模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置及系统的制作方法

1.本发明涉及负载分配器技术，特别涉及模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配器的技术。


背景技术：

2.发电机并联孤网运行，是指在没有市电的情况下，由多台同步发电机并联在一起作为电源，为小型局域电网的所有负载供电。发电机一般由内燃机、汽轮机等原动机驱动。
3.负载功率包括有功功率和无功功率。有功功率是将电能转换为其他形式能量(机械能、热能和/或光能)的电功率，有功功率由原动机提供。无功功率是在电气设备中建立和维持磁场的电功率，能量在电源和电抗元件(电容、电感)之间不停的交换，在具有电抗的交流电路中，电场或磁场在一个周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间则释放能量，在整个周期内平均功率为零。负载的无功功率不消耗原动机的能量，其能量由同步发电机提供。
4.多台发电机并联孤网运行，必须要实现无功功率的自动分配，每台发电机根据自身的额定容量，承担相应比例的无功功率。
5.励磁系统是发电机的重要组成部分，发电机并网前，励磁电流越大，发电机的电压越高，反之，励磁电流越小，发电机的电压越小；发电机并网后，励磁电流越大，发电机的无功功率越大，反之，励磁电流越小，发电机的无功功率越小。励磁系统中的自动电压调节器，即avr(auto voltage regulator)，能够实现闭环控制发电机的励磁电流，使发电机在并网前，电压保持在目标值，并网后，实现各发电机间无功功率分配。
6.avr实现无功功率自动分配的原理：avr的电压调节特性曲线是一条倾斜的直线，如图1所示，发电机的无功功率越大，avr的目标电压越低。当无功功率为0时，avr的目标电压即空载电压略高于额定值，当无功功率达到额定值时，avr的目标电压等于额定电压。多台发电机并联后，所有发电机的实际电压相同(并联电路电压相同)，无功功率较小的发电机，avr的目标电压大于实际电压，avr的闭环电压控制环节就会自动增大励磁电流，随着励磁电流的增大，avr的目标电压逐渐减小，直至与实际电压相等，调节结束，其调节的结果是无功功率得到了增大；反之，无功功率较大的发电机，avr的目标电压小于实际电压，avr的闭环电压控制环节就会自动减小励磁电流，随着励磁电流的减小，avr的目标电压逐渐增大，直至与实际电压相等，调节结束，其调节的结果是无功功率得到了缩小。总之，如果avr的电压调节特性曲线相同，如图2所示，多台发电机就可以平均分配无功功率。但若avr的电压调节特性曲线不同，如图3所示，则曲线截距越大、斜率越小的avr，分配到的无功功率就越大。
7.采用avr实现无功功率自动分配的缺点在于：
8.1)电网电压会受到负载无功功率的影响，发电品质不好，当电网中无功负载较少的时候，电压明显偏高，无功功率变化时，电压也随之变化；
9.2)模拟式avr特性曲线难以准确标定，影响分配效果，例如容量相同的发电机，理
想的avr特性曲线应当完全相同，但模拟式励磁板，其参数只能通过电位器旋钮大概设置，而且模拟元器件存在个体差异，特性曲线往往标定的不准确；而数字式励磁板，可以通过软件准确标定，但数字式励磁板只有少数厂家能够生产，价格昂贵，未被广泛应用；
10.3)无功功率的自动分配建立在闭环电压控制环节的基础之上，是电压闭环控制的“副产品”，并非一个独立的闭环控制环节，没有明确的控制目标，在实际应用中，负载是不稳定的，发电机的电压也是不稳定的，特别是负载存在冲击，剧烈变化的应用场合，avr难以在特性曲线的某个点稳定下来，再加上特性曲线标定的不准确，负载分配的效果很差。
11.目前有一种数字式负载分配器可以解决avr无功功率自动分配所存在的上述问题，在这种情况下，avr电压调节特性曲线的斜率应设置为0，如图4所示，发电机电压不再受无功功率的影响，始终保持在额定值附近，而且avr也不需要标定。avr具有外部辅助调节接口，可以接受外部控制器的
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5v～+5v电压信号，用于调节avr的目标电压，
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5v～+5v电压信号对应95％～105％发电机额定电压，发电机并网后，发电机励磁电流的增大和减小就可以直接受外部信号的控制，数字式负载分配系统的系统框图如图5所示，各负载分配器通过三相电压及电流信号实时测量各发电机的无功功率，通过can总线通讯，将所有发电机无功功率的瞬时值相加，除以发电机的数量，得到每台发电机的目标无功功率，各负载分配器的输出端uout再通过avr外部辅助调节接口实时调节avr的目标电压，进而实现无功功率的自动分配。
12.该数字式负载分配器的缺点在于：
13.1)结构复杂、价格昂贵；
14.2)can总线通讯原理比较复杂、维护量大、故障处理困难，受通讯资源的限制，发电机的台数不宜过多；
15.3)can总线通讯存在延时，在功率波动比较大的情况下，所有负载分配器的测量结果相加，得到的总无功功率往往与实际相差较大，自动分配的效果不理想。


技术实现要素：

16.本发明的目的是要解决目前多台发电机并联孤网运行时的无功功率自动分配存在效果不理想及成本高等的问题，提供了一种模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置及系统。
17.本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、第一电压跟随隔离模块、分压调节模块、第二电压跟随隔离模块、电压差采集模块、差分放大模块、pid控制模块及地线连接端，所述信号输入端与第一电压跟随隔离模块连接，第一电压跟随隔离模块与分压调节模块连接，分压调节模块与第二电压跟随隔离模块连接，第二电压跟随隔离模块与电压差采集模块连接，电压差采集模块分别与第一信号输出端及差分放大模块连接，差分放大模块与pid控制模块连接，pid控制模块与第二信号输出端连接；
18.所述信号输入端用于与被控发电机无功功率表的模拟量信号输出端子连接；所述第一信号输出端用于与外部公共线连接；所述第二信号输出端用于与被控发电机的avr外部辅助调节接口连接；
19.所述第一电压跟随隔离模块用于对输入电压进行隔离后输出至分压调节模块；
20.所述分压调节模块用于调节输出电压的大小进而调节本机无功分配的比例，输出至第二电压跟随隔离模块；
21.所述第二电压跟随隔离模块用于对输入电压进行隔离后作为本机第一输出电压输出至电压差采集模块；
22.所述电压差采集模块用于为所连接的外部公共线提供本机第一输出电压，并为差分放大模块提供外部公共线电压与本机第一输出电压；
23.所述差分放大模块用于计算外部公共线电压与本机第一输出电压之间的电压差并输出给pid控制模块；
24.所述pid控制模块用于实现pid运算，闭环控制输出电压至第二信号输出端；
25.所述地线连接端用于接地从而为各所需模块提供地线。
26.具体的，为提供一种第一电压跟随隔离模块的具体结构，则所述第一电压跟随隔离模块包括保护电阻一及运算放大器一，所述信号输入端通过保护电阻一与运算放大器一的反相输入端连接，运算放大器一的正相输入端与运算放大器一的输出端连接，运算放大器一的输出端用于与分压调节模块连接。
27.进一步的，为提供一种分压调节模块的具体结构，则所述分压调节模块包括可调电阻一及接地电阻，所述可调电阻一的一个固定端与第一电压跟随隔离模块连接，另一个固定端分别与可调电阻一的调整端及第二电压跟随隔离模块连接，可调电阻一的另一个固定端还通过接地电阻与地线连接端连接。
28.具体的，为提供一种第二电压跟随隔离模块的具体结构，则所述第二电压跟随隔离模块包括保护电阻二及运算放大器二，所述分压调节模块通过保护电阻二与运算放大器二的反相输入端连接，运算放大器二的正相输入端与运算放大器二的输出端连接，运算放大器二的输出端用于与电压差采集模块连接。
29.再进一步的，为提供一种电压差采集模块的具体结构，则所述电压差采集模块为电阻一，所述电阻一的两端分别与第二电压跟随隔离模块及第一信号输出端连接，且电阻一的两端分别连接至差分放大模块。
30.具体的，为提供一种差分放大模块的具体结构，则所述差分放大模块包括电阻二、电阻三、电阻四、电阻五及运算放大器三，所述电压差采集模块提供本机第一输出电压的那一端通过电阻三与运算放大器三的正相输入端连接，电压差采集模块提供外部公共线电压的那一端通过电阻二与运算放大器三的反相输入端连接，运算放大器三的正相输入端还通过电阻四与地线连接端连接，运算放大器三的反相输入端还通过电阻五与运算放大器三的输出端连接，运算放大器三的输出端与pid控制模块连接。
31.再进一步的，为提供一种pid控制模块的具体结构，则所述pid控制模块包括可调电阻二、可调电阻三、可调电阻四、电阻六、电阻七、电阻八、电阻九、电阻十、电阻十一、电阻十二、电阻十三、电阻十四、电阻十五、电阻十六、电阻十七、运算放大器四、运算放大器五、运算放大器六、运算放大器七、极性电容一、极性电容二及极性电容三；
32.所述可调电阻二的两个固定端分别与差分放大模块及运算放大器四的反相输入端连接，运算放大器四的反相输入端还与可调电阻二的调整端连接，且运算放大器四的反相输入端还通过电阻七与运算放大器四的输出端连接，运算放大器四的输出端还通过电阻八与运算放大器七的反相输入端连接，运算放大器四的正相输入端通过电阻六与地线连接
端连接；
33.所述可调电阻三的一个固定端与差分放大模块连接，另一个固定端与可调电阻三的调整端及电阻九的一端连接，电阻九的另一端与运算放大器五的反相输入端及极性电容一的正极连接，极性电容一的负极与运算放大器五的输出端连接，运算放大器五的输出端还通过电阻十一与运算放大器七的反相输入端连接，运算放大器五的正相输入端通过电阻十与地线连接端连接；
34.所述电阻十二的一端与差分放大模块连接，另一端与极性电容二的正极连接，极性电容二的负极与极性电容三的正极、运算放大器六的反相输入端及电阻十四的一端连接，电阻十四的另一端与可调电阻四的一个固定端连接，可调电阻四的另一个固定端与可调电阻四的调整端、极性电容三的负极及运算放大器六的输出端连接，运算放大器六的输出端还通过电阻十五与运算放大器七的反相输入端连接，运算放大器六的正相输入端通过电阻十三与地线连接端连接；
35.所述运算放大器七的反相输入端还通过电阻十六与运算放大器七的输出端连接，运算放大器七的正相输入端通过电阻十七与地线连接端连接，运算放大器七的输出端还与第二信号输出端连接。
36.本发明解决其技术问题，还提供了一种模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配系统，包括断路器、外部公共线、至少两个被控发电机及与被控发电机一一对应的上述模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，每一个被控发电机包括无功功率表的模拟量信号输出端子及avr外部辅助调节接口，各被控发电机通过三相动力电缆及断路器并联至同一母线孤网运行为负载供电，所述断路器还包括至少与各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置一一对应的各辅助触点，各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的第一信号输出端分别通过断路器中与其对应的辅助触点与外部公共线连接，针对任一一个模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，其信号输入端和与其对应的被控发电机的无功功率表的模拟量信号输出端子连接，第二信号输出端和与其对应的被控发电机的avr外部辅助调节接口连接，各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的地线连接端及各被控发电机的地线端连接后接地；使用前，各被控发电机的avr的电压调节特性曲线斜率设置为0。
37.本发明的有益效果是，在本发明方案中，通过上述模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置及系统，能够实现多台发电机并联孤网运行情况下的无功功率自动分配，成本低、结构简单、可靠性高且实时性强，另外，各模块分别提供了的一种可行的具体电路，可见其均为纯模拟电路，元器件为电阻、电容及运算放大器等常见电路元器件，成本低且结构简单。
附图说明
38.图1是现有发电机avr的电压调节特性曲线的示意图。
39.图2是现有两台发电机avr的电压调节特性曲线相同时的示意图；
40.其中，发电机1与发电机2分别代表不同的两台发电机。
41.图3是现有三台发电机avr的电压调节特性曲线不同时的示意图；
42.其中，发电机1、发电机2及发电机3分别代表不同的三台发电机，发电机2的avr的
电压调节特性曲线与发电机1的avr的电压调节特性曲线相比，其截距不同，发电机3的avr的电压调节特性曲线与发电机1的avr的电压调节特性曲线相比，其斜率不同。
43.图4是现有数字式负载分配器使用时将被控发电机的avr的电压调节特性曲线设置为0时的示意图。
44.图5是现有数字式负载分配系统的系统框图。
45.图6是本发明实施例中模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的电路原理图；
46.其中，uin为信号输入端，uout1为第一信号输出端，uout2为第二信号输出端，r1为保护电阻一，r2为接地电阻，r3为保护电阻二，r4为电阻一，r5为电阻二，r6为电阻三，r7为电阻四，r8为电阻五，r9为电阻六，r10为电阻七，r11为电阻八，r12为电阻九，r13为电阻十，r14为电阻十一，r15为电阻十二，r16为电阻十三，r17为电阻十四，r18为电阻十五，r19为电阻十六，r20为电阻十七，a1为运算放大器一，a2为运算放大器二，a3为运算放大器三，a4为运算放大器四，a5为运算放大器五，a6为运算放大器六，a7为运算放大器七，rp1为可调电阻一，rp2为可调电阻二，rp3为可调电阻三，rp4为可调电阻四，c1为极性电容一，c2为极性电容二，c3为极性电容三，u1为第一电压跟随隔离模块的输出电压，u2为分压调节模块的输出电压，u3为本机第一输出电压，u4为差分放大模块的输出电压。
47.图7是本发明实施例中模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配系统的系统框图；
48.其中，uin为模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的信号输入端，uout1为模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的第一信号输出端，uout2为模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的第二信号输出端，ucom为外部公共线电压，vat为被控发电机的无功功率表的模拟量信号输出端子，gcb为断路器，k为断路器的辅助触点。
具体实施方式
49.下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。
50.本发明所述的模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，参见图6，包括信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端、第一电压跟随隔离模块、分压调节模块、第二电压跟随隔离模块、电压差采集模块、差分放大模块、pid控制模块及地线连接端，所述信号输入端与第一电压跟随隔离模块连接，第一电压跟随隔离模块与分压调节模块连接，分压调节模块与第二电压跟随隔离模块连接，第二电压跟随隔离模块与电压差采集模块连接，电压差采集模块分别与第一信号输出端及差分放大模块连接，差分放大模块与pid控制模块连接，pid控制模块与第二信号输出端连接；其中，信号输入端用于与被控发电机无功功率表的模拟量信号输出端子连接，第一信号输出端用于与外部公共线连接，第二信号输出端用于与被控发电机的avr外部辅助调节接口连接；第一电压跟随隔离模块用于对输入电压进行隔离后输出至分压调节模块；分压调节模块用于调节输出电压的大小进而调节本机无功分配的比例，输出至第二电压跟随隔离模块；第二电压跟随隔离模块用于对输入电压进行隔离后作为本机第一输出电压输出至电压差采集模块；电压差采集模块用于为所连接的外部公共线提供本机第一输出电压，并为差分放大模块提供外部公共线电压与本机第一输出电压；差分放大模块用于计算外部公共线电压与本机第一输出电压之间的电压差并输出
给pid控制模块；pid控制模块用于实现pid运算，闭环控制输出电压至第二信号输出端；地线连接端用于接地从而为各所需模块提供地线。
51.本例中，为提供一种第一电压跟随隔离模块的具体结构，则第一电压跟随隔离模块可包括保护电阻一r1及运算放大器一a1，其中，信号输入端uin通过保护电阻一r1与运算放大器一a1的反相输入端连接，运算放大器一a1的正相输入端与运算放大器一a1的输出端连接，运算放大器一a1的输出端用于与分压调节模块连接。第一电压跟随隔离模块可以有效隔离外部仪表电压变化对模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的影响。
52.本例中，为提供一种分压调节模块的具体结构，则分压调节模块可包括可调电阻一rp1及接地电阻r2，其中，可调电阻一rp1的一个固定端与第一电压跟随隔离模块连接，另一个固定端分别与可调电阻一rp1的调整端及第二电压跟随隔离模块连接，可调电阻一rp1的另一个固定端还通过接地电阻r2与地线连接端(进而接地，图6中已直接接地表示)连接。可调电阻一rp1可通过手动调节电阻值来实现分压，进而实现调节各机组无功功率自动分配比例，如果对应所有机组的各可调电阻一rp1的阻值均0时，则所有机组平均分配无功功率，此可调电阻一rp1的阻值只是决定了各机组无功自动分配的比例，可调电阻一rp1的阻值是否自动设置跟无功功率是否自动分配无直接关系。
53.本例中，为提供一种第二电压跟随隔离模块的具体结构，则第二电压跟随隔离模块可包括保护电阻二r3及运算放大器二a2，其中，分压调节模块通过保护电阻二r3与运算放大器二a2的反相输入端连接，运算放大器二a2的正相输入端与运算放大器二a2的输出端连接，运算放大器二a2的输出端用于与电压差采集模块连接。第二电压跟随隔离模块处于分压调节模块与电压差采集模块之间，可以有效减小分压调节模块电阻值发生变化时对后续电路的影响。
54.本例中，为提供一种电压差采集模块的具体结构，则电压差采集模块可为电阻一r4，这里，电阻一r4的两端分别与第二电压跟随隔离模块及第一信号输出端uout1连接，且电阻一r4的两端分别连接至差分放大模块。
55.差分放大模块可采用典型的差分输入运算放大电路，本例中，为提供一种差分放大模块的具体结构，则差分放大模块可包括电阻二r5、电阻三r6、电阻四r7、电阻五r8及运算放大器三a3，所述电压差采集模块提供本机第一输出电压u3的那一端通过电阻三r6与运算放大器三a3的正相输入端连接，电压差采集模块提供外部公共线电压ucom的那一端通过电阻二r5与运算放大器三a3的反相输入端连接，运算放大器三a3的正相输入端还通过电阻四r7与地线连接端连接(进而接地，图6中已直接接地表示)，运算放大器三a3的反相输入端还通过电阻五r8与运算放大器三a3的输出端连接，运算放大器三a3的输出端与pid控制模块连接。
56.pid控制模块可采用典型的pid控制电路，本例中，为提供一种pid控制模块的具体结构，则pid控制模块可包括可调电阻二rp2、可调电阻三rp3、可调电阻四rp4、电阻六r9、电阻七r10、电阻八r11、电阻九r12、电阻十r13、电阻十一r14、电阻十二r15、电阻十三r16、电阻十四r17、电阻十五r18、电阻十六r19、电阻十七r20、运算放大器四a5、运算放大器五a5、运算放大器六a6、运算放大器七a7、极性电容一c1、极性电容二c2及极性电容三c3；
57.可调电阻二rp2的两个固定端分别与差分放大模块及运算放大器四a4的反相输入端连接，运算放大器四a4的反相输入端还与可调电阻二rp2的调整端连接，且运算放大器四
a4的反相输入端还通过电阻七r10与运算放大器四a4的输出端连接，运算放大器四a4的输出端还通过电阻八r11与运算放大器七a7的反相输入端连接，运算放大器四a4的正相输入端通过电阻六r9与地线连接端连接(进而接地，图6中已直接接地表示)；此处即组成pid控制模块中的比例部分电路；
58.可调电阻三rp3的一个固定端与差分放大模块连接，另一个固定端与可调电阻三rp3的调整端及电阻九r12的一端连接，电阻九r12的另一端与运算放大器五a5的反相输入端及极性电容一c1的正极连接，极性电容一c1的负极与运算放大器五a5的输出端连接，运算放大器五a5的输出端还通过电阻十一r14与运算放大器七a7的反相输入端连接，运算放大器五a7的正相输入端通过电阻十r13与地线连接端连接(进而接地，图6中已直接接地表示)；此处即组成pid控制模块中的积分部分电路；
59.所述电阻十二r15的一端与差分放大模块连接，另一端与极性电容二c2的正极连接，极性电容二c2的负极与极性电容三c3的正极、运算放大器六a6的反相输入端及电阻十四r17的一端连接，电阻十四r17的另一端与可调电阻四rp4的一个固定端连接，可调电阻四rp4的另一个固定端与可调电阻四rp4的调整端、极性电容三c3的负极及运算放大器六a6的输出端连接，运算放大器六a6的输出端还通过电阻十五r18与运算放大器七a7的反相输入端连接，运算放大器六a6的正相输入端通过电阻十三r16与地线连接端连接(进而接地，图6中已直接接地表示)；此处即组成pid控制模块中的微分部分电路；
60.所述运算放大器七a7的反相输入端还通过电阻十六r19与运算放大器七a7的输出端连接，运算放大器七a7的正相输入端通过电阻十七r20与地线连接端连接(进而接地，图6中已直接接地表示)连接，运算放大器七a7的输出端还与第二信号输出端uout2连接。
61.这里的三个可调电阻(可调电阻二rp2、可调电阻三rp3及可调电阻四rp4)的阻值也可手动设置，此三个可调电阻的阻值只是改变pid回路中比例、积分、微分的参数及无功自动分配的效果，三个电阻是否自动设置跟无功功率是否自动分配无直接联系。
62.本发明所述的一种模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配系统，其系统框图参见图7，包括断路器gcb、外部公共线、至少两个被控发电机及与被控发电机一一对应的上述模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，每一个被控发电机包括无功功率表的模拟量信号输出端子及avr外部辅助调节接口，各被控发电机通过三相动力电缆及断路器并联至同一母线孤网运行为负载供电，所述断路器gcb还包括至少与各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置一一对应的各辅助触点k，各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的第一信号输出端uout1分别通过断路器gcb中与其对应的辅助触点k与外部公共线连接，针对任一一个模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，其信号输入端uin和与其对应的被控发电机的无功功率表的模拟量信号输出端子vat连接，第二信号输出端uout2和与其对应的被控发电机的avr外部辅助调节接口连接，各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的地线连接端及各被控发电机的地线端连接后接地；使用前，各被控发电机的avr的电压调节特性曲线斜率设置为0。
63.使用时，当断路器gcb合闸时，断路器gcb的各辅助触点k同时闭合，各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置的第一信号输出端uout1便与外部公共线接通，外部公共线电压ucom即为所有已合闸被控发电机对应的各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置内部的本机第一输出电压u3的平均值，且u3与信号输入端uin接收到的无功信号
成正比，若某台发电机的实际无功功率与多台发电机无功功率的平均值不相等，则其对应的本机第一输出电压u3就会与外部公共线电压ucom形成电压差，该模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置以此电压差作为控制依据，通过其第二信号输出端uout2的电压输出调节发电机avr，进而调节无功功率，随着此台发电机的无功功率越来越接近于多台发电机无功功率的平均值，其对应的本机第一输出电压u3与外部公共线电压ucom之间的差值会越来越小，直至两者相等时停止调节，模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置可以实现无功功率自动分配的pid闭环控制。
64.本例的模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置采用上述各具体结构，则在使用时，被控发电机无功功率表的模拟量信号输出端子输出的电压信号为
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5v～+5v与无功功率成正比，通过信号输入端uin输入至模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置，由第一电压跟随隔离模块实现对信号输入端uin输入电压信号的隔离，得到电压u1＝uin，再通过分压调节模块调节输出电压u2的大小进而调节本机无功分配的比例，u2＝[r2/(rp1+r2)]u1，当各模拟式发电机并联孤网运行无功负载分配装置中的可调电阻一rp1均为0时，各被控发电机可实现无功功率的平均分配；得到的输出电压u2再通过第二电压跟随隔离模块进行隔离，得到本机第一输出电压u3＝u2，本机第一输出电压u3通过电阻一r4与外部公共线连接，由于差分放大模块两个输入端分别接在电阻一r4的两端，则对外部公共线电压ucom及本机第一输出电压u3进行减法运算，得到电压u4，u4＝ucom
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[r7(r5+r8)/r8(r6+r7)]u3，其中r5＝r6＝r7＝r8，则u4＝ucom
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u3，电压u4为无功功率自动分配闭环控制的误差，通过pid控制模块实现pid运算，其中比例、积分、微分常数可以分别通过调节可调电阻二rp2、可调电阻三rp3及可调电阻四rp4的电阻值实现整定，闭环控制的输出即为第二信号输出端uout2的输出电压。