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本讲内容 1.1 概述 1.2 准同期并列的基本原理 1.3 恒定越前时间并列装置 1.4 数字式并列装置 本章内容 第一节 概述 1.1 概 述 电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为： mU )s i n ( tUu m 一、并列操作的意义 式中 电压幅值 电压的角速度 初相角 1.1 概 述 （ 1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的 小，其瞬时最大值一般不超过倍的额定 电流。 （ 2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步 运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系 统的扰动。 二、对并列操作的基本要求 1.1 概 述 准同期并列： 发电机在并列合闸前已励磁，当 发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列 点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近 相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 自同期并列： 将未励磁、接近同步转速的发电 机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原 动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同 步，完成并列操作。 三、并列操作方式 1.1 概 述 图 1-1准同期并列 (a)电路示意； (b)相量图； (c)等值电路 xU )(b GU x G e sU XG)(a GU xU DL G sU XG GE xE Xx GU DL xU )(c 待并发电机组加励 磁电流，其端电压 为 ，调节 的状态参数使之符 合并列条件。 （一）准同期并列 GU GU 1.1 概 述 设发电机电压 的角速度为 ，电网 电压 的角速度为 ，它们间的相量差 为 ，即 。 要求 DL合闸瞬间的 应尽可能的小，其 最大值应使冲击电流不超过允许值。最理想 的情况是 的值为零。 希望并列后能顺利进入同步运行状态，对电 网无任何扰动。 GU G XU x XG UU SU SU SU 1.1 概 述 理想条件为 ， 的三个状态量全部相等。 这时并列合闸的冲击电流等于零，并且并列 后发电机 G与电网立即进入同步运行，不发 生任何扰动现象。 三个条件很难同时满足。 ，即相角差为零）（ 即电压幅值相等）（ 频率相等 03 ,2 2,2,)1( e XG XXGGXG UU ffff GU xU 1.1 概 述 （一）电压幅值差 XG ff e 并列时：频率 相角差 等于零； 电压幅值不等： 则冲击电流最大值为： m a x 55.228.1 d s d xG h X U X UUi UG Ux 式中 、 发电机电压、电网电压有效值 Xd 发电机直轴次暂态电抗 1.1 概 述 图 1-2 准同期条件分析 (a)=0； (b) 0 xU GU )(b Ih e sU )(a Ih GU xU sU 从图 1 - 2 （ a ）可见，因为 m a xhi 与 GU 夹角为 90 ，所以 由电压幅值差产生的冲击电流主要为无功冲击电流。 1.1 概 述 （二）合闸相角差 并列合闸时：发电机频率 等于电网频率 ； 发电机电压幅值 等于电网电压幅值 ； 相角差 不为零。 则冲击电流的最大值为 式中 系统电压有效值； 发电机交轴次暂态电抗。 fG fx UG Ux e 2 s in255.2 m a x e q x h X Ui xU qX 1.1 概 述 图 1-2 准同期条件分析 (a)=0； (b) 0 xU GU )(b Ih e sU )(a Ih GU xU sU 从图 1 - 2 （ b ）可见，当相角差较小时，因为 m a xhi 与 GU 的夹 角为 0 ，所以由电压相角差产生的冲击电流主要为有功冲击 电流。 1.1 概 述 （三）频率不相等 频差、滑差、滑差周期 频差 ： 电角速度之差称为滑差角速度， 简称滑差，用 表示： 滑差周期为， 它们都是描述两电压矢量相对运动快慢的一组 数据。 fs fff xGs s xGs ss s fT 12 图 1-3 滑差电压原理图 GU xU e 0s 0s 1.1 概 述 2.频率不 相等对待并 发电机组暂 态过程的影 响 图 1-4为待 并发电机组 进入同步运 行的暂态过 程示意图。 O a b s s eo soc 状态 发电机 状态 电动机 O eb 状态 发电机 )(a )(b P 图 1-4 并列的同步过程分析 1.1 概 述 当发电机组与电网间进行有功功率交换时： 发电机的电压 超前电网电压 ，发电机 发出功率，则发电机将制动而减速。 落后 时，发电机吸收功率，则发电机 将加速。 GU xU xU GU 1.1 概 述 （二）自同期并列 未加励磁电流的发电机升速到接近于电网频率， 不超过允许值，且加速度小于某一给定值的条件 下，先合并列断路器，接着立刻合上励磁开关， 给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长 的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同 步运行。 自同期方式，在投入瞬间，不可避免地要引起 冲击电流。 自同期并列方法现已很少采用。 s 第二节 准同期并列的基本原理 1.2 准同期并列的基本原理 在满足并列条件的情况下，采用准同期并 列方法将待并发电机组投入电网运行，前已述 及只要控制得当就可使冲击电流很小且对电网 扰动甚微。因此准同期并列是电力系统运行中 的主要并列方式。 1.2 准同期并列的基本原理 设并列断路器 DL 两侧电压分别为 GU 和 xU ； 其 主 触头闭合瞬间 引起 的冲击电流值以及进入同步运行的暂 态过程，决定于合闸时的脉动电压 sU 和滑差角速度 s 。 因此，准同期并列主要对 sU 和 s 进行检测和控制，并选 择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间的 sU 值在允许 值以内。检测的信息也就取自 DL 两侧的电压，而且主 要是对 sU 进行检测并提取信息。 1.2 准同期并列的基本原理 一、 脉动电压 （一） GU 与 xU 两电压幅值相等 为便于分析问题，设待并发电机 xG xG UU 断路器 DL 两侧间电压差 u s 为 21 s i ns i n tUtUu xxGGs 1.2 准同期并列的基本原理 设初始角 0 21 ，并应用和差化积公式得： ttUu xGxG Gs 2 c os 2 s i n2 令 tUU xG Gs 2 s i n2 为脉动电压的幅值，则 tUu xG ss 2 c os u s 波形可以看成是幅值为 U s 、频率接近于工频的交流电 压波形。 1.2 准同期并列的基本原理 又 xGs ，为滑差角速度。 两电压相量间的相角差为 ： tse （ 1 - 7 ） 于是 2 2 2 2 2 2 e x e G s ss s i nUs i nU t s i nUU （ 1 - 8 ） u s 为正弦脉动电压，其最大幅值为 U G2 （或 U x2 ）。 sU 的 相量图及其瞬时值波形如图 1 - 5 （ a ）、（ b ）所示。 转动一圈的时间为脉动周期 T s 。 1.2 准同期并列的基本原理 图 1 - 5 脉动电压 （ a ）相量图（ b ）波形图 G )t( x 2 i j xU x sU GU e )t( G 1 )(a U s 2 t t u s u x u G u s o o T s )(b 1.2 准同期并列的基本原理 （二） GU 与 xU 两电压幅值不相等 由图 1 - 1 （ b ）的相量图，应用三角公式可求得 U s 的 值为 tUUUUU sGxGxs c o s222 （ 1 - 9 ） 当 0 st 时， UUU xGs 为两电压幅值差； 当 st 时， UUU xGs 为两电压幅值和。 1.2 准同期并列的基本原理 o U S 1s 2s t T s 1 T s 2 t xG UU 1s 2s U S o 图 1 - 6 U G = U x 时 U s 的波形 T s 1 T s 2 图 1 - 7 U G 与 U x 不等时 U s 的波 形 xG UU 1.2 准同期并列的基本原理 （三）利用脉动电压 u s 检测准同期并列的条件 脉动电压 u s 有时也称作滑差电压。 1 、电压幅值差 电压幅值差 UU xG 为对应于脉动电压 s U 波形的 最小幅值，由图 1 - 7 得 xGm i ns UUU 通过对 m i nsU 的测量，就可判断 G U 与 x U 间的电 压幅值差是否超出允许值。 1.2 准同期并列的基本原理 2 、频率差 G U 与 x U 间的频率差就是脉动电压 s U 的频率 f s 而 f ss 2 s 反映了频率差 f s 的大小。要求 s 小于某一允 许值，就相当于要求脉动电压周期 T s 大于某一个给 定值。 1.2 准同期并列的基本原理 3 、合闸相角差 e 的控制 最理想的合闸瞬间是在 G U 与 x U 两电压相量重合的瞬 间。考虑到断路器操作机构和合闸回路的固有动作时间， 必须在两电压相量重合之前发出合闸信号，即取一提前 量。这一段时间称为“越前时间”，由于该越前时间只需 按 断路器的合闸时间（准同期装置的动作时间可忽略）进 行整定，整定值 和滑差及压差无关，故称为“恒定越前时 间”。 1.2 准同期并列的基本原理 二、自动准同期装置 图 1 - 8 自动准同期并列装置组成 DL GU TV TV a G 控制单元 频率差 控制单元 电压差 控制单元 合闸信号 增速 减速 降压 合闸升压 电源 来自厂用电 xU b c a b 并列断路器 1.2 准同期并列的基本原理 （ 1 ）频差控制单元。检测 GU 与 xU 间的滑差角速度 s ， 调节转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。 （ 2 ）电压控制单元。检测 GU 与 xU 间的电压差，且调 节电压 GU 使它与 xU 的差值小于允许值，促使并列条件的 形成。 （ 3 ）合闸信号控制单元。检查并列条件，当频率和电 压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差 e 等 于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。 1.2 准同期并列的基本原理 自动准同期装置的组成可用图 1-8表示，按自 动化程度分为： （ 1）半自动准同期并列装置 无频差调节和电压调节功能，只有合闸信号 控制单元； 待并发电机的频率和电压由运行人员监视和 调整； 当频率和电压都满足并列条件时，并列装置 就会在合适的时刻发出合闸信号。 1.2 准同期并列的基本原理 （ 2）自动准同期并列装置 设置了频率控制单元、电压控制单元和合闸 信号控制单元； 待并发电机的频率或电压都由并列装置自动 调节； 当满足并列条件时，自动选择合适时机发出 合闸信号。 1.2 准同期并列的基本原理 三、准同期并列合闸信号的控制 图 1 - 9 准同期并列合闸信号控制逻辑结构图 合闸信号 提前量信号 频率差允许 电压差允许 提前量信号形成 门 与 1.2 准同期并列的基本原理 合闸信号控制单元 的 控制原则是当频率和电压 满足并列条件的情况下，在 G U 与 x U 要重合之前发出 合闸信号。在两电压相量重合之前的信号称为提前量 信号。 1 、越前时间 t YJ 通常 ， 令 ttt DLcYJ （ 1 - 1 0 ） 式中 t c 自动准同期装置的动作时间； t DL 并列断路器的合闸时间。 t YJ 主要决定于 t DL ，其值随断路器的类型而不同。 1.2 准同期并列的基本原理 2 、允许滑差角速度 图 1 - 10 恒定越前时间 原理 U s t 1YJ 2YJ 3YJ o 1s 2s 3s st 321 sss t DLt DL t DL 1.2 准同期并列的基本原理 由于 t YJsYJ ，当 t YJ 为定值时， YJ 与 s 成正比。 即由于 321 sss ， 所以 321 YJYJYJ 由于装置的越前信号时间、出口继电器的动作时间 以及断路器的合闸时间 t DL 存在着分散性，并列时 难免具 有合闸相角差，这就使并列时的允许滑差角速度 sy 受到 限制。 1.2 准同期并列的基本原理 设 ey 为发电机组的允许合闸相角，最大允许滑差 sy tt DLc ey sy （ 1 - 11 ） 式中 t c 、 t DL 自动并列装置、断路器的动作误差时间。 ey 决定于发电机的最大冲击电流值 m a xhi ，当给定 m a xhi 值后，可求 得 )r a d( E. XXi a r c s i n q x q m axh ey 2812 2 将取得的 ey 值代入（ 1 - 11 ）式，即可求得允许滑差 sy 。 1.2 准同期并列的基本原理 例 1 - 1 某发电机采用自动准同期并列方式与系统 进 行并列，系统的参数已归算到以发电机额定容量的标么 值。一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗 X d 为 0.125 ；系统等值机组的交轴次暂态电抗与线路电抗为 0.25 ；断路器合闸时间 t DL 0.5 s ，它的最大可能误差时间 为 20 ；自动并列装置最大误差时间为 0.05 s ；待并 发电机允许的冲击电流值为 Ge m a xh Ii 2 。试计算允许合闸 误差角 ey 、允许滑差角速度 sy ，与相应的脉动电压周期。 1.2 准同期并列的基本原理 解 （ 1 ）允许合闸误差角 ey )(199.00992.0a r c s i n2 05.128.12 25.0125.012 a r c s i n2 28.12 a r c s i n2 m a x r a d E XXi q xqh ey 即为 4.11 。 1.2 准同期并列的基本原理 解 ： （ 2 ）允许滑差角速度 sy 断路器合闸动作误差时间 1.02.05.0 t DL （ s ） 自动并列装置的误差时间 05.0 t c （ s ） 所以 33.1 15.0 199.0 tt DLc ey sy （ r ad /s ） 1.2 准同期并列的基本原理 如果滑差角速度采用标么值表示，则 10 2 * 42.0 502 33.1 2 f e sy sy （ 3 ）脉动电压周期 T s 7.4 33.1 22 sy sT （ s ） 第三节 恒定越前时间并列装置 1.3 恒定越前时间并列装置 脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电 压幅值差、频率差和合闸相角差。 在实际装置中，不能利用脉动电压检测并列条 件。原因是其幅值与发电机电压和系统电压有 关。 1.3 恒定越前时间并列装置 指其幅值在 一 周期内与相角差 e 分段按比例变化 的电压，一般呈三角形波形。其特点如下： 当 XGe 在 0 区间时， sLU 与 e 成反比 当 0e 时 ， sLU 为最大值 s L mU ， 在 0 区间时， sLU 与 e 成正比， 由此可见， sLU 与 e 之间是分段的比例关系，与 GU 和 XU 无关 一、线性整步电压 sLU 1.3 恒定越前时间并列装置 X sLU sL mUG U XU 0 e e G a b 图 1 - 1 1 线性整步电压与相角差的关系 1.3 恒定越前时间并列装置 t t t e Gu xu Gu xu Gu xu o o o yu sLu sLmU t a b c d e 2 o 图 1-12 全波线性整步电压 t o o o 1.3 恒定越前时间并列装置 线性整步电压的数学描述可用两个直线方程表示 为： 式中 s L mU 三角波的顶值电压 线性整 步 电压形成电路由电压变换、整形电路、相 敏电路、低通滤波器和射极跟随器组成。 0 e e0 e s L m sL e s L m sL U U U U 1.3 恒定越前时间并列装置 （ 1 ） 整形电路是将 GU 和 XU 的正弦波换成与主频率和相 位相同的一系列方波，方波的幅值与 GU 、 XU 的幅值无关。 （ 2 ） 相敏电路是在两个输入信号的电平相同时输出为高 电平“ 1 ”，两者不同时则输出为低电平“ 0 ”。 （ 3 ） 滤波电路和射极跟随器输出。为了获得线性整步电 压 SLU 与相角差 e 的线性关系，采用 LC 滤波器平滑波形， 为了提高整步电压信号的负载能力，采用射极跟随器输 出。 1.3 恒定越前时间并列装置 恒定越前时间部分是由 R、 C组成的比例微分回 路和电平检测器构成 SLU 1R C 2R 器 测 检 平 电 时间信号 恒定越前 图 1-13 恒定越前时间部分 二、恒定越前时间 1.3 恒定越前时间并列装置 c 2RUSLU 1R 2R C SLU 1R 2RC SLU 1R 2R C 2RU 2RU a b 图 1-14 利用叠加原理求 UR2示意图 1.3 恒定越前时间并列装置 2RU 为图 1 - 14 输出电压 2RU 与 2RU 的叠加。 在图 1 - 14 （ b ） 中由于电容器 C 的容量很小，容抗 很大，其作用可以忽略，故 t U RR R U S S L m R 21 2 2 0 tS 在图 1 - 14 （ c ） 中，若 C RR RR T S 21 21 ，则 C RR RR dt dU C RR RRtU U SLSSL m R 21 21 21 21 2 0 tS 1.3 恒定越前时间并列装置 在 0 tS 区间，若电平检测器翻转电平为 S L m U RR R 21 2 ，翻转时间为 YJt ，则动作的临界条件为： S L mRR U RR R UU 21 2 22 即： S L m SS L m YJS S L m U RR R C RR RRU t U RR R 21 2 21 21 21 2 11 1 CRt SYJS 01 CRt SYJS CRt YJ 1 1.3 恒定越前时间并列装置 电平检测器反转瞬间 的 YJ t 值与 S 无关，而是仅与 1R 及 C 的数值有关的常量， 右端的负号表示与所取时 间标尺的方向相反，即为 “越前”时间，故 YJt 为恒 定越前时间。图 1 - 15 表示 在不同的滑差周期下， 越 前时间能够恒定的示 意 图。 YJtSLU 2RU 2R U 2RU t t YJt 图 1-15 恒定越前时间电平检测器原理示意图 2At SLU SLKU 1ST 2ST t 1At 图 1-16 恒定越前相角电平检测器工作原理图 1.3 恒定越前时间并列装置 利用比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角 电平检测器的动作次序来实现滑差检查，如图 1 - 16 所示。 恒定越前相角电平检测器输入 SLU ，当 SLU 等 于或大于 S L KU 时，检测器动作，输出低电平，滑差减 小，即 21 SS TT ，恒定越前相角检测器动作时间 21 AA tt 、 随 之不断加大。如果将图中 S L KU 按允许滑差 SY 下恒定 越前时间 YJt 的相角差 YJ 进行整定，则有如下关系： ASYJSY tt , 即 YJ S SY A tt 三、滑差检测 1.3 恒定越前时间并列装置 当 SYS 时 YJA tt 当 SYS 时 YJA tt 当 SYS 时 YJA tt 只有当 YJA tt ，即恒定越前相角电平检测器 先于越前时间动作时，才说明这时的 S 小于允许 滑差的频率 SY ，从而作出频率差符合并列条件的 判断。 1.3 恒定越前时间并列装置 由于线性整步电压不载有并列 点 两侧电压 幅值的信息，所以就无法作为电压差的检测。电 压差检测可直接用 GU 和 XU 的幅值进行比较，两 电压分别经变压器、整流桥和一个电压平衡电路 后检测电压差的绝对值。当此电压差小于允许值 时发出“电压差合格允许合闸”信号。 四、电压差检测 1.3 恒定越前时间并列装置 S tYJU sLKU UU UU 1Y 2YU SZ 非门 与门 与门 双稳记忆 动作合闸 图 1-17 合闸控制逻辑框图 并列装置的合闸控制逻辑框图可以表示为图 1-17。 五、合闸信号控制逻辑 1.3 恒定越前时间并列装置 当并列条件检测元件测得的信号均符合允许并 列时，即频率差、电压差都在允许范围内，当越前 时间信号 测得的瞬间，就发出合闸控制信号；当 不符合并列条件时，即频率差或电压差两个条件中 任一条件不符（超出允许值），它就发出闭锁信号， 阻止 信号输出，不让发出合闸信号，即不允许 并列。 YJt YJt 1.3 恒定越前时间并列装置 六、频差控制 将待并发电机的频率调整到接近于电网频 率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促 成并列的实现。 待并发电机的频率低于电网频率，则要求发电 机升速，发升速脉冲。反之，应发减速脉冲。 当频率差值较大时，发出的调节量相应大些。 当频率差值小时，发出的调节量也就小些，以 配合并列操作的工作。 1.3 恒定越前时间并列装置 六、频差控制 频率差控制单元可由频率差方向测量环节和频 率调整执行环节两部分组成。前者判别发电机 电压和系统电压间频率的高低，作为发升速脉 冲或减速脉冲的依据。后者按比例调节的要求， 调整发电机组的转速。 1.3 恒定越前时间并列装置 1 、 滑差方向的检测 原理 当 0, SXG ff 时，在 相角 e 自 0 运动到 1 80 的过程中， GU 始 终超前 XU ；相 反 0, SXG ff 时，在 e 自 0 运动到 180 的 过程中， XU 始终超前 GU ，因此，要判断 S 的方向，只需 在 e 自 0 运动到 1 80 的过程中的任一时间，看 GU 和 XU 谁 超前谁滞后就可以了。 SLU 的下倾侧就是所要求的鉴别区 间，这区间的任一点都可用来进行越前鉴别。 GU GU XU 0S 0S e e a SLU b 0 e 图 1 - 18 滑差方向的检测原理图 1.3 恒定越前时间并列装置 2 、 频差控制框图 （ 1 ） 区间鉴 别 区间鉴别只 在 50 e 时发 一个宽度恒 定的脉冲使 与门 65 YY 、 开 放一段时间，发出调速脉冲。其余时间 65 YY 、 被闭锁，不 发 调速脉冲，如图 1 - 19 所示。 方波、 XG UU SLU 5Y 6Y 50 e 越前鉴别 区间鉴别 减速 增速 增速脉冲 减速脉冲与门 与门 图 1 - 1 9 频差控制框 图 1.3 恒定越前时间并列装置 图 1 - 20 频差控制波形 图 GU XU SLU t t t t t 0 50 增速 减速 1.3 恒定越前时间并列装置 （ 2 ） 越前鉴别 判定 G U 和 XU 谁是越前电压。输入信号为 GU 和 XU 的方波。 在越前相角 e 为 0 区间内，当 XG ff 时，越 前鉴别的增速脉冲回路输出一系列正脉冲， 若 XG ff ， 则越前鉴别的减速脉冲回路输出一系列正脉冲 。从而 可以判别滑差的方向。 （ 3 ） 比例调节 在每一个滑差周期内发一次宽度恒定的增速或 减速脉冲，均频脉冲时间的占用率与频差成正比，称 为比例脉冲调节制。 1.3 恒定越前时间并列装置 在并列操作过程中，自动调节待并发电机的 电压，使电压差条件符合并列的要求。 构成框图与频率差控制的相似，由电 压差方向测量环节和脉冲展宽电路组成 。 七、压差控制 第三节 数字式并列装置 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 用大规模集成电路微处理器（ CPU）等器件构 成的数字式并列装置，由于硬件简单，编程方 便灵活，运行可靠，且技术上已日趋成熟，成 为当前自动并列装置发展的主流。 一、概述 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 模拟式并列装置为简化电路，在一个滑差周期 时间内，把滑差角速度假设为恒定。数字式并 列装置可以克服这一假设的局限性，采用较为 精确的公式，按照当时的变化规律，选择最佳 的越前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作 的过程，提高了自动并列装置的技术性能和运 行可靠性。 数字式并列装置由 硬件 和 软件 组成，以下分别 进行介绍。 一、概述 1.4 数字式并列装置 二、硬件电路 以微处理器 (CPU)为核心的数字式并列装置， 就是一台专用的计算机控制系统。 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 图 1-21 数字式并列装置硬件框图 减速增速总线 触点 uuGx 口 接 行 并 OI/ 合闸 降压升压 状态信号 调速 显示键盘接口 CPU RAM ROM 计数定时 / DA/采样电压变换 人机联系 调压 合闸 降压升压 输入通道 输出通道 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 （一）主机 微处理器（ CPU）是控制装置的核心。 （二）输入、输出接口电路 在计算机控制系统中，输入、输出过程通道的信 息不能直接与主机的总线相接，它必须由接口电 路来完成信息传递的任务。 （三）输入、输出过程通道 为了实现发电机自动并列操作，须将电网和待并 发电机的电压、频率等状态量按要求送到接口电 路进入主机。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置 图 1-22 电压和频率测量 (a)电压测量 (b)频率测量 u )(b u CPU 计数定时 /降压滤波 整形 CPU DA/ u CPU DA/交流电压变送器 接口电路 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 1输入通道 按发电机并列条件，分别从发电机和母线电压 互感器二次侧交流电压信号中提取电压幅值、 频率和相角差等三种信息，作为并列操作的依 据。 （ 1）交流电压幅值测量 采用变送器，把交流、电压转换成直流电压， 然后由 A D接口电路进入主机。 对交流电压信号直接采样，通过计算求得它的 有效值。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置 1输入通道 （ 2）频率测量 测量交流信号波形的周期 T。把交流电压正弦 信号转化为方波，经二分频后，它的半波时间 即为交流电压的周期 T。 1.4 数字式并列装置 (3) 相角差 e 测量 如图所示 ， 把电压互感器电压信号转换成同频、同相的方波。 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置u x uG CPU 门 或 异 数 计 时 定 / 整形方波电压变换 图 1-23 相角差测量 整形方波电压变换 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 2输出通道 自动并列装置的输出控制信号有： 发电机转速调节的增速、减速信号； 调节发电机电压的升压、降压信号； 并列断路器合闸脉冲控制信号。 这些控制信号可由并行接口电路输出，经放大后驱 动继电器用触点控制相应的电路。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 （四）人一机联系 主要用于程序调试，设置或修改参数。 常用的设备有： （ 1）键盘 用于输入程序和数据。 （ 2）按钮 供运行人员操作。 （ 3） CRT（阴极射线管）显示器二 生产厂调试程 序时需 要。 （ 4）数码和发光二极管显示指示 为操作人员 提供直观的显示方式，以利于过程的监控。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 三、数字式并列装置的软件 （一）电压检测 交流电压变送器输出的直流电压与输入的交流电压值 成正比。设机组并列时，电压偏差设定的阀值为 U sy ，装 置内对应的设定值为 D U 。 当 DDD UGx 时，不允许合闸信号输出； 当 DDD UGx 时，允许合闸信号输出。 如 DD Gx 时，并行口输出升压信号，输出调节信号的宽 度与其差值成比例；反 之，则发降压信号。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 （二）频率检测 发电机电压和电网电压分别由可编程定时 计数器计数，主机读取计数脉冲值 N x 和 N GO 。由 （ 1 - 16 ）式求得 f x 和 f G 。与上述电压检测所采 用算式类同，把频率差的绝对值与设定的允许 频率偏差阀值比较，作出是否允许并列的判断。 按发电机频率 f G 高于或低于电网频率 f x 来输出 减速或增速信号。选择 e 在 0 到 期间，调节量 按 f 差值比例进行调节。 1.4 数字式并列装置 图 1-24 相角差测量波形分析 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 图 1-24 相角差测量波形分析 i ux uG G x 21 )(c )(b )(a t t u t t t u u u u 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 （三）越前时间检测 设系统频率为额定值 5 0Hz ，待并发电机的频 率低于 5 0Hz 。从电压互感器二次侧来的电压波形 如图 1 - 24 （ a ）所示，经削波限幅后得到图 1 - 24 （ b ）所示的方波，两方波异或后得到图 1 - 24 （ c ） 中的一系列宽度不等的矩形波。显然，这一系列 矩形波宽度 i 与相角差 i 相对应。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 系统电压方波的宽度 x 为已知，它等于二分之 周期 （或 180 ），因此 i 可按下式求得。 )(22 )( 1 1 ii x i x i i ii x i i 当 当 式中 x 和 i 的值， CP U 可以从定时计数器读入求得。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 理想的 越 前合闸相角 YJ ，它可以计及 e 含有加速度的 情况： t t t DC si DCsiYJ 2 2 1 （ 1 - 18 ） 式中 si 计算点的滑差角速度，其值可按下式求得 x iii si t 2 1 （ 1 - 19 ） 其中 i 和 1i 分别是计算点和上一个计算点的角度 值； x2 两计算点的时间 t DC 微处理器发出合闸信号到主触头闭合时需 要经历的时间。 设 t c 为出口继电器动作时间，则 ttt cDLDC 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 据式（ 1 - 18 ）可以求出最佳的合闸越前相角 YJ 值， 该值与本计算点的相角 i 按下式进行比较（下式中 为计 算允许误差） 如果 YJi )2( （ 1 - 22 ） （ 1 - 22 ）式成立，则立刻发出合闸信号。 如果 YJi )2( （ 1 - 23 ） 又 YJi )2( （ 1 - 24 ） 则继续进行下一点计算，直到 i 逐渐逼近 YJ 符合 （ 1 - 22 ）式为止。 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 图 1-25 计算轨迹 图 1-25 计算轨迹 s e s o t A A s o )(a 2 e s o t )(ts )(te B B )(b 1.4 数字式并列装置 数字式并列装置 数字式并列装置数字式并列装置数字式并列装置 最佳的合闸 越 前角的 与本计算点的比较也有可 能出现下式情况，即 YJi )2( （ 1 - 25 ） 这就是如图 1 - 26 中所示， 错过了合闸时机的情况。 为了避免上述情况， 在进行本点 i 计算时，可同时对下一个计算点 1i 值进 行测 量 。估计最佳合闸 越 前相角 YJ 是否介于计算点与 下一个预测点 1i 之间，以便及时采取措施，推算出 i YJ 所需的时间。 图 1 - 26 错过合闸时机的情况 1io 2 1i i YJ b a i e
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