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淺析發(fā)電機自動(dòng)準同期并網(wǎng)技術(shù)

  【摘要】本文結合自動(dòng)準同期裝置在宣鋼的成功使用經(jīng)驗,對發(fā)電機自動(dòng)準同期并網(wǎng)進(jìn)行淺要的分析介紹。 
  【關(guān)鍵詞】發(fā)電機;同期并網(wǎng);自動(dòng)準同期;電壓;頻率 
  引言 
  發(fā)電機必須并入電力系統才能將所發(fā)出的電能上送至系統中,才能實(shí)現電能從發(fā)電機流向用電設備,對發(fā)電機與電力系統之間的并列操作就是同期并網(wǎng)操作,同期并網(wǎng)操作是發(fā)電機操作中的一項關(guān)鍵內容,操作出現問(wèn)題將直接導致發(fā)電機并網(wǎng)失敗。當前,企業(yè)電網(wǎng)的規模日益增大,同時(shí)發(fā)電機的數量和容量都在不斷增加,這就需要對同期并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入的了解,最終實(shí)現能夠將發(fā)電機準確、可靠、穩定的并入系統目標。 
  1、發(fā)電機并網(wǎng)的條件手動(dòng)準同期的缺點(diǎn) 
  1.1發(fā)電機并網(wǎng)的條件 
 ?。?)發(fā)電機機端母線(xiàn)的電壓與系統母線(xiàn)的電壓幅值相等并且波形一致。 
 ?。?)發(fā)電機所發(fā)出電的頻率與系統的頻率相同,均為50Hz。 
 ?。?)發(fā)電機側電壓與系統側電壓的相序相同。 
 ?。?)合閘的瞬間,發(fā)電機側電壓與系統側電壓相位相同。 
  在以上四個(gè)條件具備的基礎上,就能完成發(fā)電機的順利并網(wǎng),在并網(wǎng)瞬間,發(fā)電機機端電壓與系統電壓的瞬時(shí)值越是差距越小,則發(fā)電機并網(wǎng)時(shí)受到的沖擊就越小,并網(wǎng)過(guò)程就越平穩。 
  2、手動(dòng)同期并網(wǎng)的缺點(diǎn) 
  老式發(fā)電機采用的手動(dòng)準同期裝置,雖然可以通過(guò)人工觀(guān)察合閘前的發(fā)電機與系統兩側的電壓、頻率等數值,通過(guò)調節發(fā)電機本體和勵磁裝置來(lái)調節發(fā)電機側的參數使其等于系統側參數,并在參數相同的時(shí)刻合上并網(wǎng)開(kāi)關(guān),實(shí)現發(fā)電機的并網(wǎng)操作,但是根據實(shí)際情況來(lái)看,其始終擺脫不了如下幾條缺點(diǎn): 
 ?。?)不能自動(dòng)選擇合閘的時(shí)機,對操作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和操作熟練程度依賴(lài)性較大。 
 ?。?)老的手動(dòng)準同期裝置的精度下降,雖然是在同期裝置所顯示的可以合閘的區間進(jìn)行合閘并網(wǎng)工作,但是往往由于操作的延時(shí)和裝置的細小誤差而使實(shí)際合閘過(guò)程并不滿(mǎn)足發(fā)電機并網(wǎng)的條件,這種狀況就造成了非同期并網(wǎng)。 
 ?。?)過(guò)程完全需要人工進(jìn)行干預,不能實(shí)現自動(dòng)調節。 
  3、微機自動(dòng)準同期裝置的結構 
  我廠(chǎng)選用的微機自動(dòng)準同期裝置屬于越前時(shí)間恒定的自動(dòng)并列裝置,這種并列裝置對發(fā)電機側和系統側的電壓頻率進(jìn)行檢測,當在設定的越前時(shí)刻檢測到兩側的電壓差和頻率差均在設定的允許范圍之內,則迅速啟動(dòng)合閘邏輯并輸出合閘信號驅動(dòng)斷路器合閘,實(shí)現發(fā)電機的并網(wǎng),這樣能夠最大程度上保證在經(jīng)過(guò)了斷路器固有的合閘延時(shí)之后,兩側電壓與頻率的差值仍然處于最小的范圍。如果在合閘邏輯啟動(dòng)之前裝置判斷出電壓或者頻率的差值超出設定的允許范圍,則馬上閉鎖合閘出口,并在程序內部將合閘邏輯閉鎖,通過(guò)檢測到的電壓頻率差值來(lái)對分別給出發(fā)電機轉速升高降低以及電壓升高降低指令。微機自動(dòng)準同期裝置包括了以下五部分: 
  3.1導前時(shí)間設定部分,微機自動(dòng)準同期裝置的導前時(shí)間是通過(guò)4位撥碼來(lái)進(jìn)行設置的,四位撥碼代表了16進(jìn)制的0000-1111共計16個(gè)數,對應時(shí)間為0.1-1.6秒,這個(gè)前導時(shí)間的設定需要對斷路器固有的合閘時(shí)間進(jìn)行檢測,使前導的時(shí)間與斷路器合閘時(shí)間匹配。系統電壓與發(fā)電機機端電壓之差形成的以滑差周期脈動(dòng)的電壓信號。其周期也可以通過(guò)撥碼進(jìn)行設置。 
  3.2自動(dòng)調壓?jiǎn)卧?,微機系統通過(guò)模擬轉數字模塊對高壓設備二次側的電壓信號進(jìn)行采集,采集周期通常系統固定為10ms,經(jīng)過(guò)采集器的電壓信號為一個(gè)0~5V的直流信號,微機通過(guò)內部的比較器對系統電壓與發(fā)電機機端電壓進(jìn)行比較,根據兩側電壓的差值給出發(fā)電機電壓升高或者降低信號,直至調節后兩側的電壓差值保持在5%以?xún)取?nbsp;
  3.3自動(dòng)調頻單元,調頻單元配置高速頻率采集通道,分別對發(fā)電機側和系統側的頻率進(jìn)行快速采集比較,當發(fā)電機頻率低于系統側頻率時(shí)就對應的升高發(fā)電機轉速,反之則降低發(fā)電機轉速,直到達到并網(wǎng)要求的頻率之差控制在0.33Hz以?xún)取?nbsp;
  3.4自動(dòng)同期合閘單元,當發(fā)電機機端與系統側的電壓和頻率均在規定的范圍之內時(shí),自動(dòng)同期合閘單元則投入并密切監視兩側的電壓和頻率值,如果在設定的保持時(shí)間之內電壓和頻率差值均未越過(guò)規定的范圍,這就表示發(fā)電機當前的運行狀態(tài)十分平穩,下一個(gè)滑差時(shí)間內必然會(huì )出現最佳的同期合閘時(shí)間點(diǎn)。此時(shí)立即投入自動(dòng)同期合閘準備邏輯,等待下一個(gè)滑差時(shí)間周期內同步點(diǎn)的到來(lái),一旦檢測的該同步點(diǎn)則邏輯輸出斷路器合閘,發(fā)電機成功并網(wǎng),若此周期內未檢測到最佳的同步點(diǎn),則程序繼續等待同步點(diǎn)的出現。在自動(dòng)合閘單元中需要設置合閘動(dòng)作的時(shí)間提前量,這個(gè)提前量應該能與斷路器的合閘時(shí)間相匹配。 
  3.5出口執行和信號指示單元,出口執行單元包括了輸入輸出接口芯片,光電隔離電路以及大功率驅動(dòng)電路和出口繼電器,根據功能一般采用了五出口繼電器的結構,五個(gè)出口繼電器分別完成發(fā)電機升轉速、降轉速、發(fā)電機電壓升高、降低、同期合閘五個(gè)功能,其中可以通過(guò)內部邏輯分別對五個(gè)出口進(jìn)行功能連鎖或者閉鎖,出口繼電器分別對應了不同的信號指示燈,可以通過(guò)指示燈來(lái)觀(guān)察自動(dòng)準同期裝置的運行狀態(tài)。 
  4、微機自動(dòng)準同期裝置的應用優(yōu)勢 
  4.1微機自動(dòng)準同期裝置的操作比老式準同期裝置便捷簡(jiǎn)單,操作人員只要按下啟動(dòng)按鈕就能完成發(fā)電機同期并網(wǎng)的復雜操作,消除了發(fā)電機并網(wǎng)對操作人員素質(zhì)的依賴(lài)性。 
  4.2能夠適時(shí)的選擇最佳時(shí)機進(jìn)行合閘,客服了傳統手動(dòng)準同期裝置在合閘瞬間其內部需要進(jìn)行的角度檢測,將同期并網(wǎng)的沖擊降到最小。 
  4.3由于其前導時(shí)間和滑差時(shí)間可以通過(guò)外部的撥碼進(jìn)行調節,這就可以使自動(dòng)準同期裝置適應不同的發(fā)電機出口斷路器,使得合閘時(shí)間的提前量總能夠與斷路器固有的合閘時(shí)間保持一致,確保在最佳的時(shí)間內完成合閘。 
  4.4微機自動(dòng)檢同期裝置運行可靠,能夠適應較頻繁的發(fā)電機并網(wǎng)操作,且其不受外部環(huán)境的影響,對于復雜的工廠(chǎng)現場(chǎng),其能夠切實(shí)的保障發(fā)電機同期并網(wǎng)操作的長(cháng)期可靠性,提高整個(gè)系統運行的穩定性。 
  5、結束語(yǔ) 
  自動(dòng)準同期裝置在宣鋼發(fā)電機系統中得以成功運用,時(shí)間證明了其在可靠性、快速性、穩定性等多方面均遠遠的超過(guò)了傳統依靠手動(dòng)準同期的操作方法,保障了發(fā)電機并網(wǎng)操作的成功率,直接增加了企業(yè)發(fā)電機運行的經(jīng)濟效益。 
  參考文獻 
  [1]粟梅,郭旭東,官詩(shī)軍.一種新型的微機自動(dòng)準同期裝置.電力設備網(wǎng) 
  [2]彭曉濤,王少榮,程時(shí)杰.高性能微機自動(dòng)準同期裝置.電力系統自動(dòng)化,2002.09



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