单元接线机组自动准同期装置压差部分的调试与整定
摘要：本文分析了晶体管型及微机型自动准同期装置压差部分的原理，并在此基础上论述了单元接线机组压差部分的调试及整定方法。
关键词：自动准同期 压差 调试 整定
在发电厂尤其是火电厂中，自动准同期装置角差对于机组的危害大小，但其更多取决于装置本身的性能及实测正确的导前时间。鉴于在实际工作中有部分同志对于压差部分还存在一些错误的认识，而单元接线机组有其特殊性，因此以单元接线机组为例对此部分进行详细的说明，以避免不正确的认识导致错误的调试，从而给装置正确运行带来隐患。
一、 同期并列的条件及要求
我们知道同期并列的理想条件有三个：①待并发电机频率与系统频率相等；②发电机电压与系统母线电压幅值相等；③相角差为零，发电机电压与系统母线电压矢量重合。但实际运行中建立上述理想条件甚为困难，也无如此苛求的必要，因为合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机拉入同步的暂态过程对待并发电机和系统运行的影响较小，不致引起不良后果就可以了，而自动准同期装置的压差部分（均压及压差闭锁）的作用就是为了满足上述的第二个条件。因此对于均压部分的要求为：当同期并列点两侧一次电压幅值相同时，同期装置内部应反映为同期并列点两侧无压差；并列点两侧电压偏差在整定范围内时允许并列, 在整定范围外时不允许并列, 并相应进行升压或降压调节。（某些早期装置不进行调压，只发升压或降压信号。）
由图可得：
U f ' U x ' 100V 15. 75KV 100V 100V U x =U x ' =，U f =U f ' ⨯⨯=220KV 22002275. 42242KV ⨯315KV 57V
当U f ' =U x ' =242KV 时
U X =15. 75KV 3100242KV =110V ，U f =⨯=106. 4V 220KV 15KV 100V 57
100V
现以淮北发电厂200MW 机组为例说明其均压及压差闭锁部分的调节方法，其接线如下图：
图1：同期原理图
Fig.1 Basic diagrams of the synchronize
由上图可得：
U f ' ⨯15. 75⨯100U f ' U f ==150002275. 42242⨯⨯3⨯57100, U x =U x ' ⨯100U x ' =220⨯1032200
由此可见，并列点两端电压相同时，加入到同期装置的U x 与U f 并不相同。现对晶体管型自动准同期装置以及微机型自动准同期装置分别进行分析。
二、 晶体管型自动准同期装置压差部分的原理及调试
1、 压差部分的原理 压差部分的作用为将发电机电压与系统电压进行幅值比较，借以检查压差大小、方向，分为压差方向
鉴别、电压调节（部分型号无调节功能，只发信号）、压差闭锁等部分。其中压差方向鉴别是最基础的环节，其原理图及简化等效电路图如图2（ZZQ-5型为例）：
图2：压差原理图及简化等效电路图
Fig.2 Basic diagram of the voltage part and simplified equivalent circuit
U f 和U x 经变压器1YB 、2YB 变换，整流滤波后得到与U f 、U x 成正比的电压U f2´、U x2´, 极性及等效电路见图。其中k 为计及滤波电容及1YB 、2YB 变比后的一个系数，r f 、r x 是整流桥电源侧等值阻抗，R1=R2=R´，R3=R4=R″。如不计及电平检测回路输入阻抗，可得如下关系式：（具体推导及实际电路图参见文献1） U an =U f ' -
U x ' =kR " kR " U f -U x =K 1U f -K 2U x R 5' +r f +R ' +R " R 5" +r x +R ' +R "
可见适当调节R5´及R5″可使U f 、U x 在某一比例关系时Uan 为0，这一比例关系对应于并列点两侧电压相等时U f 与U x 的比例关系而未必是1：1。Ubn 的分析同Uan ，只是方向相反。
压差方向鉴别由两个电平检测回路完成，发电机电压高于系统且超过规定值时Uan 为正，电平检测1动作；Ubn 为负，电平检测2不动作。系统电压高于发电机且超过规定值时Ubn 为正，电平检测2动作；Uan 为负，电平检测1不动作。由此可判别压差的方向，以进行相应的降压升压调节，同时压差闭锁动作，闭锁合闸脉冲。
2、 压差部分的调试
明白压差部分的原理，具体调试方法就很清楚了。如上例：
由于U x =Ux ´/2200，U f =Uf ´/2275.42；故U f ´=Ux ´=242KV时，U x =110V，U f =106.4V。因此在U x 与U f 两端分别加110V 、106.4V 电压，调节R5使Uan 为0，调节另一平衡电阻使Ubn 为0即可（ZZQ-5型中分别为R301、R302）。调好后改变U f 使其差为压差闭锁整定值，调节电平检测回路动作门槛，使其刚好动作即可（ZZQ-5型中为调节R314），具体电路可参考装置说明书。
三、 微机型自动准同期装置压差部分的原理及调试
微机型自动准同期装置压差部分的原理，其思路一样，但整定调试简单方便。现以深圳智能设备开发有限公司的SID-2V 型和江苏国瑞自动化工程有限公司的WX-98A 型微机自动准同期装置为例进行说明。
微机型自动准同期装置两个电压通道比例可调，调节其通道部分相应的电位器即可。以SID-2V 型为例进行说明具体方法：在U x 与U f 两端按一定比例加上电压，调节装置输入板中的电位器RT1，用万用表监视输入板中测试点TV1（与U f 成正比的直流电压）、TV7（与U x 成正比的直流电压）间电压，直至为0，注意调节过程中随着两点间电压的降低，万用表的档位也要降低，直至最小档，以求尽可能准确。微机型自动准同期装置压差方向鉴别、压差闭锁回路原理与晶体管型类似，不同的是，其压差闭锁的正负范围可以不同；即，可以有两个不同范围。根据这一特点，可以简化其调试方法。由于装置出厂时其通道一般已按1：1比例调好，通道部分可以不调节，而是采用选取合适的压差闭锁正负范围来实现。
假设U x ´=U ，U f ´=U±△U
U f ' U ' U ±∆U U 则，U f ==, U x =x =2275. 422275. 4222002200
U -∆U U U +∆U U 故-
可保证U f ' -U x '
因此，对于微机型自动准同期装置，其两个通道比例可固定按1：1调好。SID-2V 是通过调节硬件来确定压差闭锁的范围（其新型号SID-2C 采用软件整定），具体调节方法与调通道类似：固定U x 将U f 由80%以下增至允许最低值，调节输入板中的电位器RT2，直至数码显示器位0刚好稳定显示“U ”为止；固定U x 将U f 增至允许最高值，调节输入板中的电位器RT4，直至数码显示器位1位0刚好稳定显示“-U ”为止。而WX-98A 采用软件整定，只要在定值中输入U f -U x 的正负值的范围即可，不用调节；下面将论述其整定方法。
四、 压差闭锁的整定
压差闭锁整定原则为并网时的冲击电流的电动力不致对发电机定子绕组（尤其是机械强度较弱的端部）造成危害，冲击电流的有效值为：
I h " =U f ' -U x '
x d " +x x ，x d " 为发电机直轴次暂态电抗、x x 为系统等值电抗
冲击电流最大瞬时值计算式为：i h " =1. 82I h "
对于汽轮发电机，一般要求I h "
由此可计算出压差的允许值，文献1中取允许压差为（5%~10%）额定电压，实际可取5%的额定电压，也有取3%的，由于压差闭锁整定值大些可缩短并网时间，也有提出采用7%~8%的，一般取3%~5%即可。通常系统电压在其平均电压值左右，可按3%~5%系统平均电压计算，系统电压变化的影响将在后面讨论。由于并网时并不希望吸收太多的无功，对于微机型自动准同期装置负值范围可取小些。
由上例来说明晶体管型及微机型自动准同期装置的整定：设系统电压U x ´为平均电压230KV ，则U x =104.55V
1、 晶体管型（ZZQ-5型为例）
取压差允许范围为±4%，即U f ´=220.8~239.2KV
则允许压差为U x =104.55V时，U f =97.04~105.12V
2、 微机型（SID-2V 及WX-98A 型为例）
取压差允许范围为-3%~+5%，即U f ´=223.1~241.5KV
则允许压差为：
U x =104.55V时，U f =98.05~106.13V
得压差允许范围为U f -U x =-6.5~1.58V
3、 系统电压变化的影响
当然，U f -U x 不变，U f ´-U x ´还受U x ´大小的影响。下面来具体分析：
设U f -U x =a ，a 为压差允许范围内某一值，由同期原理图可知：
U f =U f ' ⨯15. 75⨯100U f ' U ' ⨯100U x ' =, U x =x =150002275. 42220⨯1032200242⨯⨯⨯57100
U f ' U ' 则：U f -U x =-x =a ，即：U f ' -1. 034U x ' =2275. 42a 2275. 422200
⇒U f ' -U x ' =2275. 42a +0. 034U x '
当a >0f ' -U x ' 随U x ' 增大而增大，随U x ' 减小而减小
当a
可见，影响的大小及好坏取决于进入压差允许范围后的当时压差值及当时系统电压偏离整定时所采用值的程度。由于系统电压U x ´正常时偏离平均电压并不多，故影响很小，更接近并网时的实际情况，这也是采用平均电压来计算的理由。
总之，只要我们掌握了压差部分的原理，就可根据所用的装置具体分析，正确整定与调试，保证装置的正确运行，机组并网的快速、安全，而微机型自动准同期装置由于其出色的性能，高可靠性及检测调试简便的特点更应大力推广。
单元接线机组自动准同期装置压差部分的调试与整定
摘要：本文分析了晶体管型及微机型自动准同期装置压差部分的原理，并在此基础上论述了单元接线机组压差部分的调试及整定方法。
关键词：自动准同期 压差 调试 整定
在发电厂尤其是火电厂中，自动准同期装置角差对于机组的危害大小，但其更多取决于装置本身的性能及实测正确的导前时间。鉴于在实际工作中有部分同志对于压差部分还存在一些错误的认识，而单元接线机组有其特殊性，因此以单元接线机组为例对此部分进行详细的说明，以避免不正确的认识导致错误的调试，从而给装置正确运行带来隐患。
一、 同期并列的条件及要求
我们知道同期并列的理想条件有三个：①待并发电机频率与系统频率相等；②发电机电压与系统母线电压幅值相等；③相角差为零，发电机电压与系统母线电压矢量重合。但实际运行中建立上述理想条件甚为困难，也无如此苛求的必要，因为合闸时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机拉入同步的暂态过程对待并发电机和系统运行的影响较小，不致引起不良后果就可以了，而自动准同期装置的压差部分（均压及压差闭锁）的作用就是为了满足上述的第二个条件。因此对于均压部分的要求为：当同期并列点两侧一次电压幅值相同时，同期装置内部应反映为同期并列点两侧无压差；并列点两侧电压偏差在整定范围内时允许并列, 在整定范围外时不允许并列, 并相应进行升压或降压调节。（某些早期装置不进行调压，只发升压或降压信号。）
由图可得：
U f ' U x ' 100V 15. 75KV 100V 100V U x =U x ' =，U f =U f ' ⨯⨯=220KV 22002275. 42242KV ⨯315KV 57V
当U f ' =U x ' =242KV 时
U X =15. 75KV 3100242KV =110V ，U f =⨯=106. 4V 220KV 15KV 100V 57
100V
现以淮北发电厂200MW 机组为例说明其均压及压差闭锁部分的调节方法，其接线如下图：
图1：同期原理图
Fig.1 Basic diagrams of the synchronize
由上图可得：
U f ' ⨯15. 75⨯100U f ' U f ==150002275. 42242⨯⨯3⨯57100, U x =U x ' ⨯100U x ' =220⨯1032200
由此可见，并列点两端电压相同时，加入到同期装置的U x 与U f 并不相同。现对晶体管型自动准同期装置以及微机型自动准同期装置分别进行分析。
二、 晶体管型自动准同期装置压差部分的原理及调试
1、 压差部分的原理 压差部分的作用为将发电机电压与系统电压进行幅值比较，借以检查压差大小、方向，分为压差方向
鉴别、电压调节（部分型号无调节功能，只发信号）、压差闭锁等部分。其中压差方向鉴别是最基础的环节，其原理图及简化等效电路图如图2（ZZQ-5型为例）：
图2：压差原理图及简化等效电路图
Fig.2 Basic diagram of the voltage part and simplified equivalent circuit
U f 和U x 经变压器1YB 、2YB 变换，整流滤波后得到与U f 、U x 成正比的电压U f2´、U x2´, 极性及等效电路见图。其中k 为计及滤波电容及1YB 、2YB 变比后的一个系数，r f 、r x 是整流桥电源侧等值阻抗，R1=R2=R´，R3=R4=R″。如不计及电平检测回路输入阻抗，可得如下关系式：（具体推导及实际电路图参见文献1） U an =U f ' -
U x ' =kR " kR " U f -U x =K 1U f -K 2U x R 5' +r f +R ' +R " R 5" +r x +R ' +R "
可见适当调节R5´及R5″可使U f 、U x 在某一比例关系时Uan 为0，这一比例关系对应于并列点两侧电压相等时U f 与U x 的比例关系而未必是1：1。Ubn 的分析同Uan ，只是方向相反。
压差方向鉴别由两个电平检测回路完成，发电机电压高于系统且超过规定值时Uan 为正，电平检测1动作；Ubn 为负，电平检测2不动作。系统电压高于发电机且超过规定值时Ubn 为正，电平检测2动作；Uan 为负，电平检测1不动作。由此可判别压差的方向，以进行相应的降压升压调节，同时压差闭锁动作，闭锁合闸脉冲。
2、 压差部分的调试
明白压差部分的原理，具体调试方法就很清楚了。如上例：
由于U x =Ux ´/2200，U f =Uf ´/2275.42；故U f ´=Ux ´=242KV时，U x =110V，U f =106.4V。因此在U x 与U f 两端分别加110V 、106.4V 电压，调节R5使Uan 为0，调节另一平衡电阻使Ubn 为0即可（ZZQ-5型中分别为R301、R302）。调好后改变U f 使其差为压差闭锁整定值，调节电平检测回路动作门槛，使其刚好动作即可（ZZQ-5型中为调节R314），具体电路可参考装置说明书。
三、 微机型自动准同期装置压差部分的原理及调试
微机型自动准同期装置压差部分的原理，其思路一样，但整定调试简单方便。现以深圳智能设备开发有限公司的SID-2V 型和江苏国瑞自动化工程有限公司的WX-98A 型微机自动准同期装置为例进行说明。
微机型自动准同期装置两个电压通道比例可调，调节其通道部分相应的电位器即可。以SID-2V 型为例进行说明具体方法：在U x 与U f 两端按一定比例加上电压，调节装置输入板中的电位器RT1，用万用表监视输入板中测试点TV1（与U f 成正比的直流电压）、TV7（与U x 成正比的直流电压）间电压，直至为0，注意调节过程中随着两点间电压的降低，万用表的档位也要降低，直至最小档，以求尽可能准确。微机型自动准同期装置压差方向鉴别、压差闭锁回路原理与晶体管型类似，不同的是，其压差闭锁的正负范围可以不同；即，可以有两个不同范围。根据这一特点，可以简化其调试方法。由于装置出厂时其通道一般已按1：1比例调好，通道部分可以不调节，而是采用选取合适的压差闭锁正负范围来实现。
假设U x ´=U ，U f ´=U±△U
U f ' U ' U ±∆U U 则，U f ==, U x =x =2275. 422275. 4222002200
U -∆U U U +∆U U 故-
可保证U f ' -U x '
因此，对于微机型自动准同期装置，其两个通道比例可固定按1：1调好。SID-2V 是通过调节硬件来确定压差闭锁的范围（其新型号SID-2C 采用软件整定），具体调节方法与调通道类似：固定U x 将U f 由80%以下增至允许最低值，调节输入板中的电位器RT2，直至数码显示器位0刚好稳定显示“U ”为止；固定U x 将U f 增至允许最高值，调节输入板中的电位器RT4，直至数码显示器位1位0刚好稳定显示“-U ”为止。而WX-98A 采用软件整定，只要在定值中输入U f -U x 的正负值的范围即可，不用调节；下面将论述其整定方法。
四、 压差闭锁的整定
压差闭锁整定原则为并网时的冲击电流的电动力不致对发电机定子绕组（尤其是机械强度较弱的端部）造成危害，冲击电流的有效值为：
I h " =U f ' -U x '
x d " +x x ，x d " 为发电机直轴次暂态电抗、x x 为系统等值电抗
冲击电流最大瞬时值计算式为：i h " =1. 82I h "
对于汽轮发电机，一般要求I h "
由此可计算出压差的允许值，文献1中取允许压差为（5%~10%）额定电压，实际可取5%的额定电压，也有取3%的，由于压差闭锁整定值大些可缩短并网时间，也有提出采用7%~8%的，一般取3%~5%即可。通常系统电压在其平均电压值左右，可按3%~5%系统平均电压计算，系统电压变化的影响将在后面讨论。由于并网时并不希望吸收太多的无功，对于微机型自动准同期装置负值范围可取小些。
由上例来说明晶体管型及微机型自动准同期装置的整定：设系统电压U x ´为平均电压230KV ，则U x =104.55V
1、 晶体管型（ZZQ-5型为例）
取压差允许范围为±4%，即U f ´=220.8~239.2KV
则允许压差为U x =104.55V时，U f =97.04~105.12V
2、 微机型（SID-2V 及WX-98A 型为例）
取压差允许范围为-3%~+5%，即U f ´=223.1~241.5KV
则允许压差为：
U x =104.55V时，U f =98.05~106.13V
得压差允许范围为U f -U x =-6.5~1.58V
3、 系统电压变化的影响
当然，U f -U x 不变，U f ´-U x ´还受U x ´大小的影响。下面来具体分析：
设U f -U x =a ，a 为压差允许范围内某一值，由同期原理图可知：
U f =U f ' ⨯15. 75⨯100U f ' U ' ⨯100U x ' =, U x =x =150002275. 42220⨯1032200242⨯⨯⨯57100
U f ' U ' 则：U f -U x =-x =a ，即：U f ' -1. 034U x ' =2275. 42a 2275. 422200
⇒U f ' -U x ' =2275. 42a +0. 034U x '
当a >0f ' -U x ' 随U x ' 增大而增大，随U x ' 减小而减小
当a
可见，影响的大小及好坏取决于进入压差允许范围后的当时压差值及当时系统电压偏离整定时所采用值的程度。由于系统电压U x ´正常时偏离平均电压并不多，故影响很小，更接近并网时的实际情况，这也是采用平均电压来计算的理由。
总之，只要我们掌握了压差部分的原理，就可根据所用的装置具体分析，正确整定与调试，保证装置的正确运行，机组并网的快速、安全，而微机型自动准同期装置由于其出色的性能，高可靠性及检测调试简便的特点更应大力推广。