自动准同期装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动准同期装置，涉及电气控制【技术领域】；包括中央处理芯片；开关合闸控制器，调频控制器和调压控制器均与中央处理芯片连接；它可以解决传统的准同期并网装置精度也不够高，自动调节过程慢的问题。
【专利说明】自动准同期装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电气控制【技术领域】，尤其是一种用于水电站并网的自动准同期装置的自动准同期装置。
【背景技术】
[0002]发电机准同期并列是发电厂一项频繁的日常操作，在发电机投入系统并列运行的瞬间，往往伴随着电流冲击和功率冲击，并会引起并列点系统电压瞬时下降。如果操作错误，冲击电流过大，可能使机组的大轴扭曲及引起发电机的卷线变形、撕裂、绝缘损坏，严重的非同期并列会造成机组和系统事故。传统的手工操作相位误差大，基于模拟电路的传统型准同期并网装置精度也不够高，自动调节过程慢。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种自动准同期装置，它可以解决传统的准同期并网装置精度也不够高，自动调节过程慢的问题。
[0004]为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是:这种自动准同期装置，包括中央处理芯片；开关合闸控制器，调频控制器和调压控制器均与所述中央处理芯片连接；
所述开关合闸控制器，包括用于接收发电机正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第一整形模块；用于接收电网正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第二整形模块；所述第一整形模块和所述第二整形模块分别输出的方波信号经相敏模块后输入到低通滤波模块，该低通滤波模块分别向比例微分模块和导前相角电平检测模块输出三角波信号；所述比例微分模块的输出端与导前时间电平检测模块的输入端连接，逻辑模块作为输出模块，其两个输入端分别接收所述导前时间电平检测模块和所述导前相角电平检测模块输出的信号；
所述调频控制器，包括用于接收发电机方波的第一脉冲整形模块；用于接收系统方波的第二脉冲整形模块；用于接收三角波的第二电平检测模块；所述系统方波同时输入到第三与门的一个输入端，该第三与门的另一输入端接收所述第一脉冲整形模块的输出信号；所述发电机方波同时输入到第四与门的一个输入端，该第四与门的另一输入端接收所述第二脉冲整形模块的输出信号；所述第二电平检测模块的输出信号输送到脉冲形成模块；所述第三与门和第四与门的输出信号分别输送到第二双稳态触发模块，所述脉冲形成模块的输出信号分别输送到第五与门和第六与门的一个输入端，所述第五与门和第六与门的另一个输入端分别接收所述第二双稳态触发模块的输出信号；所述第五与门的输出信号经第一脉冲展宽模块后去控制减速继电器，所述第六与门的输出信号经第二脉冲展宽模块后去控制增速继电器；
所述调压控制器，包括分别与发电机电压互感器的两个次级绕组连接的第一整流滤波模块和第二整流滤波模块；分别与系统电压互感器的两个次级绕组连接的第三整流滤波模块和第四整流滤波模块； 所述第一整流滤波模块的输出端的一端与所述第四整流滤波模块输出端的一端连接，所述第一整流滤波模块的输出端的另一端与第三电平检测模块的输入端的一端连接；所述第二整流滤波模块的输出端一端与所述第三电平检测模块的输入端的另一端连接，所述第二整流滤波模块的输出端的另一端与所述第三整流滤波模块)输出端的一端连接，所述第三整流滤波模块输出端的另一端与所述第四整流滤波模块输出端的另一端连接；
所述第三电平检测模块的输出端一端与第七与门输入端的一端连接，所述第三电平检测模块的输出端另一端与第八与门输入端的一端连接；时间模块的一端与所述第七与门输入端的另一端连接，所述时间模块的另一端与所述第八与门输入端的另一端连接；所述第七与门输出端与降压继电器连接，所述第八与门输出端与升压继电器连接。
[0005]上述技术方案中，更具体的方案还可以是:所述导前相角电平检测模块，导前时间电平检测模块，第二电平检测模块由和第三电平检测模块均由差分式施密特触发电路构成。
[0006]由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的有益效果是:比较发电机和系统电压的高低，如果电压差不在要求的范围内，则再发出调压指令，作用于电压调整器上；可以和电压调整器很好地配合，在需要细调时不会出现过调；在电压差满足要求时解除闭锁，允许合闸部分发出合闸指令。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明的方框示意图。
[0008]图2是开关合闸控制器的方框示意图。
[0009]图3是调频控制器的方框示意图。
[0010]图4是调压控制器的方框示意图。
[0011]图5是开关合闸控制器的逻辑方框示意图。
[0012]图6是发电机与系统电压间的相位关系图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述:
图1所示的自动准同期装置，包括中央处理芯片4 ;开关合闸控制器I，调频控制器2和调压控制器3均与所述中央处理芯片4连接；
开关合闸控制器1，图2，包括用于接收发电机正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第一整形模块1-1 ;用于接收电网正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第二整形模块1-2 ;第一整形模块1-1和第二整形模块1-2分别输出的方波信号经相敏模块1-3后输入到低通滤波模块1-4，该低通滤波模块分别向比例微分模块1-5和导前相角电平检测模块1-7输出三角波信号；比例微分模块1-5的输出端与导前时间电平检测模块1-6的输入端连接，逻辑模块1-8作为输出模块，其两个输入端分别接收导前时间电平检测模块1-6和导前相角电平检测模块1-7输出的信号；
调频控制器，图3，包括用于接收发电机方波的第一脉冲整形模块2-1 ;用于接收系统方波的第二脉冲整形模块2-2 ;用于接收三角波的第二电平检测模块2-3 ;系统方波同时输入到第三与门2-4的一个输入端，该第三与门的另一输入端接收第一脉冲整形模块2-1的输出信号；发电机方波同时输入到第四与门2-5的一个输入端,该第四与门的另一输入端接收第二脉冲整形模块2-2的输出信号；第二电平检测模块2-3的输出信号输送到脉冲形成模块2-6 ;第三与门2-4和第四与门2-5的输出信号分别输送到第二双稳态触发模块
2-7,脉冲形成模块2-6的输出信号分别输送到第五与门2-8和第六与门2-9的一个输入端，第五与门2-8和第六与门2-9的另一个输入端分别接收第二双稳态触发模块2-7的输出信号；第五与门2-8的输出信号经第一脉冲展宽模块2-10后去控制减速继电器3J,第六与门2-9的输出信号经第二脉冲展宽模块2-11后去控制增速继电器2J ；
调压控制器，图4，包括分别与发电机电压互感器的两个次级绕组连接的第一整流滤波模块3-1和第二整流滤波模块3-2 ;分别与系统电压互感器的两个次级绕组连接的第三整流滤波模块3-3和第四整流滤波模块3-4 ；
第一整流滤波模块3-1的输出端的一端与第四整流滤波模块3-4输出端的一端连接，第一整流滤波模块3-1的输出端的另一端与第三电平检测模块3-5的输入端的一端连接；第二整流滤波模块3-2的输出端一端与第三电平检测模块3-5的输入端的另一端连接，第二整流滤波模块3-2的输出端的另一端与第三整流滤波模块3-3输出端的一端连接，第三整流滤波模块3-3输出端的另一端与第四整流滤波模块3-4输出端的另一端连接；
第三电平检测模块3-5的输出端一端与第七与门3-6输入端的一端连接，第三电平检测模块3-5的输出端另一端与第八与门3-7输入端的一端连接；时间模块3-8的一端与第七与门3-6输入端的另一端连接，时间模块3-8的另一端与第八与门3-7输入端的另一端连接；第七与门3-6输出端与降压继电器5J连接，第八与门3-7输出端与升压继电器4J连接。
[0014]在本实施例中，导前相角电平检测模块1-7，导前时间电平检测模块1-6，第二电平检测模块由2-3和第三电平检测模块3-5均由差分式施密特触发电路构成。
[0015]为使同步发电机与系统按准同期方式并列，必须满足下面三个条件:
1、发电机电压与系统电压的频率差应小于允许值；
2、发电机电压与系统电压的幅值差应小于允许值；
3、在并列的断路器主触头闭合的瞬间，发电机电压与系统电压的相位差应小于允许值。
[0016]为实现条件1，本装置设有调频控制器，能实现发电机的频率对系统频率自动追踪；为实现条件2，本装置设有调压控制器，能实现发电机电压对系统电压的自动追踪；为满足条件3，本装置设有开关合闸控制器，该控制器内设有恒定导前时间的控制模块，导前时间的整定值可以根据并列的断路器合闸时间的长短来整定，当导前时间的整定值与断路器的合闸时间(包括所有辅助元件的动作时间在内)相等时，装置就能保证断路器主触头闭合的瞬间，被投入的发电机电压与系统电压的相位差小于允许值。
[0017]为了准确反映发电机电压Uf和系统电压Ux的相位关系，通过整形、检波、滤波得到一个三角波。当Uf与Ux相位重合时，三角波达到最大值，当Uf与Ux相位相差180度时，三角波达到最小值。从O度到180度，180度到360度三角波的变化是线性的，其幅值不随Uf, Ux的变化而变化。
[0018]发电机与系统的正弦波分别通过第一整形模块1-1和第二整形模块1-2后分别整形为方波，方波经相敏模块1-3检波后，就可以得到一系列随Uf，Ux相位改变而改变的方波，这一系列方波经两节电感-电容组成的低通滤波模块1-4把高次谐波滤掉以后便得一三角波。通过由电阻，电容组成的比例微分模块1-5和导前时间电平检测模块1-6，可以得到一个恒定的导前时间，该导前时间不随频差改变而改变；通过导前相角电平检测模块1-7可以获得一个恒定导前相角，如图5所示的逻辑方框示意图，在频差较大时，导前时间电平检测模块1-6的“I”态输出先于导前相角电平检测模块1-7的“I”态输出，第I与门1-8条件不能满足，第一双稳态触发器1-9不翻转，第2与门1-10仍为“O”态，合闸回路闭锁，不发出合闸指令。
[0019]在频差较小，满足合闸要求时，导前相角电平检测模块1-7的“I”态输出先于导前时间电平检测模块1-6的“I”态输出，第I与门1-8的两个条件满足，第2与门1-10的输出为“I”态，为合闸准备了条件，当导前时间电平检测模块输出为“I”态时，就发出合闸指令。在装置刚投入I秒钟内，第I与门1-8和第2与门1-10均处于“O”态，合闸回路闭锁，保证了在装置刚投入的I秒钟内不发出合闸指令。
[0020]发电机与系统间的相位关系可以由图6看出，在相位重合后到180度的区间内，如果发电机较快，它对系统应超前一个角度，如果发电机较慢，它对系统应滞后一个角度。在180度到360度区间内它们的相位关系正好与上述相反。
[0021 ] 因此，我们在大于O度小于180度的区间内，只要确定发电机与系统这两个电压哪一个超前，便可确定发电机与系统的速度谁快谁慢。
[0022]发电机与系统电压经整形后，由正弦波变换为方波，当方波由“O”变为“I”时，第一脉冲整形模块2-1和第二脉冲整形模块2-2分别输出一正脉冲；假设发电机的电压频率ff小于系统电压频率fx，在O度到180度区间内，当系统方波由“O”态变为“I”态时，发电机方波为“0”，故第二脉冲整形模块2-2输出一系列正脉冲；而发电机方波由“O”态变为“I”态时，系统方波为“I”态，第一脉冲整形模块2-1没有输出。在180度到360度区间内，情况正好相反，第一脉冲整形模块2-1输出一系列正脉冲,第二脉冲整形模块2-2没有输出；相位重合时，三角波处于峰值，经第二电平检测模块2-3后由脉冲形成模块2-4输出一个零讯号，与第二双稳态触发模块2-5输出的零讯号一起去驱动第二脉冲展宽模块2-11，使增速继电器2J动作,发出增速指令。反之，则由脉冲形成模块2-4输出的讯号,与第二双稳态触发模块2-5输出的讯号一起去驱动第一脉冲展宽模块2-10,使减速继电器3J动作,发出减速指令。
[0023]发电机电压Uf的两个绕组，系统电压Uc的两个绕组，经整流、滤波后进行相减，一组是Uf-Uc，一组是Uc-Uf，这两个电压差与所整定的电压差进行比较，如果发电机电压高于系统电压，并且电压差大于整定值时，则发出降压指令，同时发出电压差闭锁指令，使合闸回路无法合闸。如果发电机电压低于系统电压，则发出升压指令，同时发出电压差闭锁指令。如果发电机与系统的电压差小于整定值，则发出解除电压差闭锁指令，允许合闸。
【权利要求】
1.一种自动准同期装置，其特征在于:包括中央处理芯片(4);开关合闸控制器(1)，调频控制器(2)和调压控制器(3)均与所述中央处理芯片(4)连接； 所述开关合闸控制器(1)，包括用于接收发电机正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第一整形模块(1-1);用于接收电网正弦波电压并对该正弦波电压进行整形的第二整形模块(1-2);所述第一整形模块(1-1)和所述第二整形模块(1-2)分别输出的方波信号经相敏模块(1-3)后输入到低通滤波模块(1-4)，该低通滤波模块分别向比例微分模块(1-5)和导前相角电平检测模块(1-7)输出三角波信号；所述比例微分模块(1-5)的输出端与导前时间电平检测模块(1-6)的输入端连接，逻辑模块(1-8)作为输出模块，其两个输入端分别接收所述导前时间电平检测模块(1-6)和所述导前相角电平检测模块(1-7)输出的信号; 所述调频控制器，包括用于接收发电机方波的第一脉冲整形模块(2-1);用于接收系统方波的第二脉冲整形模块(2-2);用于接收三角波的第二电平检测模块(2-3);所述系统方波同时输入到第三与门(2-4)的一个输入端，该第三与门的另一输入端接收所述第一脉冲整形模块(2-1)的输出信号；所述发电机方波同时输入到第四与门(2-5)的一个输入端,该第四与门的另一输入端接收所述第二脉冲整形模块(2-2)的输出信号；所述第二电平检测模块(2-3)的输出信号输送到脉冲形成模块(2-6);所述第三与门(2-4)和第四与门(2-5)的输出信号分别输送到第二双稳态触发模块(2-7)，所述脉冲形成模块(2-6)的输出信号分别输送到第五与门(2-8)和第六与门(2-9)的一个输入端,所述第五与门(2-8)和第六与门(2-9)的另一个输入端分别接收所述第二双稳态触发模块(2-7)的输出信号；所述第五与门(2-8)的输出信号经第一脉冲展宽模块(2-10)后去控制减速继电器(3J)，所述第六与门(2-9)的输出信号经第二脉冲展宽模块(2-11)后去控制增速继电器(2J)； 所述调压控制器，包括分别与发电机电压互感器的两个次级绕组连接的第一整流滤波模块(3-1)和第二整流滤波模块(3-2);分别与系统电压互感器的两个次级绕组连接的第三整流滤波模块(3-3 )和第四整流滤波模块(3-4 ); 所述第一整流滤波模块(3-1)的输出端的一端与所述第四整流滤波模块(3-4)输出端的一端连接，所述第一整流滤波模块(3-1)的输出端的另一端与第三电平检测模块(3-5)的输入端的一端连接；所述第二整流滤波模块(3-2)的输出端一端与所述电平检测模块(3-5)的输入端的另一端连接，所述第二整流滤波模块(3-2)的输出端的另一端与所述第三整流滤波模块(3-3)输出端的一端连接，所述第三整流滤波模块(3-3)输出端的另一端与所述第四整流滤波模块(3-4)输出端的另一端连接； 所述第三电平检测模块(3-5)的输出端一端与第七与门(3-6)输入端的一端连接,所述第三电平检测模块(3-5)的输出端另一端与第八与门(3-7)输入端的一端连接；时间模块(3-8)的一端与所述第七与门(3-6)输入端的另一端连接，所述时间模块(3-8)的另一端与所述第八与门(3-7)输入端的另一端连接；所述第七与门(3-6)输出端与降压继电器(5J)连接，所述第八与门(3-7)输出端与升压继电器(4J)连接。
2.根据权利要求1所述的自动准同期装置，其特征在于:所述导前相角电平检测模块(1-7),导如时间电平检测模块(1-6),第二电平检测模块由(2_3)和第二电平检测模块(3-5)均由差分式施密特触发电路构成。
【文档编号】H02J3/40GK104037811SQ201410297326
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】韦杰 申请人:柳州市够旺贸易有限公司