3装置原理
3.1 硬件配置及原理框图见附图。
3.2 模拟量输入
系统电压Us及待并电压Ug经隔离互感器隔离变换后输入,经低通滤波器输入至模数变换器,CPU采样后对数字进行处理,构成各种控制继电器,并计算各种遥测量。
3.3软件说明
3.3.1 同期起动及读定值区
本装置可由外部起动按钮起动(DI9/5X9端子接通时间必须大于100ms),也可由后台计算机遥控起动。装置起动后首先判断无压方式开入(DI10/5X10端子,也可由后台遥控置无压方式)是否等于1,若是,则转入无压合闸子程序,若不是,则转入同期合闸子程序。不管转入无压合闸子程序还是同期合闸子程序,一旦转入即根据选择对象开入(DI1~4/5X1~4分别对应*1~4个同期点)调入该区定值进行计算(调定值大约需要2.5秒时间),并根据控制字KG1.1和KG1.0判定同期点类型(机组型、线路型、线路转机组方式1、线路转机组方式2共四种)。装置检测到两个及以上同期对象投入时报“同期开入重复”并告警;装置起动后检测到无同期对象投入时报“未选择同期对象”并告警。
机组型同期点原理和实现方法:
机组同期时,必须考虑三个因素:压差、频差及相位差。对于发电机组而言,压差产生的冲击电流并不会对机组产生太大的影响,因为发电机组在短时间内是可以承受短路电流冲击的。但为什么有的非同期合闸会造成机组大轴弯曲、定子线圈撕裂、绝缘损坏甚至造成电网事故呢?究其原因,是因为在机组并网的时刻,系统侧旋转电势与机组侧旋转电势偏离角度过大,在断路器合闸的瞬间,系统会在较短的时间内将发电机组拉入同步,这就使得在发电机转子上随受相当大的扭矩,手动并网时有时会听到发电机“嗡”的一声就是系统将机组拉入同步时相差过大引起的。即使采用了微机自动同期装置,如果合闸时相位控制不好,长期下去也必会对给机组造成内伤。
对于微机型同期装置而言,压差、频差闭锁合闸出口很容易实现。问题的关键是如何实现相位差准确闭锁合闸出口。要实现相位差准确可靠闭锁合闸出口,首先必须了解相相位差的变化规律。传统的同期装置,总是假定相位呈线性变化,也就是在并网过程中假定频差维持不变。得出如下规律:
θ0 -------- 当前时刻相位差;
dθ/dt -------- 当前时刻相差变化率;
Tdq -------- 导前时间(断路器合闸时间);
θyq -------- 预期合闸角度。
这种情况假定了机组侧与系统侧的频差是不变的(相差与频差成正比而方向相反,即Δθ=-Δf×360°)。而实际情况是,机组侧与系统侧的频差总是在不停地变化,所以相位的变化也不是线性的,有一定的加速度,从现场的整步表指针就可以看出。在现场,有时整步表指针顺时针慢慢的转动,直到停下,甚至逆时针反转,这就说明相位的变化是非线性的,有一定的加速度。
本智能同期装置在进行同期时不仅考虑相位的线性变化部分,还考虑了两侧频差变化引起的相位变化的加速度,比线性模型更接近于相位的实际变化,因此更能准确地反映实际情况。其计算公式如下:
θ0 -------- 当前时刻相位差;
dθ/dt -------- 当前时刻相差变化率;
d2θ/d2t -------- 当前时刻相位变化率加速度;
Tdq -------- 导前时间(断路器合闸时间);
Tg -------- 装置固有出口时间;
θyq -------- 预期合闸角度。
同期相位变化模型是否正确,直接关系到同期的准确程度。模型与实际情况所产生的差异,必须通过一定的方法进行修正,使之更接近于实际情况。现有的一些同期装置,在设置预测合闸角时,往往采用固定值(固定门槛)进行计算,这是不符合实际情况的。如有时整步表转了一圈而装置未捕捉到合闸时刻或合闸后相差**过了预期值,都是因为采用了固定门槛后,实际采样频差较大、合闸时间较长时产生了累积误差。
本装置内部采用动态检测预期合闸角的方法,应用了浮动门槛,即预期合闸角随着计算频差的变化而变化。这样不仅可以有效提高合闸精度,而且可以保证在频差较大、合闸时间较长时将合闸角度控制在预期范围内。
SAI3880D系列数字式发电机保护装置采用高性能芯片支持的通用硬件平台,维护简便;全以太网通讯方式,数据传输快速、可靠;完全中文汉化显示技术,操作简捷。
基于防水、防尘、抗振动设计,可在各种现场条件下运行。
适用于容量为50MW及以下的火力和水力发电机保护。
1.2装置主要特点
摩托罗拉32位单片机技术,使产品的稳定性和运算速度得到保证
保护采用14位的A/D转换器、可选配的测量模块其A/D转换精度更是高达24位,各项测量指标轻松达到
配置以大容量的RAM和Flash Memory,可记录8至50个录波报告,记录的事件数不少于1000条
可立整定32套保护定值,定值切换安全方便
高精度的时钟芯片,并配置有GPS硬件对时电路,便于全系统时钟同步
配备高速以太网络通信接口,并集成了IEC870-5-103标准通信规约
尽心的电气设计,整机无可调节器件
高等级、品质保证的元器件选用
优异的抗干扰性能,组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件
完善的自诊断功能
防水、防尘、抗振动的机箱设计
免调试概念设计
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本装置可设置四种同期点类型,机组型、线路型、线路转机组方式1、线路转机组方式2。机组型与线路型如上,方式1及方式2实时检测关联的同期点位置,根据运行方式判断该同期点是线路型还是机组型。下面介绍另外两种同期点类型的设置及应用:
(1)线路型转机组型方式1(三圈发变组模式):(目前备用)
对于三圈变-发电机接线方式,如下图,变压器高、中压两侧断路器(1DL,2DL) 按照一般微机同期装置均应设为线路型同期点。但当高压侧断路器1DL未运行而中压侧断路器2DL需同期合闸时,实际上中压侧断路器2DL已变为机组型同期点。此时若以线路型同期点合闸,一种可能是合不上,另一种可能是合闸时产生较大的冲击电流。在这样的情况下,若要改善合闸条件,一是倒换运行方式,先断开3DL,然后用无压方式将2DL合闸,再将3DL同期并网,这样势必会加长并网时间且需要运行人员进行方式倒换,不灵活;二是采用手动并网的方式,这就使自动同期装置失去了作用。
在采用本智能同期装置的情况下,将此同期点(2DL)设为机组型转线路型方式1,装置在检测到高压侧断路器1DL在合位时,按照线路型同期点执行并网;装置在检测到高压侧断路器1DL在分位时,自动将同期类型转换为机组型并可自动选择投入机组调节,大大节省了运行人员工作时间,并可将冲击电流降到很小,非常有利于运行方式的快速恢复。
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