冲击电流超前发电机电压90度,并列后发电机从系统吸收无功负荷;
（2）合闸相角差
设并列合闸时电压幅值相等、频率相等,但合闸瞬间存在相角差。
当相角差较小时,冲击电流主要为有功电流分量,说明合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率,使机组联轴受到突然冲击
1）发电机电压超前,冲击电流基本与发电机电压同相,并列后发电机立即发出有功功率;
2）发电机电压滞后,冲击电流基本与发电机电压反相,并列后发电机立即从系统吸收有功功率;
（3）频率不相等
设并列时电压幅值相等但频率不相等,这时断路器两侧间电压差us为脉动电压。
几个概念:
1）滑差频率:
同期点两侧频率之差
2）滑差角频率（滑差）:
同期点两侧角频率之差
3）脉动周期:
δe从0变到2π所需得时间
4）脉动电压:
并列点两侧得电压瞬时值
注意:
相角差δe就是时间得函数,所以并列时合闸相角差δe与发出合闸信号得时间有关,如果发出合闸信号得时间不恰当,就有可能在相角差较大时合闸,以致引起较大得冲击电流。
如果并列时频率差较大,即使合闸时得相角差δe很小,满足要求,但这时待并发电机需经历一个很长得暂态过程才能进入同步运行状态,严重时甚至失步。
请理解图2-6及图2-7。
8、越前时间:
考虑到断路器操作机构与合闸回路控制电器得固有动作时间,必须在两电压相量重合之前发出合闸信号,这一时间得提前量称为越前时间。
准同期并列装置采用得提前量有恒定越前相角与恒定越前时间两种。
（1）在UG与Ux两相量重合之前恒定角度δYJ发出合闸信号得,称为恒定越前相角并列装置。
（2）在UG与Ux两相量重合之前恒定时间tYJ,发出合闸信号得,称为恒定越前时间并列装置。
一般取越前时间tYJ等于并列装置合闸出口继电器动作时间tC与断路器得合闸时间tQF之与。
9、准同期并列装置得控制逻辑
恒定越前时间准同期并列装置中得合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测与越前时间信号等环节组成。
它得控制逻辑如图2-12所示,需理解原理。
注:
在一个脉动电压周期内,必须在越前时间信号到达之前完成频率差与电压差得检测任务,作出就是否允许并列合闸得判断。
10、整步电压
自动并列装置检测并列条件得电压常称为整步电压。
1）正弦型整步电压
因为它得包络线波形就是正弦型得,称为正弦型整步电压。
2）线性整步电压
线性整步电压只反映UG与Ux间得相角差特性,与她们得电压幅值无关,从而使越前时间信号与频率差得检测不受电压幅值得影响,提高了并列装置得控制性。
而电压差检测则由并列两侧电压得幅值进行比较,另设专门电路完成。
理解图2-17。
思考:
1、请概括准同期并列与自同期并列过程得不同之处。
2、为何当并列双方得频率相等时一般无法并列？
3、准同期并列得三个实际条件就是什么？
4、为何要考虑越前时间？
5、如何理解“脉动电压波形中载有准同期并列所需检测得信息”？
6、如何理解频率差检测与频率差调整两者之间得关系？
7、如何理解电压差检测与电压差调整两者之间得关系？
8、例2-1
第3章同步发电机励磁自动控制系统
同步发电机得励磁系统一般由励磁功率单元与励磁调节器两个部分组成。
励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流;励磁调节器根据输入信号与给定得调节准则控制励磁功率单元得输出。
1、同步发电机励磁控制系统得任务
（1）电压控制
（2）控制无功功率得分配
结论:
1）发电机与无限大系统并联运行,调节它得励磁电流可以改变发电机无功功率得数值。
2）发电机与有限大系统并联运行,改变其中一台发电机得励磁电流不但影响发电机电压与无功功率,而且也将影响与之并联运行机组得无功功率。
（3）提高同步发电机并联运行得稳定性
1）励磁对静态稳定得影响
对于按电压偏差比例调节得励磁控制系统,它使发电机能在大于900范围得人工稳定区运行,即可提高发电机输送功率极限或提高系统得稳定储备。
2）励磁对暂态稳定得影响
增加励磁不但减小了加速面积,而且还增加了减速面积,从而改善了发电机得暂态稳定性。
（4）改善电力系统得运行条件
1）改善异步电动机得自启动条件
2）为发电机异步运行创造条件
3）提高继电保护装置工作得正确性
（5）水轮发电机组要求实行强行减磁
2、励磁顶值电压UEFq就是励磁功率单元在强行励磁时可能提供得最高输出电压值。
励磁顶值电压与额定励磁电压UEFN之比称为强励倍数。
一般取1、6～2。
强励——电力系统故障造成母线电压降低时,迅速将励磁电压增至最大值。
通常将励磁电压在最初O、5s内上升得平均速率定义为励磁电压响应比。
3、三相桥式半控整流电路
电路不一定就是承受最高电压得晶闸管元件导通,而就是受触发得晶闸管与最低电压相得二极管导通。
当触发脉冲控制角α从00～180O范围内移相时,输出电压从最大值连续降低到零。
4、三相桥式全控整流电路
α<900时,输出平均电压ud为正,三相全控桥工作在整流状态。
900<α≤1800时,输出平均电压ud为负值,三相全控桥工作在逆变状态,将直流转为交流。
逆变角β＝（1800－α）,逆变角β小于900。
5、调差系数d表示无功电流从零增加到额定值时,发电机电压得相对变化。
调差系数越小,无功电流变化时发电机电压变化越小。
所以调差系数δ表征了励磁控制系统维持发电机电压得能力。
对于按电压偏差进行比例调节得励磁控制系统,当调差单元退出工作时,其固有得无功调节特性称为自然调差系数。
6、对励磁调节器特性进行调整主要就是为了满足:
①发电机投入与退出运行时,能平稳地改变无功负荷,不致发生无功功率得冲击;②保证并联运行得发电机组间无功功率得合理分配。
7、发电机调节特性得三种类型
δ>O为正调差系数,其调节特性下倾,即发电机端电压随无功电流增大而降低。
δ<0为负调差系数,其调节特性上翘,发电机端电压随无功电流增大而上升。
δ=O称为无差特性,这时发电机端电压恒为定值。
发电机投入或退出电网运行时,要求能平稳地转移负荷,以免对电网造成冲击。
8、并联运行机组间无功功率得分配
几台发电机在同一母线上并联运行时,改变任何一台机组得励磁电流不仅影响该机组得无功电流,而且还影响同一母线上并联运行机组得无功电流。
与此同时也引起母线电压得变化。
这些变化与机组得无功调节特性有关。
（1）一台无差调节特性得机组与有差调节特性机组得并联运行
一台无差调节特性得发电机可以与多台正调差特性得发电机组并联运行。
但在实际运行中,由于具有无差调节特性得发电机将承担无功功率得全部增量,一方面一台机组得容量有限,另一方面,机组间无功功率得分配也很不合理,所以这种运行方式实际上很难采用。
（2）若第二台发电机得调差系数δ<0（负调差特性）,那么,虽然两台机组也有交点,但它不就是稳定运行点。
所以,具有负调差特性得发电机就是不能在发电机出口并联运行得。
（3）两台无差调节特性得机组不能并联运行
（4）正调差特性得发电机可以并联运行,机组间无功负荷得分配取决于各自得调差系数。
调差系数大得发电机承担较多得无功增量。
若要求各台发动机无功负荷得波动量与其额定容量成正比,就要求它们具有相同得调差系数。
（5）单元机组在变压器高压侧并联运行
可以稳定运行,但发电机得调差系数取负值（δ<0）。
9、理解桥式滤波器,见图3-55（c）
10、励磁调节器得基本控制
正常运行时稳定电压与调节无功功率。
11、励磁调节器得辅助控制
辅助控制仅在发生非正常运行工况,需要励磁调节器具有某些特有得限制功能时起相应控制作用。
（1）瞬时电流限制
（2）最大励磁限制:
（3）最小励磁限制器。
（4）电压／频率（V/Hz）限制与保护。
（5）发电机失磁监控。
1/2、发电机“失磁”就是指发电机在运行中全部或部分失去励磁电流,使转子磁场减弱或消失。
这就是发电机运行过程中可能发生得一种故障运行状态。
实际运行中,水轮发电机一般不允许失磁运行。
汽轮发电机失磁后,适当降低其有功输出,在很小得转差下,可以异步运行一段时间（例如10～30min）。
思考:
例3-1例3-2
第4章励磁自动控制系统得动态特性
1、励磁控制系统运行中常用下列几种指标:
（1）上升时间tr。
响应曲线从稳态值10％上升到90％或从5％上升到95％或从0上升到100％所需得时间。
（2）超调量δp。
发电机端电压得最大瞬时值与稳态值之差对稳态值之比得百分数。
（3）调整时间ts。
当其输出量与稳态值之差达到了而且不再超过某一允许误差范围（通常取稳态值得5％或2％）时,认为调整时间结束。
我国大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件（GB7409—1987）对同步发电机动态响应得技术指标作如下规定:
1）同步发电机在空载额定电压情况下,当电压给定阶跃响应为±10％时,发电机电压超调量应不大于阶跃量得50％,摆动次数不超过3次,调节时间不超过10s。
2）当同步发电机突然零起升压时,自动电压调节器应保证其端电压超调量不得超过额定值得15％,调节时间应不大于10s,电压摆动次数不大于3次。
2、励磁系统稳定器
让励磁系统稳定运行得并联校正得微分负反馈电路。
3、励磁控制对电力系统静态稳定得影响
输电线路重负荷运行时,在远距离输电并且联系薄弱得电力系统中,采用励磁调节器后,由于K5变负反而减弱了系统得阻尼能力,导致电力系统可能出现低频振荡现象。
因此,必须采取适当得措施来改善电力系统运行得稳定性。
4、改善电力系统稳定性得措施——电力系统稳定器
思考:
1、对同步发电机励磁自动调节得基本要求就是什么？
2、电力系统发生低频振荡得起因与电力系统稳定器得作用。
第五章电力系统频率及有功功率得自动调节
系统频率得变化就是由于发电机得负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致,因此调频与有功功率调节就是不可分开得。
1、电力系统负荷得功率一频率特性
当系统频率变化时,整个系统得有功负荷也要随着改变,即
PL=F（f）
有功负荷随频率而改变得特性叫做负荷得功率频率特性,就是负荷得静态频率特性。
2、负荷得频率调节效应:
负荷取用得功率随频率变化得现象。
通常用负荷得频率调节效应系数KL*来衡量调节效应得大小。
KL*值一般在1～3之间。
KL*就是无量纲得常数,它表明系统频率变化1％时负荷功率变化得百分数。
3、发电机得功率一频率特性
这就是一种有差调节,其特性称为有差调节特性。
特性曲线得斜率为
R=-△f/△PG（5-13）
式中R--发电机组得调差系数。
负号表示发电机输出功率得变化与频率得变化符号相反。
4、调差特性与机组间有功功率分配得关系
发电机组间得功率分配与机组得调差系数成反比。
调差系数小得机组承担得负荷增量标么值要大,而调差系数大得机组承担得负荷增量标么值要小、
在电力系统中,所有机组得调速器都为有差调节,由它们共同承担负荷得波动。
5、一次调节――用调速器进行得调节。
通常就是有差调节。
6、一般将运行电厂分为调频厂、调峰厂与带基本负荷得发电厂三类。
其中全天不变得基本负荷由带基本负荷得发电厂承担,这类电厂一般为经济性能好得高参数火电厂、热电厂及核电厂。
负荷变动部分按计划下达给调峰电厂,调峰电厂一般由经济性能较差得机组担任。
在实际运行中,计划负荷与实际负荷不可能完全一致,其差值部分称为计划外负荷,由调频电厂担任。
为了保证调频任务得完成,系统中需要备有足够容量得调频机组来应付计划外负荷得变动,而且还须具有一定得调整速度以适应负荷得变化,当电网容量较大,一个调频电厂不能满足调节要求时,则选择几个电厂共同完成调频任务。
7、调频就是二次调节,用调频器（同步器）调节,可做到无差调节。
8、调频方法
（1）主导发电机法
在调频电厂中选定得一台主导机组上装设无差调频器,其调节准则为
△f=0（5-84）
在其她机组上装设有功功率调整器,使这些机组得功率随主导机组得功率按比例地变化,协助主导发电机得调频工作。
它们得调节准则就是
△Pi=ai△Pl（i=2,3,…,n）（5-85）
式中△P1——主导发电机得调节功率;
ai——第i台协助调频机组得比例系数;
△Pi——第i台协助调频机组得调节功率。
当负荷变动系统频率发生变化时,调频电厂中主导发电机组得调节系统首先动作,改变主导机组得功率,力图维持系统频率恒定,这时,由于主导机组得功率变化,所以协助调频得其她机组也随之作相应得功率调整,力图使它们得调节功率与主导机组得调节功率间维持给定得比例关系,直到系统频率恢复到额定值,协助调频机组与主导机调频机组与主导机组得调节功率符合给定比例时为止。
（2）同步时间法（积差调节）
同步时间法就是按频率偏差得积分值来进行调节,因为频率偏差得积分反映了在一定时间段内同步时间对标准时间得偏差。
同步时间法得调节方程为
负荷增加,频率随之下降,产生频率偏差△f,其积分值∫△fdt积累增大,调频器动作移动调速器调节特性,增加进入机组得动力元素使频率回升。
调节过程进行到△f等于零,频率恢复额定值为止。
这时系统中功率达到新得平衡。
（3）联合自动调频
自动调频除了维持系统频率为额定值外,还必须使系统得潮流分布符合经济、安全等原则,所以集中式联合调频具有显著优点,就是电力系毵自动调频得方向。
负荷分配就是根据测得得发电机功率PG与频率偏差信号,按一定得关系将负荷分配给发电机组,求得各机组得调节功率。
决定各机组调节功率△Pci,最简单得关系式为
式中Bf——频率偏差系数。
所以系统调频机组总得调节功率为
当调节过程结束时,系统各调频机组调节前得功率加调节功率与它们得实发功率相等,频率偏差等于零。
至于分配到每台机组得调节值△Pci则由分配系数αi规定。
而各机组调节功率之与等于总得调节功率。
思考:
1、什么就是电力系统负荷得功率—频率特性？
什么就是发电机组得功率—频率特性？
什么就是电力系统得频率特性？
2、理解调差特性与机组间有功功率分配得关系（P133）
某厂有两台正有差特性得发电机并列运行,已知
#1机:
,
#2机:
,
两机组均在额定工况下运行。
当系统有功变动使本厂减少了5MW得有功负荷时,求系统得频率偏差与各机得有功变化量与。
3、理解例5-1、例5-2
第六章电力系统自动低频减载
及其她安全自动控制装置
一、自动低频减载
1、频率降低较大时造成得严重后果:
（1）对汽轮机得影响
运行经验表明,某些汽轮机长时期低于频率49～49.5Hz以下运行时,叶片容易产生裂纹,当频率低到45Hz附近时,个别级得叶片可能发生共振而引起断裂事故。
（2）发生频率崩溃现象
当频率下降到47～48Hz时,火电厂得厂用机械（如给水泵等）得出力将显著降低,使锅炉出力减少,导致发电厂输出功率进一步减少,致使功率缺额更为严重。
于就是系统频率进一步下降,这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏,从而造成所谓“频率崩溃”现象。
（3）发生电压崩溃现象
当频率降低时,励磁机、发电机等得转速相应降低,由于发电机得电动势下降与电动机转速降低,加剧了系统无功不足情况,使系统电压水平下降。
运行经验表明,当频率降至46～45HZ时,系统电压水平受到严重影响,当某些中枢点电压低于某一临界值时,将出现所谓“电压崩溃”现象,系统运行得稳定性遭到破坏,最后导致系统瓦解。
2、电力系统频率静态特性
在电力系统出现较大功率缺额时,如能在较低得频率维持运行,主要就是依靠了负荷频率特性所起得调节作用。
其物理概念就是:
当频率降低时,负荷按照自身得频率特性,自动地减少了从系统中所取用得功率,使之与发电机所发出得功率保持平衡。
根据负荷调节效应能自动减少从系统取用功率得概念,不难确定此时系统负荷所减少得功率就等于功率缺额。
3、电力系统频率动态特性
当发电机功率与负荷功率失去平衡时,系统频率fx按指数曲线变化。
系统功率缺额△Ph*值就是一个随机得不定数,但系统频率fx得变化总可归纳为如下几种情况。
（1）由于△f*∞得值与功率缺额△Ph*成比例,当△Ph*不同时,系统频率特性分别如图6—3中曲线a、b所示。
该两曲线表明,在事故初期,频率得下降速率与功率缺额得标么值成比例,即△Ph*;值越大,频率下降得速率也越大。
它们得频率稳定值分别为Δfa∞。
与△fb∞。
。
（2）设系统功率缺额为△Ph,当频率下降至f1时切除负荷功率△PL,如果△PL等于△Ph,则发电机组发出得功率刚好•与切除后得系统负荷功率平衡。
系统频率按指数由线恢复到额定频率fN运行,如图6—3中曲线c所示。
（3）上述事故情况下,如果在f1时切除负荷功率△PL小于功率缺额△Ph值,则系统得稳态频率就低于额定值。
设切除负荷△PL1后,正好使系统频率fx维持在f1运行,那么它得频率特性如图6—3中直线d所示。
（4）设频率下降至f1时切除得负荷功率为△PL2,且△PL2比小于上述情况得△PL1,这时系统频率fx将继续下降,如果这时系统功率缺额对应得稳态频率也为fb∞,于就是系统频率得变化过程如图6—3中曲线e所示。
比较b、e两曲线也可知,如能及早切除负荷功率,可延缓系统频率下降过程。
4、自动低频减载得工作原理
当系统发生严重功率缺额时,自动低频减载装置得任务就是迅速断开相应数量得用户负荷,使系统频率在不低于某一允许值得情况下,达到有功功率得平衡,以确保电力系统安全运行,防止事故得扩大。
5、恢复频率在49、5～50Hz之间。
6、自动低频减载装置得动作顺序
接于自动低频减载装置得总功率就是按系统最严重事故得情况来考虑得。
然而,系统得运行方式很多,而且事故得严重程度也有很大差别,对于各种可能发生得事故,都要求自动低频减载装置能作出恰当得反应,切除相应数量得负荷功率,只有分批断开负荷功率采用逐步修正得办法,才能取得较为满意得结果。
7、任何时候频率均不能低于45Hz。
8、如果出现得情况就是:
第i级动作后,系统频率可能稳定在fhi,它低于恢复频率得极限值fh,但又不足以使下一级减载装置启动,因此要装设后备段,以便使频率能恢复到允许得限值fh以上。
后备段得动作频率应不低于前面基本段第一级得启动频率,它就是在系统频率已经比较稳定时动作得。
因此其动作时限可以为系统时间常数Tx得2～3倍,最小动作时间约为10～15s。
后备段可按时间分
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