【文章內容簡介】 ：含有同步條件信息的電壓，可以用來檢查發(fā)電機并列時是否滿足同步條件。特點：整步電壓含有頻差信息、相位差信息和壓差信息，整步電壓的周期就是滑差周期，可用于檢測頻差的大小。作用：實現(xiàn)同步條件檢查和產生合閘脈沖。分類(產生整步電壓的方法)：1．正弦型整步電壓：早期準同期并列裝置所采用的測量信號。包絡線是正弦型的，稱為正弦整步電壓。，電壓互感器二次側電壓經整流后直流側的電壓波形如Fig213(c),所測得直流電壓反映了脈動電壓的幅值。 正弦整步電壓的最小值是電壓差（如第二節(jié)所述）。正弦整步電壓隨時間變化過程對應相位差的變化過程。最小值電壓差 周期檢測頻率差 隨時間變化過程確定合閘時刻相位差利用正弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差條件，利用正弦整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件，利用正弦整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件。當，正弦型整步電壓如公式（219）所示： （219），的波形圖和圖27相似。表明：整步電壓相角差，電壓差，使得檢測時引入了電壓的影響，容易造成越前時間信號的時間誤差，從而引起合閘誤差。因此被線性整步電壓的方法代替。2．線性整步電壓線性整步電壓含有頻率差、相位差的信息，但不含有電壓差的信息。周期檢測頻率差 隨時間變化過程確定合閘時刻相位差 另設專門電路檢測壓差利用線性整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件，利用線性整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件，但需利用其他方法檢查電壓差是否滿足并列條件，壓差檢測另設專門電路完成。結合邏輯框圖、電路圖和各點波形圖理解。(1) 半波線性整步電壓：電路圖的原理省略。從邏輯框圖(b)圖中可看出，經方波變換后在a點電位(反映兩電壓相量差)的波形如Fig215所示，是一系列幅值一定而寬度與相角差有關的矩形波。相角差=180時，矩形最寬。相角差為0或360時，矩形寬度為0。0180，寬度漸增，180360，寬度漸減?？梢?，一系列矩形波寬度的變化，反映了兩電壓相量相角差δe的變化，為并列裝置判別相角差提供了檢測信息。：圖216 RC濾波 雙Ｔ形濾波矩形波鋸齒三角波理想三角波（a） (b) (c)(c)所示為線性整步電壓與相角差之間的關系可用兩個直線方程表示如公式(220)所示。常稱為三角波整步電壓。 和t成線性關系相角差特性，與壓差無關，提高了并列裝置的控制性能，被模擬式自動并列裝置廣泛使用。 Fig216(c)是在完全理想的情況下獲得的，實際情況偏離理想化直線，使控制合閘時間引入誤差。(2)全波線性整步電壓：結合圖217，218分析。控制邏輯圖如圖217(b) 方波變換 LC濾波原始交流電壓波形兩電壓方波Y點矩形波理想平滑三角波形原理和半波整步電壓類似，最大值是半波的2倍，多了一倍矩形脈沖，可通過適當減小濾波器時間常數(shù)來改善性能。多用這種。――。數(shù)學表達式如公式(221)所示。b.，當不同時，三角波整步電壓波形如圖219所示，可用來檢測及。(二) 相角差δe(t)的實時檢測：數(shù)字式裝置產生檢測信號的方式。 上述線性整步電壓δe的對應關系從寬度不等的矩形波經濾波處理后獲得的?！　　〗Y論：矩形波的寬度與并列電源波形的相角差δe相對應，記錄矩形波的寬度即記錄相角差的運動軌跡δe（t），其中載有除電壓幅值外的并列條件信息。作用與整步電壓相似，數(shù)字式裝置充分利用δe（t）隨時間變化規(guī)律的信息，提高了并列裝置的合閘控制技術水平。　　　δe的測量方案，利用Fig220相角差測量的邏輯圖可得到一系列寬度不等的矩形波。通過分析波形可獲得并列所需檢測信息，和全波邏輯圖不同的是，全波是利用濾波器電路獲得矩形波形的，而這里是通過CPU計數(shù)方式來檢測的。 兩種類型的裝置：實時響應性（并列速度）、準確性（合閘誤差）三、 并列合閘控制(一) 恒定越前時間電子模擬式自動并列裝置，用電阻電容作為運算器件，實際電路偏離理想化假設條件，在實際應用中難免引入誤差。采用微機型數(shù)字式自動并列裝置利用較嚴密的數(shù)學模型計算越前時間，符合脈動電壓的實際規(guī)律，相當準確。1．數(shù)學模型，求2．求出當前計算點的合閘相角差，利用條件進行判斷3．δe（t）軌跡4．錯過合閘時機的應對措施。(二) 頻率差檢測實施檢測的方法：(1)在恒定越前時間之前完成的檢測任務，用來判別是否符合并列條件。在數(shù)字式裝置中，利用相角差的軌跡中含有滑差角頻率的信息進行檢測，符合機組和系統(tǒng)的實際運行情況。(2)直接測量兩并列電壓頻率，求得頻率差值以及頻率高、低的信息。數(shù)字電路測量頻率的方法是測量交流信號的周期T。只有在頻率差允許的條件下，才進行恒定越前時間的計算。(三) 電壓差檢測在頻差和相角差檢測電路中，不載有并列點兩側電壓幅值的信息，需設置專門電壓差檢測電路。，同時也必須在恒定越前時間之前作出電壓幅值差是否符合并列條件的判斷。檢測方法：(1) 直接讀入兩電壓值，然后作計算比較。用傳感器實現(xiàn)較為簡單。(2) 先直接比較兩電壓相量的幅值大小，再讀入比較結果。思考題1．整步電壓、正弦整步電壓、線性整步電壓6．自動準同步裝置一般由哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么？7．利用正弦整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準同步并列條件？8．利用線性整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準同步并列條件？作業(yè)題：1．利用正弦型和線性整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準同步并列條件？第四節(jié) 頻率差與電壓差的調整本節(jié)內容：頻差和壓差的調整方法一． 頻率差調整任務：發(fā)電壓頻率接近系統(tǒng)頻率，使頻率差滿足允許的范圍，促成并列的實現(xiàn)。方法：升速/減速1．頻率差測量參照第三節(jié)數(shù)字式頻率測量的方法，直接測量兩并列電壓的頻率，判別頻差大小。在允許范圍不發(fā)調速脈沖，進行越前時間合閘控制計算。超出允許范圍發(fā)調速脈沖，不進行越前時間合閘控制計算確定發(fā)升速或減速脈沖。2．調節(jié)量控制 發(fā)電機的轉速按照比例調節(jié)準則，調節(jié)脈沖時間與頻率差值成比例。比例關系隨機組特性而異。二． 電壓差調整任務：調節(jié)發(fā)電機電壓值，使電壓差符合并列條件，實施原則與頻差調整相似，直接測量兩電壓相量的幅值再進行判別。在允許范圍不進入電壓調整控制程序 超出范圍進行電壓調整控制程序。第五節(jié) 微機型（數(shù)字型）并列裝置的組成一、 概述模擬式并列裝置存在的主要問題 模擬式并列裝置是認為ωs是勻速的，但實際上是多變的，如系統(tǒng)頻率不很穩(wěn)定或發(fā)電機轉速是變化的，都會有不同程度的加速度。特別是對合閘時間較長的斷路器，合閘瞬間相角差會很大，引起很大的沖擊電流?；驗榱双@得穩(wěn)定的ωs，把并列過程拉得很長。另外，由于裝置元件老化或因溫度變化引起的參數(shù)變化，也將使導前時間產生誤差。 數(shù)字式并列裝置定義及主要特點 定義：借助于微處理器的高速處理信息能力，利用編制的程序，在硬件配合下實現(xiàn)發(fā)電機并列操作。 主要特點：由于利用微處理器具有高速運算功能和邏輯判斷能力，使對機組的調節(jié)更加快速，更加精確，在頻差滿足要求后，隨時確定理想導前相角，使合閘瞬間沖擊電流更小，同期過程縮短。3. 主要區(qū)別：（1）檢測并列條件是否滿足的方式不同：模擬型采用不同類型的整步電壓來獲取相關信息進行檢測，采用方波矩形波整步電壓波形方式記錄δe（t），微機型采用方波CPU計數(shù)方式來記錄δe（t）。（2）所采用的元件類型不同：微機型采用大規(guī)模集成電路中央處理器等器件構成，CPU具有高速運算和邏輯判斷能力，其指令周期以微秒計，故有足夠充裕時間進行相角差δe（t）和滑差角頻率近乎瞬時值的運算，并按照頻率差值的大小和方向，電壓差值的大小和方向，確定相應的調節(jié)量，對機組進行調節(jié)。（3）實現(xiàn)方式不同：一般模擬式并列裝置為了簡化電路，在一個滑差周期內，把滑差角頻率假設為恒定的，數(shù)字式則采用較為嚴密的公式，計及考慮相角差可能具有加速運動等問題，按δe（t）當時的變化規(guī)律，選擇最佳越前時間發(fā)出合閘信號。二、 硬件電路專用計算機控制系統(tǒng)，以CPU為核心的數(shù)字式并列裝置。按計算機控制系統(tǒng)的組成原則，基本配置為：主機、I/O接口、I/O過程通道。（一） 主機CPU、RAM、ROM―――主機RAM：控制對象運行變量的采樣輸入ROM：固定的系數(shù)和設定值，編制程序EEPROM：既能固定存儲，又便于設置和修改的整定值。（二） I/O接口 I/O過程通道的信息與主機總線相連的媒介。 有并行、串行、管理接口、A/D、D/A轉換。（三） I/O過程通道信息的傳遞和變換設備。接口電路和控制對象之間傳遞信號的媒介。1. 輸入通道2. 輸出通道調速信號、調壓信號、合閘脈沖控制信號（四） 人－機聯(lián)系鍵盤、顯示器、數(shù)碼和發(fā)光二極管顯示指示三、 軟件：1. 主程序：管理和調用2. 并列條件檢測程序：按前述越前時間的數(shù)學模型進行程序編制。第五節(jié)思考題：1．微機型裝置和模擬型裝置的主要區(qū)別。2．微機型裝置的主要組成部分。第三章 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)前面第二章的內容是針對同步發(fā)電機自動并列的工作原理，實現(xiàn)方法等方面來進行學習的，這是電力系統(tǒng)自動控制技術在系統(tǒng)運行中的一個方面的應用，今天我們要開始學習第三章，這一章節(jié)和接下來的第四章兩個部分的內容是自動控制技術的又一個方面的重要應用，研究的對象是同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)，第三章主要是結合勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性理解正常運行時自動勵磁調節(jié)的作用，而第四章在結合勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性理解事故運行時自動勵磁調節(jié)的作用。下面開始學習的第一節(jié)概述相當于是第三章和第四章兩個章節(jié)內容的一個緒論部分的介紹。第一節(jié) 概述主要內容：勵磁系統(tǒng)和勵磁自動控制系統(tǒng)；同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務；對勵磁系統(tǒng)的要求。一、勵磁系統(tǒng)和勵磁自動控制系統(tǒng)：反饋系統(tǒng)1．勵磁系統(tǒng) 結合電機學課程所學過的有關同步發(fā)電機的基本工作原理，理解同步發(fā)電機為了完成將機械功率轉換為三相交流電功率，就必須給發(fā)電機的轉子輸入一定量的勵磁電流。同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的主要設備，它將旋轉的機械功率轉換成三相交流電磁功率。為完成這一轉換，必須在發(fā)電機內建立一個磁場，產生這個磁場的直流電流稱為同步發(fā)電機的勵磁電流，又稱轉子電流。具體是在發(fā)電機的轉子繞組（又稱勵磁繞組）中通于直流電流，產生相對轉子靜止的磁場，轉子在原動機拖動下旋轉，形成旋轉磁場。磁場與定子導體之間有了相對運動，在定子繞組中就會感應交流電動勢，從而在發(fā)電機內部實現(xiàn)機電之間的轉換。勵磁電流的大小決定了發(fā)電機空載電動勢的大小，直接影響發(fā)電機的運行性能。因此，控制發(fā)電機的勵磁是對發(fā)電機的運行實行控制的重要內容之一。勵磁系統(tǒng)直流電流 轉子繞組 靜止磁場 旋轉磁場 定子繞組中產生感應電動勢（板書） （勵磁電流） GEW 原動機拖動轉子專門為同步發(fā)電機供應勵磁電流的有關設備，即與同步發(fā)電機勵磁回路電壓建立、調整及在必要時使其電壓消失的有關設備和電路。都屬于同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。2．勵磁自動控制系統(tǒng)具體說來，: 勵磁自動控制系統(tǒng)構成框圖勵磁系統(tǒng)＝勵磁功率單元＋勵磁調節(jié)器 直流電流(1)勵磁功率單元 發(fā)電機轉子 勵磁系統(tǒng)(2)勵磁調節(jié)器：根據(jù)機端電壓的變化和給定 （控制裝置） 勵磁控制系統(tǒng)調節(jié)準則，調節(jié)勵磁功率單元的輸出， （或同步發(fā)電機的自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)）以滿足系統(tǒng)正常運行或事故下的需求。 （3）發(fā)電機：被控制對象 反饋控制系統(tǒng)的工作過程。二、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(一，二部分詳講，三、四部分略講)勵磁控制系統(tǒng)的任務實質是勵磁調節(jié)在正常情況和事故情況下對同步發(fā)電機運行的影響。其中正常運行時根據(jù)同步發(fā)電機與電力系統(tǒng)的連接方式，即兩種不同的運行方式，指單機運行的同步發(fā)電機和與無窮大系統(tǒng)并聯(lián)運行的同步發(fā)電機兩種來進行說明。下面首先分析了同步發(fā)電機的單機運行時勵磁調節(jié)的作用，進而分析了當同步發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)并聯(lián)運行時，調節(jié)勵磁電流的原因及其影響。從而綜合得出，在正常運行情況下同步發(fā)電機與一般系統(tǒng)并聯(lián)運行時，勵磁調節(jié)的作用。(一) 電壓控制（單機運行時，勵磁調節(jié)對同步發(fā)電機運行的影響表現(xiàn)為對發(fā)電機端電壓的控制）負荷的波動 機端電壓波動 通過調節(jié)勵磁電流維持機端電壓上述調節(jié)過程的原理用最簡單的單機運行系統(tǒng)來進行分析： (a) (b) (c)Fig. 32 同步發(fā)電機感應電動勢與勵磁電流關系(a) 同步發(fā)電機運行原理； (b) 等值電路； (c) 相量圖(口述)GEW：勵磁繞組 ：機端電壓 ：電流：流經GEW的勵磁電流 ：由建立的磁場使定子產生的空載感應電動勢相量圖中， 與的