CN205070463U - 同步发电机自动准同期控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步发电机自动准同期控制装置，包括分别连接在变压器一次侧的第一测频测相模块和第一电压测量模块，连接在变压器二次侧的第二测频测相模块和第二电压测量模块；第一、第二测频测相模块、第一、第二电压测量模块与PIC单片机连接，PIC单片机的输出端与显示模块连接，PIC单片机的输入端与参数设置按键连接，PIC单片机的控制输出端与继电器组。本装置可准确的识别系统状态，通过状态识别结果来投入相应的处理模块，此过程本身改变了以前基于启动时刻调节保护范围的做法，而采用元件所用电流，电压量的波形来作为自适应选用数字滤波器，调节保护范围，调节方向元件动作范围等各个环节的基准。控制灵活，操作方便，同期可靠。

Description

同步发电机自动准同期控制装置

技术领域

本实用新型涉及发电机准同期控制技术领域，具体是一种同步发电机自动准同期控制装置，适用于同步发电机和线路变压器并列操作的准同期控制，主要应用于电力系统中同步发电机和线路变压器的并列操作，保证将同步发电机安全快速地并入电网。

背景技术

目前国内的保护装置，启动原件动作后，后续的故障处理过程是按照启动时刻为基准展开的，如突变量启动后相继执行快速段，稳态阶段，震荡闭锁阶段，跳闸后阶段以及非全相阶段。现有大的技术方案不合理的，我们所制定的保护处理方案是针对与保护装置之外的一次，二次的状态而言的，除了简单的单一性故障，程序处理和系统状态相符合，大多数会导致不一致从而影响保护整体性能。

发明内容

本实用新型从根本上解决了不论是何种原因导致的信号畸变不会影响保护性能的问题，同时也确保了任何故障情况下，保护在暂态超越指标范围能快速切除故障的可能。

本实用新型采用的技术方案是：同步发电机自动准同期控制装置，包括分别连接在变压器一次侧的第一测频测相模块和第一电压测量模块，以及分别连接在变压器二次侧的第二测频测相模块和第二电压测量模块，显示模块、PIC单片机、继电器组和参数设置按键；其中所述第一测频测相模块、第一电压测量模块、第二测频测相模块和第二电压测量模块与PIC单片机连接，PIC单片机的输出端与显示模块连接，PIC单片机的输入端与参数设置按键连接，PIC单片机的的控制输出端与继电器组，继电器组与发电机的调频回路、调压回路、同期合闸回路及故障回路向连接。

下面对准同期并列过程进行分析：

一个理想的准同期并列过程应该满足以下三个条件：

1）△U=│Ug─Us│=0;

2)△f=│fg─fs│=0;

3)δ=0°

Ug:待并侧电压Us：系统侧电压fg：待并侧频率fs：系统侧频率δ：两侧相角差

在同期的三要素中，频率差和相角差这两个要素是一对矛盾体。若两系统的原有相位差δ≠0，而频率又相等即△f=0时，则δ恒定，永远不可能δ=0。只有△f=fg─fs≠0，亦即存在频率差时，δ才会出现等于0的机会。

在实际应用中，可以简单地认为，同期过程实际上是捕捉δ=0的过程。而电压差和频率差仅作为同期时的限定条件，只要△U和△f在允许范围内即可。允许差值越小，其冲击电流越小，但这将影响并列的快速性。因此，允许值可根据实际要求选择。

为了使待并发电机与电网尽快并列，通常情况下需要根据△U和△f的大小对待并发电机进行频率和电压调节，以尽快地使△U和△f满足给定要求，进而实现同期并列。一般机组所配备的励磁调节器都具有较好的调压性能，因此自动准同期装置无需在调压功能上考虑过多。但不同机组的调速器具有很大的特性差异，因此，本装置在两侧频差、压差不合格时，依照偏差量的大小，发出长短不同的调节脉冲，并根据调节后发电机频率、电压的变化量实现全智能的时隙控制，从而实现最佳调节效果。

同步发电机自动准同期控制装置有很高的同期精度及快捷的并网速度，并提供合闸闭锁功能。既可用于同步发电机的并列，也可以用于线路变压器的并列。主要应用于中小型发电厂的控制设备中。

本实用新型与现有设备相比具有以下优点：具有较快和很高的同期精度。具有有快捷的并网速度，并提供合闸闭锁功能。控制灵活，操作方便，同期可靠。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图中：1-第一测频测相模块；2-第一电压测量模块；3-第二测频测相模块；4-第二电压测量模块；5-显示模块；6-PIC单片机；7-继电器组；8-参数设置按键。

具体实施方式

参见图1，同步发电机自动准同期控制装置，包括分别连接在变压器一次侧的第一测频测相模块1和第一电压测量模块2，以及分别连接在变压器二次侧的第二测频测相模块3和第二电压测量模块4，显示模块5、PIC单片机6、继电器组7和参数设置按键8；其中所述第一测频测相模块1、第一电压测量模块2、第二测频测相模块3和第二电压测量模块4与PIC单片机6连接，PIC单片机6的输出端与显示模块5连接，PIC单片机6的输入端与参数设置按键8连接，PIC单片机6的的控制输出端与继电器组7，继电器组7与发电机的调频回路、调压回路、同期合闸回路及故障回路向连接。显示模块5包括字码显示和指示灯。所述字码显示由数码管实现。PIC单片机6输出的控制信号为开关信号。PIC单片机采用美国微芯科技公司Microchip单片机PIC24，单片机PIC24是基于增强的低功耗16位CMOS微控制器。

本装置中第一测频测相模块、第一电压测量模块、第二测频测相模块和第二电压测量模块测量变压器一次侧和二次侧的频率、相位和电压，发送给单片机，单片机经过处理，输出增速（功角符合）、减速（同频）、升压（偏低）、降压（偏高）同期合闸或故障六个开关信号给继电器组，从而进行控制。单片机计算滑差预测合闸相角达到设定值后以选定的导前时间发出合闸命令完成并列操作。并列过程中相位差指示灯直观指示发电机与电网的相位关系，若同期成功，指示灯会一直停留在同期点上，很快会闭锁。

若不成功指示灯不会停留在同期点上，约10秒后自动投入下一次同期控制。本装置在证实外电网确实无电的情况下可以用外部发出合闸命令，如果电网有电则操作无效，必须经由同期控制才能发出合闸命令。

同期合闸前，调频（速）电路在任何情况下（除发电机本身掉线外）都可以工作，跟踪电网频率，电网掉线时锁定50Hz。频率（速度）调节采用模糊控制进行变参数调节。对液压调速机和直流伺服电机控制的调速机可以将参数调频脉冲宽度设小一些，对普通交流电机控制的调速机应该将参数脉冲宽度设大一些。对转动惯量小一些的系统可以将参数调频间隔设小一些，反之设大一些。

同期合闸前，调压电路在发电机频率GF<42Hz时不动作，在45Hz～55Hz时正常调节，电网掉线时锁定额定电压。调压方式有脉宽调节和计数调节两种供选择，分别适合于伺服电机控制的模拟电位器调节和数字调节。

对线路变压器的并列，如果线路变压器具有环路，同期合闸前，装置将检测变压器两边的电网是否“同频”，若同频则输出“同频”信号（减速信号代），待并侧电压“偏高”（降压信号），“偏低”（升压信号），“功率角”是否在设定的范围内，是则输出“功角符合”信号（增速信号代）。只有同时满足“同频”、“功角符合”、“压差正常”才能发出合闸命令，在选择允许“无压合闸”时，在证实任一侧确实无电的情况下可以由外部发出合闸命令。

本装置的所有控制输出都是无源的开关信号，各控制继电器动作时，相应指示灯亮。当外部负载电源为交流时，建议在负载上并联一个0.1uf的电容，负载电源为直流时在负载上反并联一个二极管；负载容量较大时建议用中间继电器过渡一下。

本实用新型遵循的参数如下：

1．电源：AC：110V～280V/50Hz,DC：110V～250V

2．输入信号：

发电机标准电压：0V～100V+30V（或0V～400V+120V）

电网标准电压：0V～100V+30V（或0V～400V+120V）

注意，标准电压分别取自被同期对象两侧电压互感器的同名相。采用标准电压互感器时选100V，直接采用380V线电压时选400V。

3．输出信号：

增速（功角符合）、减速（同频）、升压（偏低）、降压（偏高）同期合闸及故障六个开关信号，以继电器方式输出。

接点容量为交流阻性220V/5A；交流阻性380V/2A；直流110V/0.8A,直流220V/0.2A。当外部负载电源为交流时，建议在负载线圈上并联一个0.1uf的电容，负载电源为直流时在负载线圈上反并联一个二极管；负载容量较大时建议用中间继电器过渡一下。

最后说明的是，本使用新型中单片机所涉及计算等过程，均是采用本领域成熟的技术，不是本实用新型的发明点所在。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.同步发电机自动准同期控制装置，其特征在于：包括分别连接在变压器一次侧的第一测频测相模块（1）和第一电压测量模块（2），以及分别连接在变压器二次侧的第二测频测相模块（3）和第二电压测量模块（4），显示模块（5）、PIC单片机（6）、继电器组（7）和参数设置按键（8）；其中所述第一测频测相模块（1）、第一电压测量模块（2）、第二测频测相模块（3）和第二电压测量模块（4）与PIC单片机（6）连接，PIC单片机（6）的输出端与显示模块（5）连接，PIC单片机（6）的输入端与参数设置按键（8）连接，PIC单片机（6）的的控制输出端与继电器组（7），继电器组（7）与发电机的调频回路、调压回路、同期合闸回路及故障回路向连接。

2.根据权利要求1所述同步发电机自动准同期控制装置，其特征在于：所述显示模块（5）包括字码显示和指示灯。

3.根据权利要求2所述同步发电机自动准同期控制装置，其特征在于：所述字码显示由数码管实现。

4.根据权利要求1到3任一项所述同步发电机自动准同期控制装置，其特征在于：所述PIC单片机（6）输出的控制信号为开关信号。