX)差
Figure G2008101869771D0000031
接近为0，应小于或等于10°。得计算(计算论证从略)结果：
因相角差产生的电压误差：
380v(线电压)、220v(相电压)、电压误差
Figure G2008101869771D0000033
取36v。
420v(线电压)、240v(相电压)、电压误差
Figure G2008101869771D0000034
取40v。
450v(线电压)、260v(相电压)、电压误差
Figure G2008101869771D0000035
取43v。
当频率差
Figure G2008101869771D0000036
时，
Figure G2008101869771D0000037
秒，取
Figure G2008101869771D0000038
秒。即：发电机电压与电网电压相角电压误差
Figure G2008101869771D0000039
(或40v、43v)的持续时间
Figure G2008101869771D00000310
秒，就满足并网条件(同期)。
2、主要元件取值要求：
①R5、R11、R13、和R6、R12的取值：V1饱和导通时，可控硅SCR可靠触发导通，同时，V1发射极电压Ue＞UZ(UZ为R6、R12分压，在R12上得到的基准电压)。
②R7、R8、C1用公式：
Figure G2008101869771D00000311
计算取值。
其中
Figure G2008101869771D00000312
秒，US＝12v，UC(t)＝UZ
③R9、R14的取值：在1、14脚内部断开时，R9、R14分压，在R14上的电压U14＞UZ。
3、调试：
①变压器B与X1断开后接入220v电压，X1、X2接入调压器，调节输入电压等于36v(或40v、43v)，调整R2，使V1截止，调节输入电压大于36v(或40v、43v)，使V1饱和导通。在取R1、R2、R3、R4要遵循这个原则，选取R1时要注意在UG与UX相角为180°时，R1的消耗功率较大。确定后可以将R2安装在表壳正面，便于适应各类电站的要求。
②用电子秒表接入A点和B点，调节R8，使V1截止到V2饱和导通的时间
Figure G2008101869771D00000313
秒。
4、工作原理：
X1、X2分别接电网A相和发电机A相，X4接零线，开始发电。
①在发电机电压未发出来时，
Figure G2008101869771D00000314
(或40v、43v)，V1饱和导通，可控硅SCR被触发导通，因Ue＞UZ，LM339的输端1、2、14、13为0，U14＝0＜UZ，V2截止，非期指示灯D5发光，表示非同期状态，X3(或X3、X5)无并网信号输出。
②调节发电机的励磁电压和转速，使
Figure G2008101869771D00000315
(或40v、43v)，V1截止，Ue＝0，Ue＜UZ，LM339的2、1脚内部断开，此时，US＝12v经R8、R7向C1充电延时，延时期间，14脚为0，13脚还是为0，V2截止。
③当在
Figure G2008101869771D0000041
秒时间内，突然
Figure G2008101869771D0000042
(或40v、43v)，V1又饱和导通，1、2脚立即为0，2脚把充了一些电的C1下拉置为初始0状态。14、13脚任然为0，V2还是处于截止状态。
④当
Figure G2008101869771D0000043
(或40v、43v)的持续时间
Figure G2008101869771D0000044
秒时，表示发电机电压与电网电压同期。此时，1、14脚内部断开，11脚电压U14＞UZ，13脚内部截止，V2饱和导通，继电器J工作，经X3(或X3、X5)输出并网信号，同时，非期指示灯灭，同期指示灯发光。
⑤C2的作用是当同期时，触发V2饱和导通一下，让继电器J动作一下又复原。C3的作用是抗干扰和电路刚通电时使V2滞后于LM339。C2的容量较大，C3容量较小。LM358也可以用LM324代替，只是管脚稍加改变即可。
图5中：表的背面比图4多一个接线端，一共五个接线端。用于断路器有合闸线圈的发电机组。继电器常开触点经接线端X3、X5引出，接在断路器合闸线圈回路中。
图6中：为断路器(或自动空气开关)无合闸线圈的接线图。QS为隔离开关，QF为空气断路器(或自动空气开关)，KM为交流接触器，并接在QF开关两端，作为并网的辅助开关，SB为扭子开关(或转换开关)。KM的常开触点与QF常闭触点串联后并接在X3(或KM线圈左端)和电网的A相上，起着避免误操作的作用。
①KM的大小选择：
根据
Figure G2008101869771D0000045
公式计算，
发电机的额定功率150KW及以下，KM的触头额定电流选40A。
发电机的额定功率150KW～400KW，KM的触头额定电流选60A～80A。
发电机的额定功率400KW～500KW，KM的触头额定电流选80A～150A。
②发电并网操作原理：
按图6接好线，合上隔离开关QS，合上SB，开始发电。并网表的表针开始上下摆动，非期指示灯发光表示非同期，调节发电机的励磁电压和发电机的转速，当表针指在36v(或40v、43v)及以下，并持续0.3秒，表示发电机电压与电网电压已经同期，X3输出并网信号，KM线圈通电工作，主触头闭合并网，KM常开触点闭合自锁。同时，非期指示灯熄灭，同期指示灯发光。此时，合上空气断路器QF，断开SB，并网表退出工作，KM也退出工作。开足发电量，并网结束。

Claims (5)

1.用零值电压原理发明的并网表。并网表用于小水电站、太阳能发电站、燃气发电机等各类低压发电机组的发电并网。
2.根据权利要求1所述的并网表，其外形特征：如同1T1-450v(或600v)交流电压表，外形尺寸：160mm×160mm，安装开孔尺寸：150mm×150mm，可以安装在发电机屏上。在表的背面有四个(或五个)接线端，分别为X1、X2、X3、X4(或X1、X2、X3、X4、X5)。X1和X2分别接电网侧A(或B、C)相和发电机侧A(或B、C)相，X3(或X3、X5)为并网信号输出端，X4接零线端。
3.根据权利要求1所述的并网表，其内部特征：有一个450v(或600v)的交流电压表，表盘面板上有2个指示灯，其中一个为非同期(表盘上简称非期)指示灯，另一个为同期指示灯。有一个由电子元器件及电路板组成的控制组件，该组件集成度高、体积小，是本发明的核心部件。能自动检测同期信号，当发电机电压与电网电压同期时，由接线端X3(或X3、X5)输出并网信号。
4.根据权利要求1所述的并网表，其原理特征：为零值电压原理。用一个1T1-450v(或600v)电压表，接在电网侧A相和发电机侧A相上。发电机开始发电，电压表的表针开始摆动：
①发电机电压UG与电网电压UX不相等，产生的电压差
Figure F2008101869771C0000011
U＝|UX-UG|＞UX10％，但频率差
Figure F2008101869771C0000012
f、相角差
Figure F2008101869771C0000013
θ满足条件时，表针始终不回到0位。
②发电机电压频率fG与电网电压频率fX不相等，产生的频率差
Figure F2008101869771C0000014
f＝|fX-fG|＞fX(0.2～0.5)％＝0.1Hz～0.25Hz，但电压差
Figure F2008101869771C0000015
U、相角差
Figure F2008101869771C0000016
θ满足条件时，表针摆动频率很快。
③发电机电压相角θG与电网电压相角θX不相等，产生的相角差
Figure F2008101869771C0000017
θ＝|θX-θG|＞10°，因相角差
Figure F2008101869771C0000018
θ＞10°，而产生一个相角电压差
Figure F2008101869771C0000019
Uθ，但电压差、频率差满足条件时，表针始终不回到0位。这三种情况表示发电机电压与电网电压不同期。
④当发电机电压与电网电压的电压差
Figure F2008101869771C00000110
U、频率差
Figure F2008101869771C00000111
f、相角差θ满足并网条件(即同期)时，表针在0位停留
Figure F2008101869771C00000113
t，即零值电压(或称电压值为0、电压表置0)。此时，可以合闸并网。
本发明就是应用上述原理设计而成的。
5.根据权利要求1所述的并网表，并网表的意义为：开关板式交流电磁系并网表。
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