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發(fā)電機(jī)組自動準(zhǔn)同期并列控制原理
發(fā)布時間:2022-09-09 21:37:24  ▏閱讀:

 

新聞主題

發(fā)電機(jī)組自動準(zhǔn)同期并列控制原理

 

1.電壓差與調(diào)整

 

發(fā)電機(jī)電壓測量可采用傅里葉算法或半周積分算法計算對應(yīng)電壓有效值,有效值ΔU=UG-US對應(yīng)的數(shù)字量(ΔU)D。判別是否滿足合閘條件ΔU≤(ΔU)set,若滿足,開放合閘脈沖;若不滿足,閉鎖合閘脈沖。

根據(jù)(ΔU)D的正負(fù)可判別電壓差調(diào)整方向,并發(fā)出調(diào)整信號。若(ΔU)D>0判斷為發(fā)電機(jī)電壓Uc高于系統(tǒng)電壓US;若(ΔU)D<0判斷為發(fā)電機(jī)電壓UG低于系統(tǒng)電壓Us。

圖1示出了電壓調(diào)節(jié)程序示意框圖。按PID調(diào)節(jié)規(guī)律根據(jù)壓差大小ΔU形成調(diào)壓脈沖寬度tU,調(diào)壓脈沖經(jīng)開出電路通過繼電器觸點輸出,作用于發(fā)電機(jī)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置,改變自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的目標(biāo)電壓,通過自動裝置的調(diào)節(jié),使壓差快速進(jìn)入設(shè)定范圍。

 

電壓調(diào)節(jié)程序流程圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖1 電壓調(diào)節(jié)程序流程圖

 

2.頻率差與調(diào)整

 

頻率測量用計數(shù)器測量周期的方法測fG、fS頻率對應(yīng)的周期TG、Ts及對應(yīng)計數(shù)值NG、Ns。判別頻率差Δf=fG-fs是否滿足合閘條件。若滿足Δf≤(Δf)set,開放合閘脈沖;若不滿足,閉鎖合閘脈沖。

根據(jù)其正負(fù)可判別頻差調(diào)整方向,并發(fā)出調(diào)整信號。若NG≤Ns,判斷為fG≥fs;若NG≥Ns,判斷為fG≤fs。

圖2示出了頻率調(diào)節(jié)程序流程框圖。按PID調(diào)節(jié)規(guī)律根據(jù)頻差大小Δf形成調(diào)頻脈沖寬度t1,由圖可知,只有在頻差不滿足要求情況下才對發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)頻。當(dāng)頻差滿足要求但頻差甚小(圖中示出的是0.05Hz)時也發(fā)出增速脈沖,以加快并列過程。調(diào)速脈沖經(jīng)開出電路通過繼電器觸點作用于調(diào)速回路實現(xiàn)調(diào)速。

 

頻率調(diào)節(jié)程序流程框圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

頻率調(diào)節(jié)程序流程框圖

 

3.恒定越前時間合閘脈沖

根據(jù)恒定越前時間t1ead=tDC計算理想的導(dǎo)前合閘相角δ1ead(可以計及δ含有加速度的情況)

 

導(dǎo)前合閘相角公式-柴油發(fā)電機(jī)組.png

 

其中                                     

tDC=tc+tQF 

式中 t1ead——超前于360°點的一個導(dǎo)前合閘相角;

ωdi——滑差角頻率;

tDC——發(fā)合閘信號到斷路器觸頭閉合所經(jīng)歷時間;

Δωdi/Δt——滑差角加速度。

 

計算點的滑差角速度

 

滑差角速度公式-柴油發(fā)電機(jī)組.png

 

式中δi、δi-1——分別為計算點i和上一個計算點i-1的角度值;

2tS——兩計算點的時間間隔。

由于兩相鄰計算點的ωd變化甚微,因此Δωdi一般可經(jīng)若干計算點后才算一次,所以Δωdi/Δt可表示為

 

滑差角速度變化公式-柴油發(fā)電機(jī)組.png

 

式中 ωdi、ωdi-n——分別為計算點i和前n個計算點i-n的ωd計算值。

根據(jù)式(5-46)可以求出最佳的導(dǎo)前合閘相角δlead值,該值與本計算點的相角δ按下式進(jìn)行比較,若

| ( 2π - δi ) - δlead | ≤?................................(5-49)

則立刻發(fā)出合閘命令。

式中 ε——計算允許誤差。

若不符合條件,則不發(fā)合閘命令。如果

| ( 2π - δi ) - δlead | >?................................(5-50)

且                                

 ( 2π - δi ) > δlead

則繼續(xù)進(jìn)行下一點計算,直到逐漸逼近符合式(5-49)為止。

 

4.準(zhǔn)同期并列合閘控制流程

 

在并列操作中,滿足并列條件后才允許發(fā)出合閘指令,為了防止運(yùn)行的波動性,電壓差、頻率差采用定時中斷約20ms計算一次,因此,并列條件在實時監(jiān)視之中,以確保并列操作的安全性。Δf、ΔU只要有一項越限,程序就不進(jìn)入恒定越前時間發(fā)合閘信號的計算。

設(shè)電壓、頻率都具有自動調(diào)節(jié)功能或其中一項具有自動調(diào)節(jié)功能,如頻率、電壓檢測越限,就由頻差調(diào)整、電壓差調(diào)整按設(shè)定好的調(diào)整系數(shù)和預(yù)定調(diào)節(jié)準(zhǔn)則,輸出調(diào)節(jié)控制信號進(jìn)行調(diào)節(jié),促使其滿足并列條件。圖3所示為并列條件檢測、合閘控制流程的原理框圖。

 

并列條件測試和合閘控制流程圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖3 并列條件測試和合閘控制流程圖

 

對于沒有電壓或頻率自動調(diào)節(jié)功能(合環(huán)并網(wǎng))的并列裝置,則輸出UG(或fG)與US(或fS)間差值的顯示信息,供運(yùn)行操作參考,以利于并列條件盡快實現(xiàn)。

如果Δf、ΔU都小于設(shè)定限值,運(yùn)行工況已滿足并列條件,則可捕捉最佳并列合閘時機(jī),程序流程如圖5-19所示。

首先進(jìn)行當(dāng)前相角差δ的計算,以了解當(dāng)前并列點間脈動電壓Ud的狀況,δ是否處于π~2π區(qū)間。因為恒定越前時間tlead一般限定在兩相量間相角差逐漸減小區(qū)段。因此,如果δ的值是在0~π之間,則是相角差δ逐漸增大區(qū)間,不能作恒定越前時間tlead最佳導(dǎo)前相角(δlead)計算。

如果δ是在π~2π區(qū)間,則要設(shè)法捕捉到最佳導(dǎo)前相角時刻,發(fā)出合閘指令。如一旦錯過這一時機(jī),就得等待到下一個脈動周期才能發(fā)出合閘指令,導(dǎo)致合閘延遲,特別是要求快速并網(wǎng)時,能爭取幾秒鐘也可能是對電網(wǎng)的巨大貢獻(xiàn)。式(5-46)為恒定越前時間對應(yīng)最佳導(dǎo)前相角δlead的計算式,式中計及了角加速度,即滑差變化率。如果角加速度過大,不僅表明轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,還說明轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動能量較大,合閘后,其暫態(tài)過程嚴(yán)重,甚之失步,所以需設(shè)置限值加以限制,力求并列后能順利進(jìn)入同步運(yùn)行。在加速度小于設(shè)定值條件下,式(5-46)計算得到的δlead與當(dāng)前的δi作比較,如果式(5-49)成立,則立刻發(fā)合閘脈沖。

如果差值大于e,則進(jìn)行預(yù)測合閘時間差Δt計算,如大于下一個計算點的間隔,則返回,待下一個計算點重新計算。如果Δt小于或等于下一計算點時間,那么就延遲Δt,發(fā)出并列合閘指令,見圖3。由圖可見,導(dǎo)前時間脈沖應(yīng)為180°<8<360°,即滿足條件Ni<Ni-1;角加速度不越限;壓差滿足要求,即|ΔU|≤(ΔU)set;頻差滿足要求,即|Δf|≤(Δf)set的條件下形成。導(dǎo)前時間脈沖就是同期并列的合閘脈沖命令。

 

同步并聯(lián)柜電路圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

同步并聯(lián)柜電路圖

 

 

 


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