关键词：自动准同期装置 发电机 系统 断路器 并网 DCS 应用
1 概述
从国内目前电力系统来看，不同大小容量、不同类型的发电机组要并网发电，一般主要通过以下两种方式：自同步方式和准同步方式。
1.1、采用自同步方式的发电机组，应符合定子绕组的绝缘及端部固定情况良好、端部接头无不良现象，自同步并列时，定子超瞬变电流的周期分量不超过允许值的要求。在系统故障情况下，水轮发电机组可采用自同步方式，100MW以下的汽轮发电机组也可采用自同步方式。
1.2、在正常情况下，同步发电机组的并列应采用准同步方式。
为此，电力系统明文规定，在发电厂中，对单机容量在6 MW以上的发电厂，应装设自动准同步装置和带相位闭锁的手动准同步装置。
在九十年代及以前，除了当时全套引进国外设备的发电机组外，国内各发电厂基本上都是使用电磁型继电器、晶体管元器件或小规模集成电路构成的ZZQ系列自动准同步装置。
但随着全世界范围内计算机技术的飞速发展，作为技术、经济高度密集型的发电厂，其自动控制技术及其产品开发已是日新月异、层出不穷，尤其是自动准同期装置，微机化、智能化产品也是型式多样。
2 旧同期设备存在的主要问题
由于投产比较早的国产发电机组，绝大多数都是采用国产的自动准同期装置，它们都普遍存在以下不足之处：
2.1、如果过大的相角差并网，使发电机组的定子转子绕组、轴瓦、联轴器等过大的振动而受到严重的累积机械损伤，或诱发发电机组转子大轴系统扭振，使发电机组正常的运行寿命大大缩短是有可能的。
2.2、为追求理想的同期合闸点，对电压差、频率差过分精细的调节，不但会消耗大量的时间，而且会带来较大的因维持发电机组空转而造成的能耗浪费。
2.3、在同频合环操作过程中，如发电机倒厂用电等操作，如果不考虑功角、压差的因数，有可能造成系统继电保护误动作，甚至造成系统振荡。
2.4、更为严重的是，由于集中控制的需要和节省投资，过去往往设计成多台不同类型的断路器、几台发电机组共用一组同期小母线和一套准同期装置，不可避免地共用了一套准同期并网定值。由于不同类型的断路器合闸性能差异性很大，如合闸速度的不同，不同电压等级的电压互感器二次同期比较的幅值和相位也有所不同，直接导致合闸导前时间的不同，在唯一的导前时间定值下，从而不可避免地会出现合闸脉冲的不准确性。
2.5、服役时间长，元器件老化严重，用户维护调试困难，产品质量难以保持。
2.6、电力系统自动控制系统发展迅速，非智能型的自动准同期装置无法满足现代化电力工业发展的要求。
3 微机型自动准同期装置的应用
综观大江南北，无论是单机容量30万KW、60万KW及以上的大型发电厂，还是单机容量几万KW、几千KW的小型电厂，无论是水电厂还是火电厂，不管是新机投产还是旧机改造，都不遗余力地选用微机型自动准同期装置，由于它们的先进性、高可靠性、高精度且高速度、智能化且维护使用方便，得到发电行业的广泛应用。下面仅以在发电厂使用最为广泛的SID-2CM型自动准同期装置和SID-2X型自动选线器为例，重点介绍在发电厂DCS系统普遍采用的今天，如何设计、运用微机型自动准同期装置，以达到提高整套机组自动化运行水平的目的。
3.1 SID-2CM装置主要功能：
3.1.1、SID-2CM有8个通道可供1~8台、条发电机或线路并网复用，可适应不同类型的断路器进行并列操作，并具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能。
3.1.2 、设置参数有：断路器合闸时间、允许压差、过电压保护值、允许频差、均频控制系数、均压控制系数、允许功角、并列点两侧PT二次电压实际额定值、系统侧PT转角、同频调速脉宽、并列点两侧低压闭锁值、单侧无压合闸、同步表、开入确认单侧无压操作等。
3.1.3、控制器在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，根据实测DEH和AVR控制特性所确定的均频及均压控制系数，对机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网。
3.1.4、控制器在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值将立即实施并网操作，否则就进入等待状态，并发出信号。控制器具备自动识别差频或同频并网功能。
3.1.5、发电机并网过程中出现同频时，控制器将自动给出加速控制命令，与DEH共同作用，消除同频状态。控制器与DEH共同作用，可确保不出现逆功率并网，亦可实施并列点单侧无压合闸、双侧无压合闸等功能。
3.1.6、控制器完成并网操作后将自动显示断路器合闸回路实测时间，及每个通道保留最近的8次实侧值，以供校核断路器合闸时间整定值的精确性。同频并网因不需要合闸时间参数，故同频并网时控制器不测量断路器合闸时间。
3.1.7、控制器提供与上位机的通讯接口（RS-232、RS-485），也可以通过硬接线的方式与DCS系统接口，以完全满足将自动准同期装置纳入DCS系统的需要。
3.1.8、控制器输出的调速及调压继电器为小型电磁继电器，可直接驱动DEH和AVR系统进行自动调频和调压，省去外加中间继电器。
3.2 SID-2X装置主要功能：
3.2.1、SID-2X最多具有8（或12）个多路开关模块通道对8（或12）个并列点的同期信号进行切换。
3.2.2、接受由DCS或经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的某路开关进行选线操作，且有RS-485接口。
3.2.3、接受由DCS发来的点动开关信号控制指定的某路开关进行选线操作。
3.2.4、在并网过程中，如遇到紧急事件，选线器可接受由DCS发来的紧急中止同期命令执行紧急中止同期操作。
3.2.5、在选线器上有8（或12）个指示灯指示被选中的多路开关通道号，选线器具有闭锁重选功能，确保每次只选通一路多路开关。选线器可提供切换后的同期电压作为手动同步的同期表使用，并有接口与手动的调压、调速和合闸按钮相连。
3.2.6、选线器的CPU模块故障时，可在选线器面板上手动操作8（或12）个带"唯一性"闭锁钥匙的开关进行人工选线操作。
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