电力系统自动化控制全册配套最完整精品课件1.ppt
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1、 1-1 概述概述 一、自动并列的意义一、自动并列的意义 1-1 概述概述 一、自动并列的意义一、自动并列的意义 1-1 概述概述 一、自动并列的意义一、自动并列的意义 1-1 概述概述 二、同步发电机并列操作的方法二、同步发电机并列操作的方法 SSSmS GGGmG tUu tUu 0 0 sin( )sin( 1-1 概述概述 二、同步发电机并列操作的方法二、同步发电机并列操作的方法 0 e SG SGSG UU ff 或 发电机并入系统的理想条件发电机并入系统的理想条件 1-1 概述概述 二、同步发电机并列操作的方法二、同步发电机并列操作的方法 Sd S m XX U I 1-1 概述概
2、述 二、同步发电机并列操作的方法二、同步发电机并列操作的方法 由此产生的冲击电流周期分量为由此产生的冲击电流周期分量为 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 Sd SG m XX UU I mm Ii 28 . 1 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 (一)电压幅值不相等(一)电压幅值不相等 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 e Sq Ge Sq G m XX U XX U I sin 2 sin 2 由于合闸瞬间存
3、在相角差所产生的冲击电流有效值为:由于合闸瞬间存在相角差所产生的冲击电流有效值为: 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 (三)频率不相等(三)频率不相等 )sin()sin( 00SSSmGGGmd tUtUu ) 2 cos() 2 sin(2ttUu SGSG Gmd ) 2 sin(2tUU SG Gmd ) 2 cos(tUu SG dd 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 SGd SGd fff t de 2 sin2 2 sin2 2 sin2 e Sm e Gm
4、 d Gmd UU t UU dd d f T 21 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 e e d U d U SmGm UU2 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 eSmGmSmGmd UUUUUcos2 22 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 一、准同期并列条件分析一、准同期并列条件分析 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 二、准同期并列装置的构成二、准同期并列装置的构成 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 二、准同期并列装置
5、的构成二、准同期并列装置的构成 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 二、准同期并列装置的构成二、准同期并列装置的构成 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 YJ e YJe d YJ YJ t 1-2 准同期并列的基本原理准
6、同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 1dd 1d YJ YJ t 12ddd QFC tt YJ t 13ddd QFCYJ ttt 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 e YJ t QFCYJ ttt d e 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 三、准同期并列装置的分类三、准同期并列装置的分类 YJ t QFCYJ ttt Nd UU)15. 01 . 0( 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 四、准同期并列装置的整定计算四、准同期并列装置的整定计算 G Sqm eY
7、 U XXi 28 . 1 )( arcsin QFC eY SY tt 1-2 准同期并列的基本原理准同期并列的基本原理 四、准同期并列装置的整定计算四、准同期并列装置的整定计算 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 一、并列装置的控制逻辑一、并列装置的控制逻辑 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 二、相角差的检测二、相角差的检测 1 1 2 ii S i i ii S i i , , C i f N 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 二、相角差的检测二、相角差的检测 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 二、相角差的检测二、相角差的检测 S ii di 2 1 nt
8、S niddi di 2 )( 2 2 1 YJ di YJdiYJ t t t 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 二、相角差的检测二、相角差的检测 )(t e 1-3 频率差测量及调整频率差测量及调整 三、频率差的检测三、频率差的检测 C f N T N f f C ) 11 ( SG CSGd NN ffff 1-4 电压差测量及调整电压差测量及调整 一、电压差的测量一、电压差的测量 1-4 电压差测量及调整电压差测量及调整 一、电压差的测量一、电压差的测量 1-4 电压差测量及调整电压差测量及调整 一、电压差的测量一、电压差的测量 1-4 电压差测量及调整电压差测量及调整 二、电
9、压差的调整二、电压差的调整 YJ YJi 2 i 1-5 自动准同期并列装置的合闸控制自动准同期并列装置的合闸控制 一、恒定越前时间一、恒定越前时间 YJi) 2 ( YJi YJi 2 )2( 1-5 自动准同期并列装置的合闸控制自动准同期并列装置的合闸控制 一、恒定越前时间一、恒定越前时间 YJi YJi 2 )2( 1-5 自动准同期并列装置的合闸控制自动准同期并列装置的合闸控制 二、防止错过最佳合闸时机二、防止错过最佳合闸时机 为避免上述情况发生,在进行本点计算时,可同时按式(1-30) 推算出 所需时间 ,估算一下越前相角是否介于本计算点和下 一计算点之间。 (1-30) 如果 2
10、( 为相邻两点间计算间隔),则进行下一点计 算; 如果 ,则等待相应时间后发出合闸信号。 这样,一旦发电机频率、电压符合并列条件,在一个滑差周期内就 可捕捉到最佳合闸超前相角,及时发出合闸命令。 i YJ e t di YJi e t )2( e t S S 2 Se t2 1-5 自动准同期并列装置的合闸控制自动准同期并列装置的合闸控制 二、防止错过最佳合闸时机二、防止错过最佳合闸时机 1-6 微机自动准同期并列装置微机自动准同期并列装置 1-6 微机自动准同期并列装置微机自动准同期并列装置 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 一、同步发电机单机正常运行的有关问题一、同步发电机单机正常运行
11、的有关问题 ddGG EXI jU dQGd XIUEcos ddGG EXI jU dQGd XIUEcos dQGd XIUE dQdG XIEU 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 一、同步发电机单机正常运行的有关问题一、同步发电机单机正常运行的有关问题 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 一、同步发电机单机正常运行的有关问题一、同步发电机单机正常运行的有关问题 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 二、同步发电机与无穷大母线并联运行的有关问题二、同步发电机与无穷大母线并联运行的有关问题 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 二、同步发电机与无穷大母线并联运行的有关问题二、同步发电机
12、与无穷大母线并联运行的有关问题 常数 常数 cos sin GG d Gd IUP X UE P 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 三、并联运行各发电机间无功负荷的分配三、并联运行各发电机间无功负荷的分配 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求 2-1 同步发电机运行电压的有关问题 四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求四、对同步发电机励磁系统设计的基本要求 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系
13、统 一、直流励磁机励磁系统一、直流励磁机励磁系统 图25 自励直流励磁机励磁系统原理图 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 一、直流励磁机励磁系统一、直流励磁机励磁系统 图26 他励直流励磁机励磁系统原理图 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 图 2-7 他励交流励磁机静止整流励磁系统原理接线图 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 图2-8 他励交流励磁机旋转整流励磁系统原理接线图 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统
14、图2-9 自励交流励磁机旋转整流励磁系统原理接线图 图2-10 静止励磁系统原理接线图 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 该系统的主要优点是: (1) 励磁系统接线和设备简单,无转动部分,维护方便, 可靠性高。 (2) 不需要同轴励磁机,可缩短发电机主轴长度,降低基 建投资。 (3) 直接用晶闸管控制励磁电压,可获得近似阶跃函数那 样的快速响应速度。 (4) 由发电机机端取得励磁电源。机端电压与机组转速的 一次方成正比,故静止励磁系统输出的励磁电
15、压与机组转速的 一次方成正比。而其他励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速 的二次方成正比。这样,当机组甩负荷时静止励磁系统机组的 过电压较低。 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 二、交流励磁机励磁系统二、交流励磁机励磁系统 对于静止励磁系统,人们曾有过两点疑虑: (1) 静止系统的顶值电压受发电机端口处系统短路故 障的影响。在靠近发电机附近发生三相短路而切除时间较 长时,由于励磁变压器一次侧电压急剧下降,励磁系统能 否提供足够的强行励磁电压。 (2) 在没有足够强励电压的情况下,短路电流的迅速 衰减,能否使带时限的继电保护正确动作。 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 三、
16、励磁系统中的整流电路三、励磁系统中的整流电路 图2-11 三相桥式不可控整流电路和波形 (a) 整流电路;(b)输出电压波形 图2-12 三相桥式半控整流电路 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 三、励磁系统中的整流电路三、励磁系统中的整流电路 2-2 同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 三、励磁系统中的整流电路三、励磁系统中的整流电路 图2-13 三相桥式全控整流电路 (a)整流电路;(b)=900时输出电压的波形 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 一、强励作用及继电强行励磁一、强励作用及继电强行励磁 1.1.强励作用强励作用 强励作用是强行励
17、磁作用的简称。当系统发生短路性故障时,有强励作用是强行励磁作用的简称。当系统发生短路性故障时,有 关发电机的端电压都会剧烈下降,这时励磁系统进行强行励磁,向发关发电机的端电压都会剧烈下降,这时励磁系统进行强行励磁,向发 电机的转子回路送出远较正常额定值为多的励磁电流,即向系统输送电机的转子回路送出远较正常额定值为多的励磁电流,即向系统输送 尽可能多的无功功率,以利于系统的安全运行,励磁系统的这种功能尽可能多的无功功率,以利于系统的安全运行,励磁系统的这种功能 就称为强励作用。就称为强励作用。 2 2继电强行励磁继电强行励磁 用闭合有关继电器触点的方法,使励磁机的端电压以最快的速度升用闭合有关继
18、电器触点的方法,使励磁机的端电压以最快的速度升 到其顶值,称为继电强行励磁。到其顶值,称为继电强行励磁。图2-14是其原理接线图。图上表示,当 发电机出口电压降低到低电压继电器的动作电压时,低电压继电器动作, 被全部短路,励磁机的端电压上升到顶值,即达到其额定值的1.82倍。 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 一、强励作用及继电强行励磁一、强励作用及继电强行励磁 图2-14 继电器强行励磁原理接线图 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 二、电压响应比二、电压响应比 )(tU dt d K e e t e dttU K 0 )
19、( 1 图2-15 转子回路图 ) 电压标幺值 ( S 5 . 0oa cd n 定义电压响应比 如下 n 图2-16 电压响应比 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 二、电压响应比二、电压响应比 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 三、转子回路的灭磁问题三、转子回路的灭磁问题 图2-17 灭磁开关接线图 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 三、转子回路的灭磁问题三、转子回路的灭磁问题 图2-18 灭磁原理电路 (a)未装灭磁开关;(b)装有灭磁开关 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁
20、系统中转子磁场的建立与灭磁 三、转子回路的灭磁问题三、转子回路的灭磁问题 图2-19 灭磁过程示意图 图2-21 SD型快速灭磁开关示意图 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 三、转子回路的灭磁问题三、转子回路的灭磁问题 在交流励磁系统中,如果采用了图2-13所示三相桥式全控整流电路 向转子供应励磁电流,可以利用全控整流桥的有源逆变特性来进行转子 回路的快速灭磁。 如前所述,当900时,全控整流桥工作在逆变状态,转子回路存储的磁场 能量反过来向交流电源释放,使直流电流快速减小,达到灭磁的目的。 由式(2-6)可知,当=1800时,Ud=-1.35Eab,负值电
21、压越大,表示转 子绕组能量释放越快,灭磁过程越短。 2-3 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁励磁系统中转子磁场的建立与灭磁 三、转子回路的灭磁问题三、转子回路的灭磁问题 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 一、励磁调节器的基本特性一、励磁调节器的基本特性 图2-22 最简单的励磁系统 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 一、励磁调节器的基本特性一、励磁调节器的基本特性 (a) 图2-23 人工调压的作用 (a)调节特性;(b)调节过程示意图 图2-24 自动调压器的概念 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理
22、及调节特性 一、励磁调节器的基本特性一、励磁调节器的基本特性 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 一、励磁调节器的基本特性一、励磁调节器的基本特性 图2-25 比例式励磁自动控制基本原理框图 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 二、无功调节特性二、无功调节特性 Q G GN Q Q G GN GNG I U K U I I U U UU 1 发电机采用自动励磁调节器后,无功电流变动时,电 压 基本保持不变,调节特性稍有下倾,如图2-26所示。 其下倾的程度可用调差系数表示,的定义为: G U 2-4 励磁调节器的基本原理及调节
23、特性励磁调节器的基本原理及调节特性 二、无功调节特性二、无功调节特性 图2-26 发电机无功调节特性 图2-27发电机调差系数与外特性 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 二、无功调节特性二、无功调节特性 (1)当一台无差调节特性的发电机与一台正有差调节特性的发电 机并网运行时,系统电压的稳定运行点为两调节特性的交点。当系统 无功负荷增大时,由于母线电压是不变的,所以有差调节的发电机组 运行点不变,即其所输出的无功功率保持不变,因此系统的无功增量 全部由无差调节特性的发电机组承担,造成无功分配的不合理。 (2)当一台无差调节特性发电机与负有差调节特性的发电机并
24、网 运行时,如果由于由于偶然因素使负调节特性的发电机组输出的无功 电流增加,则根据机组的调节特性,励磁调节器将增大发电机的励磁 电流,力图使发电机输出的电压升高,从而导致发电机输出的无功功 率进一步增加。而无差调节的发电机组则力图维持端电压,使其励磁 电流减小,于是无功电流也将减小。上述过程一直进行下去,结果导 致系统不能稳定运行,因此具有负调差特性的发电机是不能与其他机 组并列运行的。 2-4 励磁调节器的基本原理及调节特性励磁调节器的基本原理及调节特性 二、无功调节特性二、无功调节特性 (3)两台无差调节特性的发电机组不能并列运行,如果两台无差 调节特性的发电机组在公共母线上并列运行,则要
25、求其调节特性必须 完全一致,而在实际运行中很难做到这一点,因此它们是不能并列运 行的。 (4)假如两台正调差特性的发电机组并列运行,由于两台发电机 端电压是相同的,都等于母线电压,因此每台发电机所负担的无功电 流是一定的。当系统中无功负荷增加时,母线电压下降,各机组的励 磁调节器动作,增加了励磁电流,两台机组各承担了一部分无功增量 ,机组间无功负荷的分配与各自的调差系数有关。根据有差调节特性 ,不难得出发电机无功电流变化量与其调差系数之间的关系如下: G Q U I 2-5 励磁调节器静态特性的调整励磁调节器静态特性的调整 对自动励磁调节器工作特性进行调整,主要是 为了满足运行方面的要求,这些
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