[发明专利]水轮发电机快速理想条件准同期并列方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮发电机快速理想条件准同期并列的方法，属发输电技术领域。 

背景技术

发电机同期并列对发电厂和电力系统安全稳定运行起着非常重要的作用，发电机准同期并列的条件有三个：①发电机电压频率f_F和电力系统电压频率f_X之差Δf＝f_F-f_X＝0；②发电机电压幅值V_F和电力系统电压幅值V_X之差ΔV＝V_F-V_X＝0；③发电机电压相角δ_F和电力系统电压相角δ_X之差Δδ＝δ_F-δ_X＝0。如果能在Δf，ΔV，Δδ三者同时为零的情况下把发电机并入电力系统，既不会对发电机和变压器等电力设备造成冲击，也不会对电力系统造成冲击，是最安全的。因此，Δf，ΔV，Δδ三者同时为零被称为发电机准同期并列的理想条件。 

传统的自动准同期装置由均频控制部分、均压控制部分和合闸控制部分组成，自动准同期装置和调速器是两个分开的装置。调速器只调节发电机电压频率f_F使之和电力系统电压频率f_X之差Δf＝0，不调节发电机电压相角δ_F。这种工作模式，一旦出现发电机电压频率f_F和电力系统电压频率f_X之差Δf＝0，而发电机电压相角δ_F和电力系统电压相角δ_X之差Δδ不为零的情况，就不能并列了。为了能使发电机在Δδ＝0时并入电力系统，传统的自动准同期并列方式，不能使Δf为零。为此，在传统的自动准同期装置中，当Δf接近零时，自动发一个增速脉冲，使发电机增速，以使Δf不为零。 

在传统的自动准同期装置中，为了使发电机能在相角差Δδ为0时并入电力系统，使用了“恒定越前时间准同期并列模式”。这种模式的原理是这样的：首先，认为自动准同期装置发出合闸命令之后，发电机的转速是不变的；其次，认为发电机断路器的合闸时间t_h也是一个不变的常数；在这两个“不变”的前提下，自动准同期装置中设置了一个“恒定越前时间环节”，该环节生成一个恒定的、越前Δδ＝0的时间，称之为“恒定越前时间”，用t_yq表示。 

在传统的自动准同期装中，让恒定越前时间t_yq＝发电机断路器的合闸时间t_h。不难想象，如果以上两个“不变”成立的话，就会使发电机在Δδ＝0时并入电力系统。但是，以上只是一种想象。实际上，由于调速器的性能的关系，发出合闸命令之后，发电机的转速是有变化的；由于断路器合闸性能的关系，每次合闸时断路器的合闸时间t_h也不是不变的；也就是说，根本做不到在Δδ＝0时使发电机并入电力系统。 

也就是说，传统的自动准同期并列方式，既不能保证发电机在Δf＝0时并入电力系统，也不能保证发电机在Δδ＝0时并入电力系统，更不能保证发电机在Δf和Δδ同时为零时并入电力系统。 

传统的自动准同期装置采用所谓的“恒定越前时间自动准同期并列模式”并列，其控制原理是：①均压控制部分控制发电机电压幅值V_F和电力系统电压幅值V_X之差ΔV＝0；均频控制部分控制发电机电压的频率f_F接近电力系统电压的频率f_X，但不能使f_F＝f_X，要让两者保持一定的差值；②在f_F≈f_X时，自动准同期装置提前Δδ＝0一个越前时间t_yq向发电机断路器发出合闸命令，而且要让t_yq等于发电机断路器的合闸时间t_h。也就是说，传统的自动准同期并列方法只能保证发电机电压与电力系统电压的幅值相等，频率相近，而相角差Δδ不能调节，Δδ＝0是由调速器调节发电机转速并通过自动准同期装置整定越前时间t_yq，使t_yq＝t_h来实现的。这种并列方法，从工作原理上既不能保证发电机在Δf＝0时并入电力系统，也不能保证发电机在Δδ＝0时并入电力系统，更不能保证发电机在Δf和Δδ同时为零时并入电力系统。