模擬式同期裝置存在的主要問題是什么

【專家解說】：摘要：針對當前國內大中型發(fā)電廠自動準同期裝置的運行情況及存在的問題進行了分析，介紹了SID-2X型自動選線器和SID-2CM微機型自動準同期裝置工作原理，并對如何應用新技術、新設備的方法進行了探討。
關鍵詞：自動準同期裝置 發(fā)電機 系統(tǒng) 斷路器 并網 DCS 應用
1 概述
從國內目前電力系統(tǒng)來看，不同大小容量、不同類型的發(fā)電機組要并網發(fā)電，一般主要通過以下兩種方式：自同步方式和準同步方式。
1.1、采用自同步方式的發(fā)電機組，應符合定子繞組的絕緣及端部固定情況良好、端部接頭無不良現(xiàn)象，自同步并列時，定子超瞬變電流的周期分量不超過允許值的要求。在系統(tǒng)故障情況下，水輪發(fā)電機組可采用自同步方式，100MW以下的汽輪發(fā)電機組也可采用自同步方式。
1.2、在正常情況下，同步發(fā)電機組的并列應采用準同步方式。
為此，電力系統(tǒng)明文規(guī)定，在發(fā)電廠中，對單機容量在6 MW以上的發(fā)電廠，應裝設自動準同步裝置和帶相位閉鎖的手動準同步裝置。
在九十年代及以前，除了當時全套引進國外設備的發(fā)電機組外，國內各發(fā)電廠基本上都是使用電磁型繼電器、晶體管元器件或小規(guī)模集成電路構成的ZZQ系列自動準同步裝置。
但隨著全世界范圍內計算機技術的飛速發(fā)展，作為技術、經濟高度密集型的發(fā)電廠，其自動控制技術及其產品開發(fā)已是日新月異、層出不窮，尤其是自動準同期裝置，微機化、智能化產品也是型式多樣。
2 舊同期設備存在的主要問題
由于投產比較早的國產發(fā)電機組，絕大多數都是采用國產的自動準同期裝置，它們都普遍存在以下不足之處：
2.1、如果過大的相角差并網，使發(fā)電機組的定子轉子繞組、軸瓦、聯(lián)軸器等過大的振動而受到嚴重的累積機械損傷，或誘發(fā)發(fā)電機組轉子大軸系統(tǒng)扭振，使發(fā)電機組正常的運行壽命大大縮短是有可能的。
2.2、為追求理想的同期合閘點，對電壓差、頻率差過分精細的調節(jié)，不但會消耗大量的時間，而且會帶來較大的因維持發(fā)電機組空轉而造成的能耗浪費。
2.3、在同頻合環(huán)操作過程中，如發(fā)電機倒廠用電等操作，如果不考慮功角、壓差的因數，有可能造成系統(tǒng)繼電保護誤動作，甚至造成系統(tǒng)振蕩。
2.4、更為嚴重的是，由于集中控制的需要和節(jié)省投資，過去往往設計成多臺不同類型的斷路器、幾臺發(fā)電機組共用一組同期小母線和一套準同期裝置，不可避免地共用了一套準同期并網定值。由于不同類型的斷路器合閘性能差異性很大，如合閘速度的不同，不同電壓等級的電壓互感器二次同期比較的幅值和相位也有所不同，直接導致合閘導前時間的不同，在唯一的導前時間定值下，從而不可避免地會出現(xiàn)合閘脈沖的不準確性。
2.5、服役時間長，元器件老化嚴重，用戶維護調試困難，產品質量難以保持。
2.6、電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，非智能型的自動準同期裝置無法滿足現(xiàn)代化電力工業(yè)發(fā)展的要求。
3 微機型自動準同期裝置的應用
綜觀大江南北，無論是單機容量30萬KW、60萬KW及以上的大型發(fā)電廠，還是單機容量幾萬KW、幾千KW的小型電廠，無論是水電廠還是火電廠，不管是新機投產還是舊機改造，都不遺余力地選用微機型自動準同期裝置，由于它們的先進性、高可靠性、高精度且高速度、智能化且維護使用方便，得到發(fā)電行業(yè)的廣泛應用。下面僅以在發(fā)電廠使用最為廣泛的SID-2CM型自動準同期裝置和SID-2X型自動選線器為例，重點介紹在發(fā)電廠DCS系統(tǒng)普遍采用的今天，如何設計、運用微機型自動準同期裝置，以達到提高整套機組自動化運行水平的目的。
3.1 SID-2CM裝置主要功能：
3.1.1、SID-2CM有8個通道可供1~8臺、條發(fā)電機或線路并網復用，可適應不同類型的斷路器進行并列操作，并具備自動識別并網對象類別及并網性質的功能。
3.1.2 、設置參數有：斷路器合閘時間、允許壓差、過電壓保護值、允許頻差、均頻控制系數、均壓控制系數、允許功角、并列點兩側PT二次電壓實際額定值、系統(tǒng)側PT轉角、同頻調速脈寬、并列點兩側低壓閉鎖值、單側無壓合閘、同步表、開入確認單側無壓操作等。
3.1.3、控制器在發(fā)電機并網過程中按模糊控制理論的算法，根據實測DEH和AVR控制特性所確定的均頻及均壓控制系數，對機組頻率及電壓進行控制，確保最快最平穩(wěn)地使頻差及壓差進入整定范圍，實現(xiàn)更為快速的并網。
3.1.4、控制器在進行線路同頻并網（合環(huán)）時，如并列點兩側功角及壓差小于整定值將立即實施并網操作，否則就進入等待狀態(tài)，并發(fā)出信號?？刂破骶邆渥詣幼R別差頻或同頻并網功能。
3.1.5、發(fā)電機并網過程中出現(xiàn)同頻時，控制器將自動給出加速控制命令，與DEH共同作用，消除同頻狀態(tài)?？刂破髋cDEH共同作用，可確保不出現(xiàn)逆功率并網，亦可實施并列點單側無壓合閘、雙側無壓合閘等功能。
3.1.6、控制器完成并網操作后將自動顯示斷路器合閘回路實測時間，及每個通道保留最近的8次實側值，以供校核斷路器合閘時間整定值的精確性。同頻并網因不需要合閘時間參數，故同頻并網時控制器不測量斷路器合閘時間。
3.1.7、控制器提供與上位機的通訊接口（RS-232、RS-485），也可以通過硬接線的方式與DCS系統(tǒng)接口，以完全滿足將自動準同期裝置納入DCS系統(tǒng)的需要。
3.1.8、控制器輸出的調速及調壓繼電器為小型電磁繼電器，可直接驅動DEH和AVR系統(tǒng)進行自動調頻和調壓，省去外加中間繼電器。
3.2 SID-2X裝置主要功能：
3.2.1、SID-2X最多具有8（或12）個多路開關模塊通道對8（或12）個并列點的同期信號進行切換。
3.2.2、接受由DCS或經RS-485總線發(fā)來的選線指令，控制指定的某路開關進行選線操作，且有RS-485接口。
3.2.3、接受由DCS發(fā)來的點動開關信號控制指定的某路開關進行選線操作。
3.2.4、在并網過程中，如遇到緊急事件，選線器可接受由DCS發(fā)來的緊急中止同期命令執(zhí)行緊急中止同期操作。
3.2.5、在選線器上有8（或12）個指示燈指示被選中的多路開關通道號，選線器具有閉鎖重選功能，確保每次只選通一路多路開關。選線器可提供切換后的同期電壓作為手動同步的同期表使用，并有接口與手動的調壓、調速和合閘按鈕相連。
3.2.6、選線器的CPU模塊故障時，可在選線器面板上手動操作8（或12）個帶"唯一性"閉鎖鑰匙的開關進行人工選線操作。