淺析發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)技術(shù)

【摘要】本文結(jié)合自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在宣鋼的成功使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)進(jìn)行淺要的分析介紹。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；同期并網(wǎng)；自動(dòng)準(zhǔn)同期；電壓；頻率

引言

發(fā)電機(jī)必須并入電力系統(tǒng)才能將所發(fā)出的電能上送至系統(tǒng)中，才能實(shí)現(xiàn)電能從發(fā)電機(jī)流向用電設(shè)備，對(duì)發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)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(jī)操作中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容，操作出現(xiàn)問題將直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)并網(wǎng)失敗。當(dāng)前，企業(yè)電網(wǎng)的規(guī)模日益增大，同時(shí)發(fā)電機(jī)的數(shù)量和容量都在不斷增加，這就需要對(duì)同期并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入的了解，最終實(shí)現(xiàn)能夠?qū)l(fā)電機(jī)準(zhǔn)確、可靠、穩(wěn)定的并入系統(tǒng)目標(biāo)。

1、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件手動(dòng)準(zhǔn)同期的缺點(diǎn)

1.1發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件

（1）發(fā)電機(jī)機(jī)端母線的電壓與系統(tǒng)母線的電壓幅值相等并且波形一致。

（2）發(fā)電機(jī)所發(fā)出電的頻率與系統(tǒng)的頻率相同，均為50Hz。

（3）發(fā)電機(jī)側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓的相序相同。

（4）合閘的瞬間，發(fā)電機(jī)側(cè)電壓與系統(tǒng)側(cè)電壓相位相同。

在以上四個(gè)條件具備的基礎(chǔ)上，就能完成發(fā)電機(jī)的順利并網(wǎng)，在并網(wǎng)瞬間，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與系統(tǒng)電壓的瞬時(shí)值越是差距越小，則發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)受到的沖擊就越小，并網(wǎng)過程就越平穩(wěn)。

2、手動(dòng)同期并網(wǎng)的缺點(diǎn)

老式發(fā)電機(jī)采用的手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，雖然可以通過人工觀察合閘前的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)兩側(cè)的電壓、頻率等數(shù)值，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)本體和勵(lì)磁裝置來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)側(cè)的參數(shù)使其等于系統(tǒng)側(cè)參數(shù)，并在參數(shù)相同的時(shí)刻合上并網(wǎng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)操作，但是根據(jù)實(shí)際情況來看，其始終擺脫不了如下幾條缺點(diǎn)：

（1）不能自動(dòng)選擇合閘的時(shí)機(jī)，對(duì)操作人員的專業(yè)素質(zhì)和操作熟練程度依賴性較大。

（2）老的手動(dòng)準(zhǔn)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(qū)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(xì)小誤差而使實(shí)際合閘過程并不滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件，這種狀況就造成了非同期并網(wǎng)。

（3）過程完全需要人工進(jìn)行干預(yù)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3、微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的結(jié)構(gòu)

我廠選用的微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)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(duì)發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的電壓頻率進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)在設(shè)定的越前時(shí)刻檢測(cè)到兩側(cè)的電壓差和頻率差均在設(shè)定的允許范圍之內(nèi)，則迅速啟動(dòng)合閘邏輯并輸出合閘信號(hào)驅(qū)動(dòng)斷路器合閘，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)，這樣能夠最大程度上保證在經(jīng)過了斷路器固有的合閘延時(shí)之后，兩側(cè)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(shè)定的允許范圍，則馬上閉鎖合閘出口，并在程序內(nèi)部將合閘邏輯閉鎖，通過檢測(cè)到的電壓頻率差值來對(duì)分別給出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高降低以及電壓升高降低指令。微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置包括了以下五部分：

3.1導(dǎo)前時(shí)間設(shè)定部分，微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的導(dǎo)前時(shí)間是通過4位撥碼來進(jìn)行設(shè)置的，四位撥碼代表了16進(jìn)制的0000-1111共計(jì)16個(gè)數(shù)，對(duì)應(yīng)時(shí)間為0.1-1.6秒，這個(gè)前導(dǎo)時(shí)間的設(shè)定需要對(duì)斷路器固有的合閘時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，使前導(dǎo)的時(shí)間與斷路器合閘時(shí)間匹配。系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓之差形成的以滑差周期脈動(dòng)的電壓信號(hào)。其周期也可以通過撥碼進(jìn)行設(shè)置。

3.2自動(dòng)調(diào)壓?jiǎn)卧?，微機(jī)系統(tǒng)通過模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊對(duì)高壓設(shè)備二次側(cè)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集，采集周期通常系統(tǒng)固定為10ms，經(jīng)過采集器的電壓信號(hào)為一個(gè)0～5V的直流信號(hào)，微機(jī)通過內(nèi)部的比較器對(duì)系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩側(cè)電壓的差值給出發(fā)電機(jī)電壓升高或者降低信號(hào)，直至調(diào)節(jié)后兩側(cè)的電壓差值保持在5%以內(nèi)。

3.3自動(dòng)調(diào)頻單元，調(diào)頻單元配置高速頻率采集通道，分別對(duì)發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率進(jìn)行快速采集比較，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率低于系統(tǒng)側(cè)頻率時(shí)就對(duì)應(yīng)的升高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，反之則降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到并網(wǎng)要求的頻率之差控制在0.33Hz以內(nèi)。

3.4自動(dòng)同期合閘單元，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端與系統(tǒng)側(cè)的電壓和頻率均在規(guī)定的范圍之內(nèi)時(shí)，自動(dòng)同期合閘單元?jiǎng)t投入并密切監(jiān)視兩側(cè)的電壓和頻率值，如果在設(shè)定的保持時(shí)間之內(nèi)電壓和頻率差值均未越過規(guī)定的范圍，這就表示發(fā)電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)十分平穩(wěn)，下一個(gè)滑差時(shí)間內(nèi)必然會(huì)出現(xiàn)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(zhǔn)備邏輯，等待下一個(gè)滑差時(shí)間周期內(nèi)同步點(diǎn)的到來，一旦檢測(cè)的該同步點(diǎn)則邏輯輸出斷路器合閘，發(fā)電機(jī)成功并網(wǎng)，若此周期內(nèi)未檢測(cè)到最佳的同步點(diǎn)，則程序繼續(xù)等待同步點(diǎn)的出現(xiàn)。在自動(dòng)合閘單元中需要設(shè)置合閘動(dòng)作的時(shí)間提前量，這個(gè)提前量應(yīng)該能與斷路器的合閘時(shí)間相匹配。

3.5出口執(zhí)行和信號(hào)指示單元，出口執(zhí)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(qū)動(dòng)電路和出口繼電器，根據(jù)功能一般采用了五出口繼電器的結(jié)構(gòu)，五個(gè)出口繼電器分別完成發(fā)電機(jī)升轉(zhuǎn)速、降轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)電壓升高、降低、同期合閘五個(gè)功能，其中可以通過內(nèi)部邏輯分別對(duì)五個(gè)出口進(jìn)行功能連鎖或者閉鎖，出口繼電器分別對(duì)應(yīng)了不同的信號(hào)指示燈，可以通過指示燈來觀察自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的運(yùn)行狀態(tài)。

4、微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的操作比老式準(zhǔn)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(jī)同期并網(wǎng)的復(fù)雜操作，消除了發(fā)電機(jī)并網(wǎng)對(duì)操作人員素質(zhì)的依賴性。

4.2能夠適時(shí)的選擇最佳時(shí)機(jī)進(jìn)行合閘，客服了傳統(tǒng)手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在合閘瞬間其內(nèi)部需要進(jìn)行的角度檢測(cè)，將同期并網(wǎng)的沖擊降到最小。

4.3由于其前導(dǎo)時(shí)間和滑差時(shí)間可以通過外部的撥碼進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就可以使自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置適應(yīng)不同的發(fā)電機(jī)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(nèi)完成合閘。

4.4微機(jī)自動(dòng)檢同期裝置運(yùn)行可靠，能夠適應(yīng)較頻繁的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作，且其不受外部環(huán)境的影響，對(duì)于復(fù)雜的工廠現(xiàn)場(chǎng)，其能夠切實(shí)的保障發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)操作的長(zhǎng)期可靠性，提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5、結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在宣鋼發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中得以成功運(yùn)用，時(shí)間證明了其在可靠性、快速性、穩(wěn)定性等多方面均遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了傳統(tǒng)依靠手動(dòng)準(zhǔn)同期的操作方法，保障了發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作的成功率，直接增加了企業(yè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]粟梅，郭旭東，官詩(shī)軍.一種新型的微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置.電力設(shè)備網(wǎng)

[2]彭曉濤，王少榮，程時(shí)杰.高性能微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002.09