新聞主題	發(fā)電機(jī)數(shù)字式自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置的構(gòu)成

 

一、硬件構(gòu)成原理

 

柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)的微機(jī)（數(shù)字式）自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置功能性原理框圖如圖1所示，主要由同期電壓輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路、CPU系統(tǒng)、定值輸入及顯示、調(diào)試模塊、通信及GPS對(duì)時(shí)等組成。

 

圖1 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置功能性原理框圖

 

1、同期電壓輸入回路

由電壓形成、同期電壓變換組成。同期電壓經(jīng)隔離、變換及有關(guān)抗干擾回路變換成較低的適合工作的電壓；再經(jīng)整形電路、A/D變換電路，將同期電壓的幅值、相位變換成數(shù)字量，供CPU系統(tǒng)識(shí)別，以便CPU系統(tǒng)判斷同期條件。

2、CPU系統(tǒng)

CPU系統(tǒng)主要有定時(shí)器、MPU、EPROM、RAM、EEPROM等。其中RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）存放采集數(shù)據(jù)、計(jì)算中間結(jié)果、標(biāo)志字、事件信息等內(nèi)容；EPROM（只讀存儲(chǔ)器）存放同期裝置程序；EEPROM（電可擦除只讀存儲(chǔ)器）存放同期裝置同期對(duì)象的定值以及一些重要參數(shù)等；MPU（微處理器）執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對(duì)存放在RAM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，完成同期裝置的功能。

3、開關(guān)量輸入回路

輸入開關(guān)量有同期對(duì)象選擇、啟動(dòng)及啟動(dòng)次數(shù)控制、合閘允許、同期復(fù)位、并列斷路器輔助觸點(diǎn)和無壓同期。

一個(gè)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在通常情況下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同并列點(diǎn)的斷路器準(zhǔn)同期并列，但在同一時(shí)間內(nèi)只能對(duì)其中一個(gè)斷路器進(jìn)行準(zhǔn)同期并列，同期對(duì)象的選擇就由相應(yīng)的開關(guān)量輸入實(shí)現(xiàn)。當(dāng)選定某一并列對(duì)象后，裝置自動(dòng)選取這一同期對(duì)象的設(shè)置參數(shù)，以設(shè)置的參數(shù)為依據(jù)完成準(zhǔn)同期并列。

裝置輸入啟動(dòng)開入量后，裝置就可進(jìn)行工作。啟動(dòng)次數(shù)開入量可使裝置實(shí)現(xiàn)單次啟動(dòng)和多次啟動(dòng)，單次啟動(dòng)就是裝置發(fā)出合閘脈沖命令后（裝置已完成同期并列工作）需再次啟動(dòng)裝置才能重新工作；多次啟動(dòng)在裝置發(fā)出合閘脈沖命令后可自行啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，不斷重復(fù)。合閘允許開入量使裝置發(fā)出合閘命令完成同期并列。但合閘允許開入量一經(jīng)輸入，裝置多次啟動(dòng)自動(dòng)解除，避免裝置發(fā)出合閘命令后并列斷路器因機(jī)械故障不能合閘而引發(fā)事故的擴(kuò)大。一般情況下，裝置加電啟動(dòng)后進(jìn)入多次啟動(dòng)狀態(tài)，以觀察裝置是否完好、工作是否正常；確認(rèn)正常后，裝置可在不斷電的狀態(tài)下通過合閘允許開入量，開放合閘出口，完成同期并列工作。

同期裝置啟動(dòng)工作后，如因故需退出工作，則通過同期復(fù)位開入量實(shí)現(xiàn)。并列斷路器輔助觸點(diǎn)開入量可用來測(cè)量并列斷路器的合閘時(shí)間，作為設(shè)定導(dǎo)前時(shí)間的依據(jù)。

當(dāng)同期對(duì)象為線路型且需要并列點(diǎn)一側(cè)無壓或兩側(cè)無壓時(shí)，同期裝置也能工作，此時(shí)通過無壓同期開入量即可實(shí)現(xiàn)；當(dāng)同期對(duì)象為機(jī)組型時(shí)，通過無壓同期開入量也能實(shí)現(xiàn)一側(cè)無壓的并列合閘。若無壓同期開入量“沒有”輸入，則裝置認(rèn)為并列點(diǎn)兩側(cè)有壓同期，當(dāng)因故出現(xiàn)一側(cè)或兩側(cè)失壓時(shí)（如電壓二次回路斷線），裝置立即停止工作，發(fā)出告警信號(hào)并顯示失壓側(cè)電壓過低的信息。

4、開關(guān)量輸出回路

輸出開關(guān)量有調(diào)速脈沖、調(diào)壓脈沖、合閘出口1、合閘出口2、裝置告警、裝置失電等。

（1）當(dāng)頻差不滿足要求時(shí)，通過開出量發(fā)出調(diào)速脈沖（有時(shí)要得到調(diào)速系統(tǒng)發(fā)出的允許信號(hào)后才能發(fā)出調(diào)速脈沖），發(fā)電機(jī)頻率高時(shí)發(fā)減速脈沖，發(fā)電機(jī)頻率低時(shí)發(fā)增速脈沖，直到頻差滿足要求為止（頻差過小要發(fā)增速脈沖）。

（2）當(dāng)壓差不滿足要求時(shí)，通過開出量發(fā)出調(diào)壓脈沖，發(fā)電機(jī)電壓高發(fā)降壓脈沖，發(fā)電機(jī)電壓低發(fā)升壓脈沖，直到壓差滿足要求為止。

合閘出口1（或稱試驗(yàn)出口）、合閘出口2均可輸出合閘脈沖命令，只是合閘出口2只有在合閘允許開入量作用下才能發(fā)出合閘脈沖命令。一般情況下，合閘出口1作裝置試驗(yàn)出口用，合閘出口2作并列斷路器合閘用。當(dāng)然，如果合閘允許開入量一直接入，則兩個(gè)合閘出口并無差別。

裝置或同期系統(tǒng)異常時(shí)，裝置有開出量輸出，告知運(yùn)行人員此時(shí)裝置自動(dòng)閉鎖，同時(shí)在顯示屏上告知具體的告警信息。裝置告警并非一定是裝置發(fā)出了故障，很多情況下是同期系統(tǒng)有異常情況，如同期超時(shí)、同期電壓過高或過低、裝置發(fā)出調(diào)速脈沖后在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)頻率沒有變化、裝置發(fā)出調(diào)壓脈沖后在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)電壓沒有變化、對(duì)象選擇開入量重選等。此時(shí)，若告警原因的異常情況消除，則重新啟動(dòng)后裝置仍照常工作。如果告警內(nèi)容顯示同期電壓過低，當(dāng)同期電壓恢復(fù)正常值后，則可重新啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。如果重新啟動(dòng)后仍然告警，可以判斷裝置發(fā)生了故障，故障內(nèi)容可從顯示屏上查看。

裝置工作電源消失，有失電告警輸出，告知工作電源發(fā)生故障。

（3）此外，裝置檢測(cè)到同期電壓很低時(shí)，說明該側(cè)無壓，通過開出量指示該側(cè)處失壓狀態(tài)，運(yùn)行人員結(jié)合其他信息，決定是否進(jìn)入無壓同期狀態(tài)；同期對(duì)象為線路型時(shí)，有時(shí)并列點(diǎn)兩側(cè)頻率相同但相角差較大，造成無法同期的狀況，此時(shí)有相角差大的開出量輸出，運(yùn)行人員可調(diào)整運(yùn)行方式或調(diào)整功率分配，減小相角差，致使同期裝置能自動(dòng)完成并列工作。

5、定值輸入及顯示

柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置每個(gè)同期對(duì)象的定值輸入可通過面板上的按鍵實(shí)現(xiàn)，或者通過面板上的專用串口由便攜計(jì)算機(jī)輸入實(shí)現(xiàn)。前者可通過按鍵修改定值，后者按鍵不能修改定值，只能查看定值，這可防止其他工作人員修改定值。定值一經(jīng)輸入不受裝置掉電的影響。顯示屏除可以顯示每個(gè)同期對(duì)象的定值參數(shù)外，還可顯示同期過程中的實(shí)時(shí)信息、裝置告警時(shí)的具體內(nèi)容、每次同期時(shí)的同期信息等。

在顯示屏上可查看定值情況以及定值是否有變化；在同期過程中，顯示屏上可顯示同期實(shí)時(shí)信息，如同期電壓值、頻率值、相角差等實(shí)時(shí)信息；發(fā)出告警時(shí)，顯示屏上顯示告警的具體信息；同期成功或失敗，均在顯示屏上顯示具體內(nèi)容。此外，還顯示同期成功時(shí)并列斷路器的實(shí)際合閘時(shí)間以及導(dǎo)前時(shí)間脈沖到同期點(diǎn)的實(shí)際時(shí)間。

6、通信及GPS對(duì)時(shí)

同期裝置在工作過程中，通過裝置上的通信口（RS-485或RS-232）將同期實(shí)時(shí)信息傳送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上（通過視頻轉(zhuǎn)換器，還可傳送到DCS系統(tǒng)畫面上）。顯示的實(shí)時(shí)信息有實(shí)時(shí)同步表（反映實(shí)時(shí)δ角）、增速或減速、升壓或降壓、系統(tǒng)側(cè)電壓和頻率、待并側(cè)電壓和頻率、合閘脈沖發(fā)出情況等。如裝置告警，則顯示告警的具體信息。GPS對(duì)時(shí)，可使裝置內(nèi)部時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘同步，在裝置顯示屏上或傳送的同期實(shí)時(shí)信息中顯示具體的時(shí)間。

7、調(diào)試模塊

柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)同期裝置內(nèi)設(shè)調(diào)試模塊，提供兩路變頻、變幅的模擬量同期電壓，可在任何時(shí)候?qū)ν谘b置進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)開關(guān)置“試驗(yàn)”位置時(shí)，可對(duì)裝置進(jìn)行升壓、降壓、增速、減速試驗(yàn)；當(dāng)兩路同期電壓調(diào)節(jié)得頻率相同時(shí)，可以進(jìn)行移相，對(duì)裝置合環(huán)并網(wǎng)角進(jìn)行試驗(yàn)；兩路同期電壓滿足同期條件時(shí)，裝置會(huì)自動(dòng)發(fā)出合閘脈沖。試驗(yàn)時(shí)同期過程中的實(shí)時(shí)信息，與真實(shí)同期完全相同，通過通信口可上傳，在裝置上也會(huì)同時(shí)顯示。

（1）試驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置可及時(shí)發(fā)現(xiàn)同期裝置的問題，不影響下次同期并列工作。

（2）處于試驗(yàn)位置時(shí)，同期裝置出口自動(dòng)斷開，以免發(fā)出不必要的調(diào)速、調(diào)壓、合閘命令。

（3）至于試驗(yàn)時(shí)裝置是否正常，在面板上根據(jù)發(fā)出的指示燈信息完全可以判斷出來。

（4）試驗(yàn)完畢，應(yīng)將試驗(yàn)開關(guān)置“運(yùn)行”狀態(tài)，實(shí)際上調(diào)試模塊處于不工作狀態(tài)。

需要說明的是，發(fā)電機(jī)的同期并列是一個(gè)重要操作，因此自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置在工作時(shí)要求有高度的安全性，通常采用雙CPU聯(lián)合工作。自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的出口應(yīng)是CPU1、CPU2兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)出口回路串聯(lián)組成。這種雙CPU工作方式可大幅度地提高裝置工作的安全性。

 

二、功能性主程序原理框圖

 

圖2為典型柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)字式自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。同期未啟動(dòng)時(shí)，裝置工作于自檢、數(shù)據(jù)采集的循環(huán)中，當(dāng)某一元件發(fā)生故障或程序出現(xiàn)了問題，裝置立即發(fā)出告警并閉鎖同期裝置工作。同期裝置啟動(dòng)后，如果同期對(duì)象為機(jī)組，則對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)壓、調(diào)頻，當(dāng)壓差、頻差滿足要求時(shí)，發(fā)出導(dǎo)前時(shí)間脈沖，命令并列斷路器合閘，合閘后在顯示屏上顯示同期成功時(shí)的同期信息；如果同期對(duì)象為線路，則不發(fā)調(diào)壓、調(diào)速脈沖，在壓差、頻差滿足要求的情況下（如同頻，則合環(huán)角應(yīng)在設(shè)定的角度內(nèi)），進(jìn)行捕捉（等待）同期合閘，完成同期并列。

 

在同期過程中，如果出現(xiàn)同期電壓參數(shù)越限、調(diào)壓或調(diào)速脈沖發(fā)出后在一定時(shí)間內(nèi)調(diào)壓機(jī)構(gòu)或調(diào)速機(jī)構(gòu)不響應(yīng)等情況，則閉鎖同期裝置并同時(shí)發(fā)生告警信號(hào)；同期裝置啟動(dòng)后，若因故要退出同期裝置工作，則只要輸入復(fù)位信號(hào)即可。

 

 

圖2 微機(jī)（數(shù)字式）自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置

 

三、準(zhǔn)同期并列方式選擇

 

柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)字式準(zhǔn)同期并列裝置一般允許采用自動(dòng)準(zhǔn)同期并列、半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列和手動(dòng)準(zhǔn)同期并列方式。

（1）自動(dòng)準(zhǔn)同期并列方式。在選定所需并列的斷路器后，準(zhǔn)同期并列裝置將采集所需信息，自動(dòng)判斷合閘條件是否滿足，在條件不滿足時(shí)自動(dòng)發(fā)出調(diào)整信號(hào)；在條件滿足時(shí)，尋找最佳時(shí)間實(shí)現(xiàn)斷路器合閘。

（2）半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。選擇半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列方式時(shí)，其判斷和調(diào)整均由裝置自動(dòng)進(jìn)行，若條件滿足，則合閘允許指示燈亮，由操作人員通過鍵盤下發(fā)合閘指令。

（3）手動(dòng)準(zhǔn)同期并列。選擇手動(dòng)準(zhǔn)同期并列方式時(shí)，將由操作人員對(duì)并列過程進(jìn)行操作控制。裝置顯示斷路器兩側(cè)電壓與頻率，并設(shè)置有兩側(cè)電壓相位差指示表（即同期表）。當(dāng)電壓差不允許時(shí)，裝置指示“電壓差閉鎖”；當(dāng)頻率差不滿足時(shí)，裝置指示“頻率差閉鎖”，由操作人員根據(jù)指示進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。當(dāng)調(diào)整后條件得到滿足，則“閉鎖”指示燈滅，操作人員根據(jù)相位差指示表指示的相位差變化趨勢(shì)及是否接近2π，選擇一個(gè)提前量，下發(fā)合閘指令。手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置基本上也能將同期點(diǎn)斷路器動(dòng)合閘時(shí)間控制在一定的范圍之內(nèi)，但存在較大誤差。

 

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