电力系统变电站同期合闸技术-国电南瑞.ppt

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1、欢迎莅临指导,国电南瑞科技股份有限公司,变电站同期合闸技术,同期合闸是变电站中经常遇到的操作，对减小冲击，提高系统稳定性具有重要作用。同期要求为安全、准确、快速。三个条件中安全最重要，同期装置必须有完善的闭锁功能，宁拒动不误动。对差频同期，在系统角差为0时合闸，对系统的冲击最小；电厂中作为发电机的并网，快速性也很重要，捕捉第一次0角度合闸可以节省大量能源。同期是一项可靠性要求极高的操作。误动时的大角度合闸会给发电机及系统带来很大的冲击，降低发电机的使用寿命，或带来系统的振荡及解列。,早期，“检同期”是服务于两个交流电源进行并网操作的技术措施，其主要内容是将并网时两电源的相角差控制在规定值内，一

2、般取值小于30。这一技术始于半个多世纪前，应该说这一技术措施在系统容量小，网络结构脆弱的过去，尚可应对动辄系统就解体为若干个独立系统的并网操作要求，至少把并网合闸角控制在一定范围内有利于恢复系统重组。,传统“检同期”的内涵 两个交流电源的互联操作即常说的“同期”、“同步”、“并列”、“并网”等，该操作应遵循的规则是在两电源的压差、频差小于允许值且在相角差接近零度时完成并网操作。例如发电机与系统同期、两独立系统之间同期都需进行此种操作，这个操作过程就是进行“检同期”的过程。,严格地说，数十年前提出“检同期“这一概念是指两个完全独立电源的同期。由于当时的系统很单薄，控制技术也很落后，“检同期”实质

3、上变成单一的检相角差，即利用一个同期闭锁继电器来限制同期操作时的相角差，以避免产生过大的冲击。过去除发电机同期还附加了检压差和检频差的功能外，所有的线路同期包括重合闸在内都只是检相角差。直至今天很多地方还是如此模式。,然而今天的电力系统已不是几十年前的那样了，我们很少碰到因一条线路停运或跳闸而引起系统解列的情况，也就是说我们很少碰到需要进行两个解列电源的同期操作（姑且将其称之为差频并网），而更多碰到的是一个环网开环点的再合环操作（姑且将其称之为同频并网）。,名词解释:对断路器的合闸操作,按开关两侧电压判断我们一般分为下列两种情况:1.无压情况下(一侧无压或两侧无压)的合闸操作简称“无压合闸”2

4、.有压情况下(两侧都有压)下的合闸操作简称“有压合闸”;有压情况又按系统频率分为同频和差频两种运行方式,同频运行方式下的合闸操作我们称为“环网合闸”,差频运行方式下的合闸操作我们称为“准同期合闸”,名词解释:3.差频同期是指两个没有电气联系的两个系统的并列，包括发电机的并网及两个无联系电网的并列；两侧的频率不同，有可能捕捉到0角度合闸时机。4.环网并列是指两个本已有电气联接的系统，再在该点增加一个联络开关；两侧频率相同，相角差即为系统在这两点之间的功角，该角度在网络拓扑及负荷没有大变动时基本保持不变。,名词解释:5.实现并列运行的操作称为并列操作或同期操作。6.用以完成并列操作的装置称为同期装

5、置。,无压合闸 合闸-环网合闸(同频:一个系统网,频率相同,相角差固定小于定值)有压合闸-准同期合闸(差频:两个系统网,频率不相 同,相角差发生转动),装置如何判断无压情况:电压Ua或Usa任意一个小于50Ue 注:不能自动判出PT断线,装置如何判断有压同频情况:电压Ua(母线电压)和Usa(线路电压)均大于50Ue。“环网合闸”判据：电压Ua和Usa均大于50Ue，频差不大于0.02Hz，相角差不发生转动同时相角差小于定值s(s最大不能超过30),装置如何判断有压差频情况:电压Ua和Usa均大于50Ue，电压差小于定值 U(U最大不能超过30Ue)，频差小于定值F，频差加速度小于定值df/d

6、t，同时相角差发生0-360度或360-0度转动。“准同期合闸”判据:装置根据合闸导前时间Tdq(开关整组动作时间)计算同期合闸导前角，如计算的导前角与测量的相角差相等且小于定值s时,合闸出口,s 为最大允许合闸角度。,合闸操作命令来源:1.变电站运行人员通过后台的同期合闸操作一般有多种方式选择:如“无压合闸”,“同期合闸”,“试验合闸”等,也是在装置不能判PT断线的情况下的防非同期合闸的有效措施,装置虽然可以自适应地判断出是同频还是差频，但对频差很小的系统，这样作意味着牺牲一些时间来判断，会对合闸的时机带来延误。而调度员是了解系统的运行结构的，知道欲合闸的断路器是处于同频还是差频同期的位置，

7、在发命令的时候即区分开同频同期、差频同期、遥控合闸命令会更好。,2.变电站运行人员通过间隔层装置的同期合闸操作多种方式选择同1,为后台操作的后备,3.调度运行人员的同期合闸遥控操作一般只有一种方式选择,由间隔层装置自动判断当前运行情况,自动选择相应的合闸方式注:在装置不能判PT断线的情况下,有非同期合闸的隐患,NSD500V测控装置同期功能 判断断路器两侧电压是否满足同期条件 当断路器任意一侧电压幅值小于80额定值或者大于120额定值时，认为电压幅值异常，延时判断200ms后退出同期状态，并上送合闸失败原因。当断路器两侧电压差的绝对值大于定值U时，认为电压差异常，延时判断200ms后退出同期状

8、态，并上送合闸失败原因。,判断断路器两侧频率是否满足同期条件当断路器任意一侧的频率小于48Hz，或大于52Hz，认为频率大小异常，延时判断200ms后退出同期状态，并上送合闸失败原因。当断路器两侧频率差的绝对值大于定值F时，认为电压差异常，延时判断200ms后退出同期状态，并上送合闸失败原因。当断路器两侧频率差的变化率dF/dt大于定值Df/dt时，认为频差变化率异常，延时判断200ms后退出同期状态，并上送合闸失败原因。,同期合闸方式通过计算机监控系统或在NSD500 V系列测控装置上对断路器进行操作控制时，可选择以下几种操作方式。计算机监控系统或调度的一般“合”命令，默认为“自动准同期”操

9、作方式。1.同期有压合闸：不同电网间，两侧均有电压的情况下捕捉同期点合闸（差频合闸）。2.无压合闸：两侧至少有有一侧没有电压。3.合环：同一电网，两侧均有电压。4.自动准同期：根据断路器两侧电压状态，自动进行同期有压合闸、无压合闸、合环判断。5.试验合：不经过同期判断，直接控制输出。,测控装置区分合环合闸与捕捉同期合闸是判断合闸点两侧电压是否有频率差，可是如果两侧无联系的电网的频率相差很小，甚至小于装置测量误差时，装置如果只考虑两侧频差将无法将二者区分，此时装置将考察合闸点两侧电压的相角差情况。,合环合闸时合闸点两侧电压的相角差是由电网的网架结构与运行方式决定的，在负荷没有大的变化的情况下相角

10、差基本保持不变，而两个电网并列时，相角差肯定会进行周期性的变动。为此我们用频差与相角差相结合的方法区分环并合闸与捕捉同期点合闸。当合闸点两侧频率差大于0.02Hz时或者电网两侧相角差发生转动（3秒钟内转动超过5度）认为是不同电网间的捕捉同期点合闸。当合闸点频率差小于0.02Hz时并且电网两侧相角差没有发生大的转动（3秒钟内转动小于5度）认为是同一电网的环网并列合闸。,捕捉同期点合闸同期点预报算法 装置采用恒定越前时间的同期原理，在断路器两侧电压的相角差为零之前的一定时间发出合闸信号，当断路器的主触头闭合时，断路器两侧电压的相角差为零，对电网的冲击最小。从测控装置发出合闸信号到断路器主触头闭合所

11、经历的时间是断路器的合闸导前时间，主要包括出口继电器动作时间和断路器合闸时间，合闸导前时间由定值Tdq设定。,测控装置根据合闸导前时间和合闸点两侧电压的滑差推算出合闸越前相角，装置在此越前相角发出合闸信号，同期合闸越前相角可按下式求得：（1）其中：Tdq为合闸导前时间；,si为计算点的滑差角速度，它的计算方法如下：式中 i 和 i1：分别为本计算点和上一计算点的相角差值t：两计算点间的时间，si/t为滑差角加速度，由于计及滑差角速度及角加速度，可以求得最佳的合闸导前角。,环网并列合闸 相对于两个解列电网的同期操作，变电站中更多碰到的是环网合闸操作，环网并列合闸前开环点断路器两侧是同一个系统，断

12、路器两侧频率相同，但在其两侧有电压差和相角差，该相角差和线路传输的负荷电流及线路电抗有关，负荷电流越大、线路越长即电抗越大则相角差越大。环并合闸时合闸点两侧电压的相角差是由电网的网架结构与运行方式决定的，在负荷没有大的变化的情况下相角差基本保持不变，而两个电网并列时，相角差肯定会进行周期性的变动。,环网并列合闸 装置在进行环网并列合闸时连续判断3秒钟，在3秒钟内合闸点两侧频率差小于0.02Hz，电网两侧相角差小于合闸相角差闭锁定值s并且转动小于5度，条件满足发出合闸脉冲。,同期过程框图,手动同期 测控装置输出一副手动同期闭锁接点，可以串接于手动合闸回路，进行手动同期合闸闭锁。当“手动同期”把手

13、在“当地”，即“手动预合”信号（DLM模件端子23、24）输入时，手动同期TJJ开始工作。当DLM模件输入电压Ua和Usa均在额定值80%120%之间，同时压差满足压差闭锁定值，频差满足频差闭锁定值，相角差小于相角差闭锁定值时，TJJ导通。,同期定值,同期定值说明1.Ue1：母线侧（Ua）输入电压二次回路额定值，单位 V，一般为57.74V或100V；2.Ue2：线路侧（Usa）输入同期电压二次回路额定值，单位 V，一般为57.74V或 100V；3.Df/Dt：两侧电压频率加速度闭锁定值，单位Hz/s，一般小于0.5Hz/s；4.f：两侧电压频率差闭锁定值（以母线侧频率为准），单位Hz，一般

14、小于0.3Hz；5.U：两侧电压差闭锁定值（以母线侧电压为准），单位V，一般小于10V；6.s：两侧电压相位角闭锁定值，单位度，一般小于30。在合环方式时，断路器两侧电压相角大于此值，装置将不合闸；在捕捉同期合闸方式时，如果装置根据当时频差和同期导前时间计算出的同期越前相角大于该定值，装置也将拒绝合闸。,7.Tdq：合闸导前时间，含断路器动作时间和出口中间继电器动作时间；8.相角补偿允许BCYX：同期相角补偿允许定值，当该定值是0时，禁止同期角度补偿，定值是任意非零的值时，允许角度补偿；9.相角补偿钟点数Clock：角度补偿钟点数，当开关合上后，此时开关两侧输入电压向量角度即是需要补偿的角度。

15、以母线侧输入（Ua）二次电压向量为时钟的长针，其指向十二点；以线路侧（Usa）电压向量为时钟的短针，其指向时钟几点，则设置该定值为几，装置根据输入的钟点数，即能进行同期相角补偿；10.无压合闸允许：该定值功能是是否允许自动判断合闸方式时允许无压合闸（防止PT断线情况）。当该定值等于1时，在装置收到自动判断合闸命令时，不进行无压情况合闸；当该定值不等于1时，在装置收到自动判断合闸命令时，进行无压情况合闸。,同期试验 同期定值参数设置,同期试验电压幅值异常闭锁当测控装置输入Ua或Usa小于额定值的80或大于额定值的120时，装置应闭锁合闸，并发出电压太小或太大事件。例如，Ua、Usa相电压同期时，

16、进行以下操作：（1）将Ua输入50V、50Hz，Usa输入47V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸成功。（2）将Ua输入50V、50Hz，Usa输入45V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸失败。（3）将Usa输入65V、50Hz，Ua输入68V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸成功。（4）将Usa输入65V、50Hz，Ua输入70V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸失败。,压差闭锁当测控装置Ua和Usa的幅值差大于压差闭锁定值U 时（以Ua电压为基准），装置应闭锁合闸，并发出压差异常

17、事件。例如，Ua、Usa相电压同期时，进行以下操作：（1）将Ua输入57.74V、50Hz，Usa输入49V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸成功。（2）将Ua输入57.74V、50Hz，Usa输入47V、50Hz，Ua和Usa相角差为0度，进行同期合闸，装置应合闸失败。,频差闭锁当装置输入Ua和Usa的频率差大于频差闭锁定值f时，装置应闭锁合闸，并发出频差异常事件。例如，Ua、Usa相电压同期时，进行以下操作：（1）将Ua输入57.74V、50Hz，Usa输入57.74V、49.72Hz，进行同期合闸，装置应合闸成功。（2）将Ua输入57.74V、50Hz，Usa

18、输入57.74V、49.69Hz，进行同期合闸，装置应合闸失败。,同期相角捕捉功能 装置进行同期合闸点捕捉测试时，如同期测试定值按定值设定，Ua输入57.74V、50Hz，Usa输入57.74V，频率按下表设定，请记录装置合闸角，装置合闸角和理论合闸角误差应小于1度。,相角补偿功能NSD500 V系列测控装置装置具有相角补偿功能，当装置输入的电压Ua和Usa不是同名电压，存在固有相角时，可以使用。当相角补偿允许定值BCYX置为任意非零的值时，允许角度补偿，补偿的角度由相角补偿钟点数定值Clock设定。角度补偿钟点数Clock是这样确定的，当开关合上后，此时开关两侧输入电压向量角度即是需要补偿的

19、角度。以Ua电压向量为时钟的长针，其指向十二点；以Usa电压向量为时钟的短针，其指向时钟几点，则设置该定值为几。装置根据输入的钟点数，即能进行同期相角补偿。,相角补偿功能当线路侧电压取A相时，和母线侧电压同方向，不需要开放相角补偿功能；当线路侧电压取B相时，与母线侧电压有120度夹角（顺时针方向），此时需要开放相角补偿功能；根据矢量图可知，线路侧电于位于4点钟方向，因此相角补偿时钟数填4；当Usa输入为AB线电压，则应设定Clock为11，装置将自动将电压向量Usa顺时针补偿30度。,例如，Ua、Usa电压同期时，有30度转角（Usa在11点），Ua输入57.74V，Usa输入100V，请将定

20、值BCYX设为1，Clock设为11，Usa设为100V，其它定值同4.2，进行以下操作：（1）Ua输入57.74V、50Hz、0度，Usa输入100V、50Hz、59度，进行同期合闸，装置应合闸成功。（2）Ua输入57.74V、50Hz、0度，Usa输入57.74V、50Hz、61度，进行同期合闸，装置应合闸失败。,新型NSD500配置说明1、在逻辑节点表中加入两个节点，按装置配置填写装置地址及IP地址。其中有一个是面板信息只有十六个遥信（装置地址末位为零），另一个为实际装置（装置地址末位为一），可按实际接线状况配置相应的遥信、遥测、遥控数目。2、配置同期操作：将其节点类型选为“测控”，将要

21、进行同期操作的开关的开关表中“存在同期操作”选上，在画面上遥控时就会出现同期操作菜单。,3、配置保护信息：将实际装置的逻辑节点设为保护节点，用系统组态的“保护规约导入导出”功能，将本地已有的保护规约文件“NSD500同期.PPI”导入数据库中，在保护设备表中将保护类型选为新加入的“NSD500同期”。这样装置的事件就可以进报警窗了，用保护功能菜单“取保护定值”操作就可以召唤装置参数。,发电厂手动准同期并网 发电机并入电网需要的条件1.发电机端电压与电网电压相等。2.发电机输出频率与电网频率相同。3.发电机交流电相序与电网相同，在合闸瞬间要求发电机交流电相位与电网相同。如果不能满足以上条件，将产

22、生较大的冲击电流，破坏发电设备，甚至影响电网的稳定运行。,发电厂中的常规同期装置 在小型发电厂中，一般采用手动准同期装置并入电网，控制开关KK和同期开关TK装设在控制屏上，同期检查继电器TJJ装在保护屏上。装设同期装置的目的主要是防止并网时发生非同期合闸事故。,同期检查继电器（TJJ)在同期回路中，设置了一个同期检查继电器TJJ，其目的是待并侧与电网侧相位差大于整定值时，TJJ吸合，切断合闸回路，防止非同期并列。继电器可在20-40度范围内整定，当两侧电压相位差小于整定值时，继电器TJJ常闭触头接通合闸回路，可允许经同期调整后合闸。实际上TJJ仅起防止相位差过大时切断断路器合闸回路电源防止非同期并列的作用。,发生非同期事故的处理当发生自动重合闸非同期并列事故时，若汽轮发电机产生很大的冲击电流和强烈的振动而且不衰减时，应立即先把发电机断路器灭磁开关断开，解列并停止发电机，然后打开发电机端盖，检查定子绕组端部有无变形情况，否则不可再次启动机组。,