1、 准同期自动装置时域仿真准同期自动装置时域仿真研究研究 1 1 课题来源课题来源 本课题为电力系统运行中发电机的并网操作是一项基本的操作， 它在操作准确、 并 网迅速的前提下，要求有极高的可靠性与稳定性来保证安全。而准同期装置作为并网操 作的自动控制装置，现代电力系统对它的可靠性、准确性、快速性提出了更高的要求。 它主要是在深入理解准同期的基本原理和条件，以及准同期自动装置的主要功能、特点 的基础上，利用 matlab/simulink 搭建自动准同期装置模型，并对其进行时域仿真，要 求仿真得到的各参数准确、合理。 2 2 研究的目的和意义研究的目的和意义 2.12.1准同期并列是将未投入系统
2、的发电机加上励磁，并调节其电压和频率，在满 足并列条件（即电压、频率、相位相同）时，将发电机投入系统，如果在理想情况下， 使发电机的出口开关合闸，则在发电机定子回路中的环流将为零，这样不会产生电流和 电磁力矩的冲击。这是准同期并列的最大优点。 2.22.2 鉴于在电网进行人工并网操作时所带来的误差，对于正在运行的电网是充满 着挑战的，而使用自动装置，能够极大程度上的消除影响电网稳定运行的不安全因素。 自动装置，即是利用非人工的方式去检测最恰当的合闸时刻，来完全并网操作。减少人 工全闸时所产生的谐波。 3 3 国内国内的研究现状和发展趋势的研究现状和发展趋势 综观大江南北，无论是单机容量 30
3、万 KW、60 万 KW 及以上的大型发电厂，还是单机 容量几万 KW、几千 KW 的小型电厂，无论是水电厂还是火电厂，不管是新机投产还是旧 机改造，都不遗余力地选用微机型自动准同期装置，由于它们的先进性、高可靠性、高 精度、高速度、智能化且维护使用方便，深受电力行业的广大用户欢迎。微机型自动准 同期装置普遍采用的今天，如何设计、运用微机型自动准同期装置以达到提高整套机组 自动化运行水平的目的是我们研究的一个重要问题。 在电力系统中发电机并入系统，两个不同系统并列，或一个系统分解为两部分，通过输 电线路再连接等，所实施的操作称之为同步并列操作。 电力系统中任一点的电压瞬时值可以表示为 u=Um
4、sin(t )。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，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 控制单元，频差控制单元，电压差控制单元，合闸信号控制单元。 在发电厂， 发电机在并入系统前与其他发电机组和电力系统是不同步的， 存在着频率 差、电压差和相角差。通过同步操作，将发电机组安全、可靠、准确快速地投入，从而 确保系统的可靠、经济运行和发电机组的安全。 在变电站或发电厂网控中， 同步操作主要解决系统中分开运行的线路断路器正确
5、投入 的问题，实现系统并列运行，以提高系统的稳定、可靠运行及线路负荷的合理、经济分 配。 目前， 电力系统的并网方式按两并列系统之间的关系可分为两种情况： 差频并网方式 和同频并网方式。 差频并网是指在发电厂中， 发电机与系统并网或已解列两系统间联络线的同步并网， 它们是两个电气上没有联系的电力系统并网。 其特征是在同步并列点处两侧电源的电压、 频率均可能不同，且由于频率不相同，使得两电源之间的功角（电压相位差）在不断变 化。进行差频并网是要按准同期条件实现并列点两侧的电压相近、频率相近时，捕获两 侧电压相位差为零的时机来完成的平滑并网操作。 同期并列是电力系统中经常进行的一项重大操作。随着发
6、电机单机容量的增加，并列操 作所担负的责任更加重大，对自动准同期装置也提出了更高的准确性要求。运行经验表 明，由于事故情况下自同期并列方式不能用于大机组并列，希望自动准同期装置在电网 有波动的情况下也能快速、准确地捕捉同期条件，以解决大机组在事故情况下的并列问 题。因此，高性能微机自动准同期装置的研究具有重大的实际意义。 多年来，我国也开发了多种微机自动准同期装置。但是，目前应用的微机自动准同期 装置在并列条件判断、电压差和频率差控制等方面，都仍然采用模拟式自动准同期装置 的方法，没有充分发挥微处理器的数值运算和逻辑判断能力，从而限制了微机自动准同 期装置性能的进一步提高。 如果采用频率差和电压差的自适应控制方法以及单向频率差、 单向相角差并列原则，以提高微机准同期装置的性能，并实现了一套微机自动准同期装 置，实验结果表明所提出的方法非常有效。 现有微机自动准同期装置在电压差和频率差的控制方面存在以下两方面不足： 一方 面其调节量固定 ， 不能与调速器和励磁调节器很好配合， 在需要细调时容易出现过调现 象；另一方面是通常把频率
