微机自动同期装置在我厂电力系统的应用

第1页共7页微机自动同期装置在我厂电力系统的应用摘要对电力系统自动同期装置的重要性进行了介绍，对自动同期装置的原理做了简介，对我厂厂新区自动同期装置进行了阐述和对比，对我厂220kV站增加自动同期装置提出建议。关键词自动同期并列系统引言同期操作是电力系统中一项主要的操作内容。因为断路器的两端均有电源，若同期点断路器的合闸时机不适当，两端的电源参数相差较大，就将会引起断路器爆炸甚至整个电力系统稳定破坏而导致崩溃，发生大面积停电的重大恶性事故。而发电机同期装置是电力系统电气二次设备中非常重要的一个部分，运行正确与否直接决定了发电机能否顺利和安全的并入系统。在电力系统中，有些被称为同期点的断路器在进行合闸操作时，断路器的两端都有可能因由不同的电系统供电而带电。此时，就必进行一系列的操作，最终才能将断路器合闸。这一系列的操作加上断路器合闸操作统称为并列操作。随着电网建设的迅猛发展，网架结构的不断完善，网络连接的越来越密，从而导致了不论是对发电机断路器的合闸操作，还是在变电站中对系统的断路器合闸操作，都要求同期装置具有很强的可靠性和快速性，而微机自动同期装置就具备这样的功能。1自动准同期装置的原理众所周知，电力系统中任一点的电压瞬时值可以表示为u=Umsin(t+φ)。可以看出，同期点断路器并列的理想条件就是断路器两侧电压的三个状态量全部相等，即待并系统电压UG和大系统电压UX两个相量完全重合并且同步旋转。用公式表示则为：（1）ωG＝ωX或fG＝fX（即频率相等）（2）UG＝UX（即电压幅值相等）（3）δe＝0（即相角差为0）此时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后两个系统立即进入同步运行，不会产生任何扰动现象。为了使并列操作满足条件，尽量使合闸时达到理想条件。自动准同期装置必须设置三个主要的控制单元。（如图1）（1）频差控制单元。它的任务是检测待并系统（发电机）电压UG与大系统电压UX之间的滑差角频率ωS，且调节发电机转速，使发电机电压的频率接近系统频率。第2页共7页（2）电压差控制单元。它的功能是检测UG和UX之间的电压差，且调节发电机电压UG，使之与UX之间的的差值小于规定允许值，促使并列条件的形成。（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当待并机组的频率、电压都满足并联条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器的主触头接通时，相角差δ接近0或控制在允许范围之内。图1在同期的三要素中，频率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△φ≠0，而当满足频率相等要素，则△φ恒定，永远不可能△φ=0。只有△f=fg–fx≠0，亦即存在频率差时，△φ才会出现等于0的机会。在实际应用中，电压差、频率差两个要素与相位差要素相比，对于系统和设备的影响要小得多；同时，电压、频率较容易调至满足要求。因此，可以简单地认为，同期过程实际上是捕捉△φ=0的过程，而电压差和频率差两要素仅作为同期时的限定条件，一般我们实际中限定压差与频差在一定的取值范围内即可认为满足同期条件。【3】我厂厂自动准同期装置设置的允许频率差值为±0.2Hz，即为在同期两端频率为49.8HZ至50.2HZ之间，自动准同期装置都会判断符合频率相同的条件，允许压差值设置为系统电压值±5%以内均认为符合电压相同的条件。2同期并列操作的分类2.1准同期并列操作准同期并列操作就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，在满足准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。从实现方式上，准同期并列操作分为手动准同期和自动准同期：a.操作人员观察同期表，根据经验发合闸命令。一般作为自动准同期的备用方式。第3页共7页b.自动准同期：当现地控制单元发出合闸命令时，自动准同期装置自动寻找最佳合闸时间，发出合闸令；同时，在不满足同期合闸时，给励磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。准同期并列在对于合闸两端断路器有无电压分为无压合闸（一侧无压或者两侧无压），有压合闸（两侧都有电压）。其中有压的情况又按系统频率是否相等分为同频和差频两种运行方式，同频运行方式下的合闸操作称为“环网合闸”，两侧频率相同，合闸两端之间存在相角差即为功角，相角差会发生转动。图2为我厂厂发电车间新区电气一次部分主接线图，除了B10、B20、B30三台发电机的出口断路器为纯差频同期，其余各个断路器断开点可以出现多个情况的复合同期点。根据不同运行方式下，可以出现无压合闸、差频同期合闸以及合环合闸点。2.2自同期并列操作自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。由于自同期并列操作是未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。3我厂新区选用自动准同期装置介绍国内现在微机自动同期装置厂家有国电南瑞、深圳智能、国电南自、东大金智、珠海万力达等，深圳智能设备开发有限公司作为世界上第一家从事微机自动准同期装置研发制造的企业，其产品具有自动识别并网性质和模糊控制理论两相技术特点。我厂厂新区建设选用的深圳智能设备开发有限公司生产的微机自动同期装置。其中35kV总配站和锅炉发电集控室均配备了一台自动同期装置，根据不同位置区域分别控制各个区域的自动同期操作。这两套自动同期装置采用的硬件模块基本相同，包括SID-2SL-A型同步表、SID-2CM-V型同期控制器、SID-2X-A型同期自动选型装置以及许继继电器这几个模块集成在自动准同期屏上面。下面介绍下这几个模块的功能。3.1SID-2SL-A型同步表SID-2SL-A型同步表集同步表和同期闭锁继电器于一体，用于手动同期相位角指示，及手动同期和自动同期同期闭锁功能。3.2SID-2CM-V型同期控制器SID-2CM-V属于SID-2CM系列中的一种，是深圳市智能设备开发有限公司在总结前第4页共7页七代产品运行经验的基础上，在硬件设计及软件设计上作了较大的改进。除了保留原有产品的精确性及快速性的优点外，还增加了全汉字显示及与上位机进行通讯的功能。这为电站分布式控制系统（DCS）增加了一个重要的智能终端。不仅使运行人员在同期控制器的安装现场可以看到有关并网过程中的各种信息，还能在远方的集控站对并网过程了如指掌。为我厂新区35kV总配站无人值班站提供了技术保障。SID-2CM-V有12个通道可供1~12台、条发电机或线路并网复用，或多台同期装置互为备用，具备自动识别并网性质的功能，即自动识别当前是差频并网还是同频并网（合环）。装置内备有内置试验检测单元，毋需借助其它仪器设备即可进行控制器的例行试验、故障检测及外电路正确性校核等工作。图2第5页共7页3.3SID-2X-A型同期自动选线装置SID-2X-A型选线器是为深圳市智能设备开发有限公司SID-2系列各类同期装置配套设计的，适用于新站设计或老站改造的发电厂或变电站。选线器不仅适用于原来按同期小母线集中同期方式设计的厂、站，也同样适用于电气集中控制系统的输配电线路。如图3所示。图34我厂厂新区两自动同期装置间对比集控室的自动准同期装置为新区3台发电机出口断路器提供自动同期合闸服务，而3台发电机与系统之间的并列方式只会出现差频并网方式。在发电机并网过程中，微机自动准同期装置有以下优点和特点：1、该自动准同期装置能够自动识别差频并网还是同频并网。2、该自动准同期装置能够以最短时间实现满足并网的同期条件，以最快的速度捕捉到第一次出现的零相差，进行无冲击并网，对满足系统负荷供需平衡以及减少发电机组空转耗能情况具有重要意义。3、发电机并网过程中出现同频时，该装置将自动给出加速控制命令，消除同频状态。该装置可确保在需要时不出现逆功率并网。该装置可以通过调节均频控制系数和均压控制系数，对发电机的励磁系统与调速系统的控制，从而控制发电机频率与电压，达到并网条件。4、与同频并网过程中不同，发电机并网过程中，允许差频只能在为正偏差，本装置设置为+0.2HZ,允许差压也只能为正偏差，本装置设置为+5%，总配35kV站所用的自动准同期装置为35kV系统两路进线以及母联分段服务，属于典型的联络线路之间的并网操作。在并网过程中具有以下特点：第6页共7页1、35kV总配站的自动准同期装置为B351、B352，以及35kV系统的母联B340、B330以及分段B310、B320几个重要断路器服务，在这些断路器合闸过程中即可能会出现同频并网也可能会出现差频并网情况。该准同期自动装置也能够自动识别差频并网和同频并网状态，进入快速并网状态。2、与发电机并网不同，该装置所使用的并网点允许差频与允许差压可以为正也可以为负，在该装置中，我们取值允许差频为±0.2HZ，允许差压为±5%。3、当出现同频并网时，即为未解列两系统间联络线并网（或合环）。这是因并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角，的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失，系统潮流将重新分布。因此，同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线路的继电保护动作，或导致并列点两侧系统失步。4关于我厂220kV变电站设置自动同期装置的必要性虽然新区的发电机与发电车间重要配电枢纽35kV总配站都配备了微机自动同期装置，但作为我厂最高电压等级变电站220kV站还没有装设微机自动准同期装置。220kV我厂变电站是我厂的变电枢纽，同时也是我厂电力网络与系统电网的连接点，在这个重要的关键点装设自动同期装置对我厂厂电力系统安稳运行重要的保障作用。一旦出现我厂电网孤网运行的情况，最快的恢复方式就是在220kV我厂变电站尽快与系统电网并网，保证我厂电力网络的稳定。虽然目前220kV我厂变电站各断路器的测控装置具备检同期功能，但由于该功能只是测控装置的一项子功能，不能监视到待并两系统的具体压差、角差等重要并网参数，不能对待并网络进行调整，只适用于两个稳定的电力网络间并列使用，不能作为一个动态的网络与稳定网络的并列。为保证我厂电力网络的稳定，特别是满足孤网状态下迅速与外电网并网的要求，需在220kV我厂变电站内增设一套自动准同期装置。由于我厂新老区自动准同期装置均使用的是深圳市智能设备开发有限公司生产的自动准同期装置，建议仍使用该公司产品，便于备件统一储备，也利于职工操作。5结束语同期装置是发电厂以及变电站的重要自动装置，其直接影响发电机的安全寿命以及对电网质量的冲击污染大小，对于节约能源也是不可忽视的，如若发电机由于非同期并网的积累会造成发电机致命的伤害。对电力系统的可靠和稳定性的要求，在发电厂的同期装置上，必须采用具有精确及快速运算功能的微机自动同期装置，来实现发电厂DCS系统的分布式控制方式，独立完成发电厂的同期并网操纵，所采用的同期装置不仅就地第7页共7页采集数据，而且就地判定，就地控制。提高发电厂以及变电站的自动同期装置水平，这样不仅有可能使电力系统的自动化水平大幅度进步，而且可以减少发电机空转损耗时间，创造非常可观的经济效益。参考文献[1]变电站监控系统微机测控装置同期功能应用及探讨石玉梅陈浩内蒙古超高压供电局[2]百度百科同期装置[3]浅析发电厂同期操作程新明徐荣鹏国电新疆开都河流域水电开发有限公司