CN1042477C - 使同步发电机与交流电网同步的方法 - Google Patents

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Abstract

一种使同步发电机与交流电网同步的方法，借助测量电路调节驱动装置转速，使发电机的频率和电压与电网匹配，该方法包括：发电机起动期间，通过试验求得最佳调节指令，由计算机对调节指令的调节响应进行测定并存于存储器中；计算机起动时，按对电压及频率的给定值-实际值差的调节响应，测定最佳调节指令及其持续时间和间隔时间；平衡开始时，给定频率实际值，相位角超过时，使频率平衡到零。本发明可使发电机组的寿命提高。

Description

使同步发电机与交流电网同步的方法
本发明涉及一种使同步发电机与交流电网同步的方法和并联的同步装置，该装置具有用于交流电网及发电机的电压及频率以及电网电压和发电机电压之间相位角的各个测量电路，具有一方面对发电机驱动装置的转速进行调节使发电机频率的实际值平衡到与电网频率匹配的给定值区域上的控制输出端，另一方面对发电机电压进行调节使发电机电压平衡到电网电压的控制输出端，及具有用于联网开关的开关指令输出，该指令输出在根据相角与由计算机根据频率差及联网开关的预定开关时间求得的预给定值之间的给定值一实际值平衡得到的电压及频率的给定值一实际值平衡时给出控制。
直到几年前，一般，交流电网或三相电网采用双路电压测量器或电压差测量器、双路频率测量器及循环的相位测量器，即所谓的同步测量仪，进行同步。正确的及再次出现的同步点可在其中从相位测量器上读出。两个交流电网或一个发电机与一个交流电网进行联网的重要前提是在联网的时间点上它们电压的瞬时值必须一致，这意味着，线电压的有效值、电压的频率、相位及相序必须相同。
将发电机电压的频率精确地调节到交流电网的频率上，用手工的方式几乎是不可能的；并由此会出现差拍。在差拍的每个过零点如果电压的瞬时值相一致时，这就是同步点，则两个交流电网可以联网或使一发电机连接到一交流电网上。
在手工同步时，离理想的同步点多近时使发电机联入交流电网，这依赖于操作人员的技巧及经验。当同步完全自动实现时，通过两路电压之间的电压差、频率差及相位移的持续测量可极为精确地求得同步点。通过在公知装置中模拟地进行各个测量，不能作到在下一同步点上最佳地进行开关操作。
为了对具有任意发电机驱动装置的同步发电机保证其稳定及快速地投入同步，在奥地利申请ǒA820/88(展出公开日为1992年7月15日)中提出了一种同步装置，在其中设置了用于确定发电机驱动装置的转速随时间的变化与它的转速调节装置的控制信号加载之间关系的参数值的测量电路，及用于这种参数值的存储器。然后一个计算机可从所存储的参数值计算出对于频率平衡所需的用于期望的转速变化的控制信号量。在这个已公开的申请中没有详细地描述测量电路。另外也没有深入地给出：在怎样的时间点上测量电路将参数值存入存储器中。仅是在其说明书中提到，转速随时间的变化与转速调节的控制信号加载之间的关系通过频率测量来检测。
本发明的目的在于提供一种使同步发电机与交流电网同步的方法，使发电机驱动装置的转速调节指令按调节线路、发电机及发电机驱动装置的特性调节在最佳状态，从而使发电机的频率及电压分别与电网频率及电压相匹配。
上述目的是通过本发明提供的一种使同步发电机与交流电网同步的方法达到的，该方法包括以下步骤：
借助分别用于发电机和交流电网的电压及频率、以及用于电网电压和发电机电压之间相位角的测量电路，并借助控制输出端，一方面对发电机驱动装置的转速进行调节，使发电机频率的实际值平衡到一个与电网频率相关的给定值范围；另一方面对发电机电压进行调节，使发电机电压平衡到电网电压；
在平衡电压和频率的给定值-实际值时，借助联网开关的开关指令输出，根据相位角给定值-实际值的平衡，给定一个由计算机按频差及按联网开关预定的开关时间测定值；
其特征在于，还包括：
-在发电机的起动操作期间，通过试验求得转速调节装置的最佳调节指令，在试验中，对用于发电机驱动装置的转速调节装置的各调节指令的调节响应由一个计算机测定，并存放在一个存储器中；
-在计算机的起动操作时，按对电压及频率的每个给定值-实际值差的所有的调节响应，测定转速调节装置的最佳调节指令及最佳指令持续时间和指令间隔时间；
-在平衡开始时，给定具有确定转差的发电机频率的实际值；在电网电压和发电机电压之间相位角超越一个适当的值以后，使频率平衡到零。
本发明装置的优点在于，与公知系统相比，很少使用汽轮机调节，以及给出在理想条件下同步的可能性，由此使整个机组的工作寿命显著地提高了。
在本发明的一个构型中，计算机借助一程序自动地进行最佳调节指令的计算。
这个构型是有利的，因为由此可达到尽可能高的精确度，而且根据本发明的装置可以集合成一个全自动的装置。
借助在附图中描绘的一个实施例来详细描述本发明。在该附图中表示出一个电网7，通过一个联网开关2可使一发电机连接到该电网上。与发电机5的轴相连接的一个发电机驱动装置3例如是一个水轮机或一个蒸汽透平机组。对包含一个数字计算机的同步装置1输入联网开关2前、后的电压U，频率f及相位。该同步装置1根据它们求出同步点并将相应调节指令发送给发电机驱动装置3的调节器4。在起动操作前求得的并存储的发电机驱动装置3的调节特性将由同步装置1一起加以考虑。发电机5的电压调节是通过励磁部分6来实现的。相应的调节信号同样由同步装置1提供。
根据选择的本发明的同步装置1包括一个转差率，它与相应的装置条件有关。该同步装置1不象公知系统平衡于0.00Hz上，而是存在一个数量级为0.01至0.03Hz的最小转差。仅当发电机电压及电网电压之间的相位角小于一适当值时，才使频率平衡达到零赫兹上；相位角现在位于容限之内，因此存储着转速调节线路时间常数的同步装置1通过联网开关2使发电机5与电网7相连接。通过调节参数及实际测量值，这时借助计算机可确定滑差结束调节的起始时间点。如果由于电网条件的变化突然出现另一转差，它将由频率调节限制在一个确定值上，并且其余的过程如上所述地进行。
本发明装置的两大优点是，与公知系统相比较，很少起动汽轮机调节，及在理想的条件下有同步的可能性。由于这两个原因，使整个机组的工作寿命能显著提高。

Claims (1)

1．一种使同步发电机与交流电网同步的方法，包括以下步骤：
借助分别用于发电机和交流电网的电压及频率、以及用于电网电压和发电机电压之间相位角的测量电路，并借助控制输出端，一方面对发电机驱动装置的转速进行调节，使发电机频率的实际值平衡到一个与电网频率相关的给定值范围；另一方面对发电机电压进行调节，使发电机电压平衡到电网电压；
在平衡电压和频率的给定值-实际值时，借助联网开关的开关指令输出，根据相位角给定值-实际值的平衡，给定一个由计算机按频差及按联网开关预定的开关时间测定值；
其特征在于，还包括：
-在发电机(5)的起动操作期间，通过试验求得转速调节装置(4)的最佳调节指令，在试验中，对用于发电机驱动装置(3)的转速调节装置(4)的各调节指令的调节响应由一个计算机(1)测定，并存放在一个存储器中；
-在计算机(1)的起动操作时，按对电压及频率的每个给定值-实际值差的所有的调节响应，测定转速调节装置(4)的最佳调节指令及最佳指令持续时间和指令间隔时间；
-在平衡开始时，给定具有确定转差的发电机频率的实际值；在电网电压和发电机电压之间相位角超越一个适当的值以后，使频率平衡到零。
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