CN109921471B - 一种发电机组多次同期并列系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机组多次同期并列系统,包括机组PLC、同期电源及GCB两侧PT测量控制回路、同期装置、同期表、GCB合闸回路和GCB。本发明还公开一种发电机组多次同期并列方法,包括步骤:设置机组启动流程监视时间;进行首次机组同期并列操作,若该次同期并列失败,则自动重新激活同期装置,继续进行若干次的同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出上述机组启动流程监视时间。本发明能实时监视机组同期并列过程状态,根据状态信息判断同期并列是否失败,在确认同期并列失败后自动发送命令激活同期装置重新执行同期并列操作,大大提高了机组同期并列的成功率,且有效缩短了机组同期并列时间。
Description
技术领域
本发明涉及发电机组控制研究领域,特别涉及一种发电机组多次同期并列系统与方法。
背景技术
发电机组要启动并网发电,必然要经过自动准同期并列过程,只有当机组侧和电网侧电压、频率和相位差均在设定范围内时,GCB才能合闸并网。而非同期并列是发电厂的一种严重事故,它对有关设备如发电机及与之相串联的变压器、开关等破坏力极大,严重时会导致设备损坏。非同期并列对整个电力系统的冲击也是非常大的,有可能导致这台发电机与系统间功率振荡,严重扰乱整个系统运行,甚至造成相关系统发生崩溃。
为了尽可能降低机组非同期并列的几率,在进行同期系统设计时一般都会配置一个同期装置和一块同期表,如图1所示。其中同期装置负责调节机组电压和频率以适应电网的电压频率波动,并在GCB两侧电压、频率和相位均在设定范围内时发出GCB合闸命令;同期表则负责检查确认GCB两侧的电压、频率和相位是否均在设定范围内,若满足要求也发出GCB合闸命令。只有同期装置和同期表的合闸命令脉冲同时发出才能使GCB合闸。
图1所示回路设计能降低机组非同期并列的可能性,但也增加了机组同期并列失败的几率。由于同期装置和同期表的参数和性能存在一定的差异,在某次机组同期并列的过程中可能出现同期装置合闸脉冲和同期表合闸脉冲发出不同步的情况,此时同期合闸回路将不会导通。由于同期装置在合闸脉冲发出后会立即闭锁同期调节并列功能,这样在同期装置断电重启或复归之前,同期装置合闸脉冲将不会再发出,使得同期合闸回路一直无法导通,在超过机组启动流程监视时间后将触发跳闸致机组启动失败。
为此,如何能够克服同期装置和同期表的不同步导致机组同期并列误判造成的启动失败,具有重要研究意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种发电机组多次同期并列系统和方法,设置机组启动流程监视时间,在该时间允许范围内,在确认机组同期并列失败后,自动重新激活同期装置和同期表,继续进行若干次的同期并列操作,从而有效提高机组同期并列的成功率。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种发电机组多次同期并列系统,包括:
机组PLC,用于控制机组进行同期并列操作,在机组启动流程监视时间内,根据同期装置以及GCB反馈的信号判断当前同期并列是否成功,如果没有成功,则控制重新激活同期装置,继续进行同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出机组启动流程监视时间;
同期电源及GCB两侧PT测量控制回路,用于根据机组PLC控制命令投入同期装置和同期表电源,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路;
同期装置,用于根据机组PLC控制命令执行同期并列操作,并在执行后发送状态信号发送到机组PLC,以及根据机组PLC控制命令重新激活并再次执行同期调节并列操作;
同期表,用于在GCB两侧PT测量回路接通后检查确认GCB两侧的电压、频率和相位是否均在设定范围内,若满足要求则向GCB合闸回路发出GCB合闸命令;
GCB合闸回路,用于接收从同期装置和同期表发送过来的GCB合闸命令,在这两个GCB合闸命令均收到后执行GCB合闸操作;
GCB,根据GCB合闸回路命令要求执行合闸操作,并向机组PLC反馈GCB合闸状态信号。
优选的,所述同期电源及GCB两侧PT测量控制回路,包括一个控制同期装置和同期表电源通断的第一继电器、一个控制机组侧PT测量回路通断的第二继电器、一个控制电网侧PT测量回路通断的第三继电器和若干构成回路所必需的二次线缆,上述三个继电器的通断均由机组PLC控制。机组PLC可通过向继电器发送高/低电平信号,控制继电器的励磁/失磁,进而实现回路的接通和断开。
优选的,所述GCB合闸回路,包括一对同期装置合闸命令触点、一对同期表合闸命令触点、一个GCB合闸继电器,只有当同期装置合闸命令触点和同期表合闸命令触点均闭合时,GCB合闸继电器才励磁,GCB才能合闸。
一种发电机组多次同期并列方法,包括步骤:设置机组启动流程监视时间;进行首次机组同期并列操作,若该次同期并列失败,则自动重新激活同期装置,继续进行若干次的同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出上述机组启动流程监视时间。
优选的,在发电机组启动过程中监视当前机组的运行情况,若当前机组的转速以及机端电压大于预设的阈值,则启动首次机组同期并列操作,机组PLC控制同期装置和同期表上电,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路。
优选的,同期装置上电自检后,向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号,机组PLC在收到同期装置发送的“装置准备就绪”反馈信号后,向同期装置发出“启动同期”命令信号,该命令信号一直保持到机组启动成功或收到机组跳闸信号时复归。
优选的,在进行机组同期并列操作时,同期装置根据机组PLC控制命令调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲;同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲;
若GCB合闸回路同时接收到同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲,则使GCB合闸继电器励磁,GCB合闸,机组启动并网发电成功;
否则,判断当前时间是否仍处于机组启动流程监视时间内,若超出,则启动结束,否则,进行下次的同期并列操作。
更进一步的,在每次启动失败之后需要进行下次的同期并列操作时,先间隔一固定时间,复归同期装置,复归后由机组PLC发出的“启动同期”命令信号再次重新激活同期装置。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明能实时监视机组同期并列过程状态,根据状态信息判断同期并列是否失败,在确认同期并列失败后自动发送命令激活同期装置重新执行同期并列操作。
2、本发明能在机组同期并列失败后第一时间重启同期装置进行下一次同期并列操作,避免了不必要的等待时间,有效缩短了机组同期并列时间。
3、本发明能在机组启动流程监视允许时间内多次执行同期并列操作,直到GCB同期合闸成功为止,大大提高了机组同期并列的成功率。
附图说明
图1是现有技术的机组同期并列系统示意图。
图2是本实施例中的发电机组同期并列系统示意图。
图3是本实施例中发出“投入同期回路”命令逻辑示意图。
图4是本实施例中发出“启动同期”命令逻辑示意图。
图5是本实施例中发出“装置复归”命令脉冲逻辑示意图。
图6是本实施例中机组同期并列过程各种信号动作时序示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种发电机组多次同期并列系统,如图2所示,包括:机组PLC、同期电源及GCB两侧PT测量控制回路、同期装置、同期表、GCB合闸回路、GCB。本实施例中机组PLC在正常控制机组进行同期并列操作外,还可在机组启动流程监视时间内,根据同期装置以及GCB反馈的信号判断当前同期并列是否成功,如果没有成功,则控制重新激活同期装置,继续进行同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出机组启动流程监视时间,从而提高机组同期并列的成功率。
具体的,如图2所示,机组PLC用于执行机组启动流程,向“同期电源及GCB两侧PT测量控制回路”发出“投入同期回路”命令;向同期装置发出“启动同期”命令;接收同期装置反馈的“装置准备就绪”信号和GCB反馈的位置信号,进行同期并列状态判断;若判断同期并列失败,则向同期装置发出“装置复归”命令,并由“启动同期”命令重新激活同期装置。
如图3所示,本实施例发出“投入同期回路”命令逻辑判断策略为:
当满足下列所有条件时,发出“投入同期回路”命令:
(1)机组转速大于95%额定转速;
(2)机端电压大于90%额定转速。
当满足下列任意一个条件时,复归“投入同期回路”命令:
(1)GCB在合闸位置;
(2)收到机组跳闸信号。
如图4所示,本实施例发出“启动同期”命令逻辑判断策略为:
当满足下列所有条件时,发出“启动同期”命令:
(1)机组转速大于95%额定转速;
(2)机端电压大于90%额定转速;
(3)收到“同期装置准备就绪”反馈信号。
当满足下列任意一个条件时,复归“启动同期”命令:
(1)GCB在合闸位置;
(2)收到机组跳闸信号。
如图5所示,本实施例发出“装置复归”命令脉冲逻辑判断策略为:
当满足下列所有条件时,发出“装置复归”命令脉冲(保持3~5秒高电平):
(1)存在机组“启动同期”命令;
(2)未收到“GCB在合闸位置”反馈信号;
(3)“装置准备就绪”信号消失超过一定时间(例如1~2秒)。
本实施例中,同期电源及GCB两侧PT测量控制回路用于接收由机组PLC发送过来的“投入同期回路”命令,根据该命令投入同期装置和同期表电源,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路。
如图2所示,同期电源及GCB两侧PT测量控制回路包括一个控制同期装置和同期表电源通断的第一继电器K3、一个控制机组侧PT测量回路通断的第二继电器K4、一个控制电网侧PT测量回路通断的第三继电器K5和若干构成回路所必需的二次线缆。三个继电器均受“投入同期回路”命令控制,当“投入同期回路”命令为高电平信号时,三个继电器励磁使回路接通,当“投入同期回路”命令为低电平信号时,三个继电器失磁使回路断开。
本实施例中,同期装置用于接收由机组PLC发送过来的“启动同期”命令,根据该命令调节机组电压和频率,在机组准同期并列条件满足后向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲;在装置上电、复归并自检后发送“装置准备就绪”状态信号给机组PLC直到GCB合闸命令脉冲已发出;接收由机组PLC发送过来的“装置复归”命令并在“启动同期”命令的作用下重新激活并执行同期调节并列操作。
如图2所示,本实施例中同期装置除了具有接收外部“启动同期”命令接口、电压频率调节和发出GCB合闸命令脉冲功能外,还具有“装置复归”命令信号的接口,且在装置上电、复归并自检后,能向外部发出“装置准备就绪”信号,在装置断电、故障或发出GCB合闸命令脉冲后,复归“装置准备就绪”信号。
本实施例中,同期表用于在GCB两侧PT测量回路接通后检查确认GCB两侧的电压、频率和相位是否均在设定范围内,若满足要求则向GCB合闸回路发出GCB合闸命令。
如图2所示,本实施例中同期表具有检测GCB两侧电压、频率和相位的功能,并能在准同期并列条件满足的情况下,发出GCB合闸命令脉冲。
本实施例中,GCB合闸回路用于接收从同期装置和同期表发送过来的GCB合闸命令,在这两个GCB合闸命令均收到后执行GCB合闸操作。
如图2所示,GCB同期合闸回路至少由一对同期装置合闸命令触点K1、一对同期表合闸命令触点K2、一个GCB合闸继电器组成,只有当同期装置和同期表合闸命令触点均闭合时,GCB合闸继电器才励磁,GCB才能合闸。
本实施例中,GCB根据GCB合闸回路命令要求执行合闸操作,并向机组PLC反馈GCB合闸位置信号,如图2所示。
本实施例一种发电机组多次同期并列方法,其主要创新点是,设置一个机组启动流程监视时间。根据当前机组的运行情况判断需要进行同期并列操作时,进行首次机组同期并列操作,若该次同期并列失败,则自动重新激活同期装置,继续进行若干次的同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出上述机组启动流程监视时间。
结合图2,下面对该方法的具体实现过程详述如下:
S1、当机组转速大于95%额定转速且机端电压大于90%额定电压时,机组PLC发出“投入同期回路”命令,使同期装置和同期表上电,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路。该命令信号一直保持到收到“GCB在合闸位置”信号或收到机组跳闸信号时复归。
S2、同期装置上电自检后,向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号。
S3、机组PLC在收到同期装置发送的“装置准备就绪”反馈信号后,向同期装置发出“启动同期”命令信号,该命令信号一直保持到收到“GCB在合闸位置”信号或收到机组跳闸信号时复归。
S4、同期装置接收由机组PLC发送过来的“启动同期”命令,根据该命令调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲,在GCB合闸命令脉冲发出后复归“装置准备就绪”反馈信号。
S5、同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲。
S6、GCB合闸回路同时接收到同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲后,使GCB合闸继电器励磁,GCB合闸,机组启动并网发电成功。
S7、若GCB合闸回路未同时接收到同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲,GCB合闸继电器无法励磁。此时如果机组“启动同期”命令一直存在,“GCB在合闸位置”信号未收到且“装置准备就绪”信号消失超过一定时间,机组PLC发出“装置复归”命令脉冲远程复归同期装置。
S8、同期装置接收到由机组PLC发送过来的“装置复归”命令复归重启后,由一直保持的“启动同期”命令重新激活并执行同期调节并列操作,返回步骤S4。
S9、若超过机组启动流程监视时间后GCB仍未合闸,机组启动流程结束,机组启动失败。
下面结合相关信号动作时序图说明发电机组多次同期并列方法。
如图6(a)所示,机组在同期并列操作第一步首先发出“投入同期回路”命令(由0变为1),使同期装置和同期表上电,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路。在图6(a)中,该命令信号一直保持到收到“GCB在合闸位置”信号后复归(由1变为0)。
如图6(b)所示,同期装置上电自检后,向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号(由0变为1)。
如图6(c)所示,机组PLC在收到同期装置发送的“装置准备就绪”反馈信号后,向同期装置发出“启动同期”命令信号(由0变为1),开始执行第一次同期并列操作。在图6(c)中,“启动同期”命令信号一直保持到收到“GCB在合闸位置”信号时复归(由1变为0)。
如图6(d)所示,同期装置接收到由机组PLC发送过来的“启动同期”命令后,根据该命令调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路第一次发出GCB合闸命令脉冲。如图6(b)所示,在同期装置第一次发出GCB合闸命令脉冲后复归“装置准备就绪”反馈信号(由1变为0)。
如图6(e)所示,同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路第一次发出GCB合闸命令脉冲。但该合闸脉冲提前于同期装置发出的合闸脉冲。
如图6(f)所示,由于同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲未能同步,GCB合闸位置信号无法收到(仍保持为0),第一次同期并列操作失败。
如图6(g)所示,在第一次同期并列操作失败时,由于“启动同期”命令信号一直存在(保持为1,如图6(c)所示),同时“GCB在合闸位置”信号未收到(保持为0,如图6(f)所示)且“装置准备就绪”信号消失(由1变为0,如图6(b)所示)超过一定时间(例如1~2秒),机组PLC发出“装置复归”命令脉冲(由0变为1保持3~5秒后自动复归为0)远程复归同期装置。
如图6(b)所示,在第一次同期并列操作失败机组PLC发出“装置复归”命令脉冲后,同期装置重新启动,再次向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号(由0变为1)。
如图6(c)和6(d)所示,由于“启动同期”命令信号一直存在,同期装置执行第二次同期并列操作,调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路第二次发出GCB合闸命令脉冲。如图6(b)所示,在同期装置第二次发出GCB合闸命令脉冲后再次复归“装置准备就绪”反馈信号(由1变为0)
如图6(e)所示,同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路第二次发出GCB合闸命令脉冲。但该合闸脉冲滞后于同期装置发出的合闸脉冲。
如图6(f)所示,由于同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲未能同步,GCB合闸位置信号无法收到(仍保持为0),第二次同期并列操作失败。
如图6(g)所示,在第二次同期并列操作失败时,由于“启动同期”命令信号一直存在(保持为1,如图6(c)所示),同时“GCB在合闸位置”信号未收到(保持为0,如图6(f)所示)且“装置准备就绪”信号消失(由1变为0,如图6(b)所示)超过一定时间(例如1~2秒),机组PLC发出“装置复归”命令脉冲(由0变为1保持3~5秒后自动复归为0)远程复归同期装置。
如图6(b)所示,在第二次同期并列操作失败机组PLC发出“装置复归”命令脉冲后,同期装置重新启动,再次向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号(由0变为1)。
如图6(c)和6(d)所示,由于“启动同期”命令信号一直存在,同期装置执行第三次同期并列操作,调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路第三次发出GCB合闸命令脉冲。如图6(b)所示,在同期装置第三次发出GCB合闸命令脉冲后再次复归“装置准备就绪”反馈信号(由1变为0)
如图6(e)所示,同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路第三次发出GCB合闸命令脉冲。此次该合闸脉冲和同期装置发出的合闸脉冲同步。
如图6(f)所示,由于同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲实现同步,GCB合闸回路导通,GCB合闸成功,GCB合闸位置信号收到(由0变为1),第三次同期并列操作成功。
如图6(g)所示,由于第三次同期并列操作成功,GCB合闸位置信号已收到,且“启动同期”命令信号被复归(由1变为0),“装置复归”信号不再发出(保持为0)。
图6给出了在一个机组启动流程监视时间内,前两次同期失败,第三次重新激活同期装置重新执行同期并列操作成功的实例。通过该实例可看到,本实施例能够在同期并列操作中反复多次进行重启,不仅克服了同期装置和同期表由于参数和性能不同造成的误判,提高了成功率,而且缩短了时间,具有极大的推广应用价值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种发电机组多次同期并列系统,其特征在于,包括:
机组PLC,用于控制机组进行同期并列操作,在机组启动流程监视时间内,根据同期装置以及GCB反馈的信号判断当前同期并列是否成功,如果没有成功,则控制重新激活同期装置,继续进行同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出机组启动流程监视时间;
同期电源及GCB两侧PT测量控制回路,用于根据机组PLC控制命令投入同期装置和同期表电源,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路;
同期装置,用于根据机组PLC控制命令执行同期并列操作,并在执行后发送状态信号发送到机组PLC,以及根据机组PLC控制命令重新激活并再次执行同期调节并列操作;
同期表,用于在GCB两侧PT测量回路接通后检查确认GCB两侧的电压、频率和相位是否均在设定范围内,若满足要求则向GCB合闸回路发出GCB合闸命令;
GCB合闸回路,用于接收从同期装置和同期表发送过来的GCB合闸命令,在这两个GCB合闸命令均收到后执行GCB合闸操作;
GCB,根据GCB合闸回路命令要求执行合闸操作,并向机组PLC反馈GCB合闸状态信号;
机组PLC用于执行机组启动流程,向“同期电源及GCB两侧PT测量控制回路”发出“投入同期回路”命令;向同期装置发出“启动同期”命令;接收同期装置反馈的“装置准备就绪”信号和GCB反馈的位置信号,进行同期并列状态判断;若判断同期并列失败,则向同期装置发出“装置复归”命令,并由“启动同期”命令重新激活同期装置;
同期装置向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号,机组PLC在收到同期装置发送的“装置准备就绪”反馈信号后,向同期装置发出“启动同期”命令信号,该命令信号一直保持到机组启动成功或收到机组跳闸信号时复归;
在同期装置发出GCB合闸命令脉冲后复归“装置准备就绪”反馈信号;
当满足下列所有条件时,机组PLC向同期装置发出“装置复归”命令脉冲:
(1)存在机组“启动同期”命令;
(2)未收到“GCB在合闸位置”反馈信号;
(3)“装置准备就绪”信号消失超过一定时间;
当同期装置复归完成后,立即执行下一次同期并列操作。
2.根据权利要求1所述的发电机组多次同期并列系统,其特征在于,所述同期电源及GCB两侧PT测量控制回路,包括一个控制同期装置和同期表电源通断的第一继电器、一个控制机组侧PT测量回路通断的第二继电器、一个控制电网侧PT测量回路通断的第三继电器和若干构成回路所必需的二次线缆,上述三个继电器的通断均由机组PLC控制。
3.根据权利要求1所述的发电机组多次同期并列系统,其特征在于,所述GCB合闸回路,包括一对同期装置合闸命令触点、一对同期表合闸命令触点、一个GCB合闸继电器,只有当同期装置合闸命令触点和同期表合闸命令触点均闭合时,GCB合闸继电器才励磁,GCB才能合闸。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述发电机组多次同期并列系统的发电机组多次同期并列方法,其特征在于,包括步骤:设置机组启动流程监视时间;进行首次机组同期并列操作,若该次同期并列失败,则自动重新激活同期装置,继续进行若干次的同期并列操作,直到同期并列成功,或者超出上述机组启动流程监视时间。
5.根据权利要求4所述的发电机组多次同期并列方法,其特征在于,在发电机组启动过程中监视当前机组的运行情况,若当前机组的转速以及机端电压大于预设的阈值,则启动首次机组同期并列操作,机组PLC控制同期装置和同期表上电,并接通GCB两侧PT至同期装置和同期表的测量回路。
6.根据权利要求4所述的发电机组多次同期并列方法,其特征在于,同期装置上电自检后,向机组PLC发出“装置准备就绪”反馈信号,机组PLC在收到同期装置发送的“装置准备就绪”反馈信号后,向同期装置发出“启动同期”命令信号,该命令信号一直保持到机组启动成功或收到机组跳闸信号时复归。
7.根据权利要求4所述的发电机组多次同期并列方法,其特征在于,在进行机组同期并列操作时,同期装置根据机组PLC控制命令调节机组电压和频率,在GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲;同期表在检测GCB两侧电压、频率和相位差均在设定范围内后也向GCB合闸回路发出GCB合闸命令脉冲;
若GCB合闸回路同时接收到同期装置和同期表发出的GCB合闸命令脉冲,则使GCB合闸继电器励磁,GCB合闸,机组启动并网发电成功;
否则,判断当前时间是否仍处于机组启动流程监视时间内,若超出,则启动结束,否则,进行下次的同期并列操作。
8.根据权利要求7所述的发电机组多次同期并列方法,其特征在于,在每次启动失败之后需要进行下次的同期并列操作时,先间隔一固定时间,复归同期装置,复归后由机组PLC发出的“启动同期”命令信号再次重新激活同期装置。
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