绪论1、电能已经成为关乎国计民生的主要能源
2、电力系统：发电，输电
3、电力系统的特点①整个电力系统属于“复杂系统”②分布辽阔③节点众多④合理调度必不可少
一1、发电机模型:（1）向量方程：Eq=UG+IG(Rd+jXd)≈UG+jIGXd（U上面都有一个点）（2）时变方程：UG=Umsin （wt+g）
①并列：特指将电力系统中两个不同带电部分连接起来，成为一个整体而正常运行的操作。
并列的分类: 发电机组并入电网, 电力系统两个不同部分并列
②同步发电机并列时应遵循的基本原则: 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不超过１～２倍的额定电流；发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。
③理想同步并列条件：幅值相等：UG=UX；频率相等：ωG=ωX（ω=2πf）；相角相等：δ=0（ωG=ωX）；
2、同步发电机的并列方式：1、自同期并列；2、准同期并列
3、自同期并列：（1）过程：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。（2）优点：并列时间短且操作简单。（3）不足：从系统中吸收无功而造成系统电压下降，产生冲击电流。（4）总结：无If→UN→合闸→加If→暂态→同步。自同期并列不能用于两个系统间的并列操作，且在QF投入瞬间，未经励磁的发电机接入电网，相当于电网经发电机次暂态电抗短路，因而，不可避免地要出现较大的冲击电流。因而，该方法目前已很少采用。
4、准同期并列：（1）过程：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。（2）优点：冲击电流小；（3）不足：并列时间较长且操作复杂。（4）总结：If→合闸→暂态→同步。准同期并列是目前国际通用的同步发电机并列方式。
①同期：同步发电机的并列操作称为同期，以近于同步运行的条件进行的并列操作称为“准同期”。②同期点：有可能进行并列操作的断路器就是同期点。
5、准同期并列的条件分析：依据理想并列条件，准同期条件是指前图中QF触点闭合前的瞬间，发电机G与母线间的频率滑差、角度误差和电压压差。它们对捕捉并列时机和可能产生的冲击等都有重要影响。
6、发电机准同步并列的实际条件：(1)待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%~10%。(2)在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统
电压的相位差应接近零，误
差不应大于5°。(3)待并发
电机电压与系统电压的频率
应接近相等，频率差不应超
过额定频率的0.2%~0.5%。
7、准同期并列实现的理论：
如右图所示，QF合闸瞬间出
现的冲击电流值以及暂态过
渡过程取决于合闸时的电压
差（实为脉动电压）和滑差
角频率。准同期并列主要是
对和进行检测和控制，并选
择合适的时间发出合闸信
号，从而使发电机组并入电
网。所以，脉动电压是准同
期并列实现的出发点。
8、半自动准同期并列装置：
没有频差调节和电压调节功
能，只有合闸信号控制单元。
待并发电机的频率和电压由
运行人员监视和调整当频率
和电压都满足并列条件时，
并列装置就会在合适的时刻
发出合闸信号。
9、自动准同期并列装置：设
置了频率控制单元、电压控
制单元和合闸信号控制单
元。待并发电机的频率或电
压都由并列装置自动调节，
当满足并列条件时，自动选
择合适时机发出合闸信号。
10、合闸信号控制单元的控
制原则是当频率和电压满足
并列条件的情况下，在 UG
与Ux重合之前发出合闸信
号。在两电压相量重合之前
的信号称为提前量信号。
11、恒定越前时间准同期并
列装置
（1）脉动电压含有同期合闸
所需要的所有信息：电压幅
值差、频率差和合闸相角差。
但是，在实际装置中，不能
利用它检测并列条件。原因
是，它的幅值与发电机电压
和系统电压有关。
（2）线性整步电压指其幅值
在一周期内与相角差δ分段
按比例变化的电压，一般呈
三角形波形。
（3）线性整步电压形成电路
由电压变换、整形电路、相
敏电路、低通滤波器和射极
跟随器组成。
12、恒定越前时间部分是由
R、C组成的比例－微分回路
和电平检测器构成。
13、LC滤波器的特性，在品
质因数不是特别低的情况
下，以w0为转折频率，对于
角频率远小于转折频率的输
入信号，滤波器对其幅值的
增益为0dB，即不放大也不衰
减，滤波后相移为零；对于
频率远大于转折频率的输入
信号，滤波器按-40dB/十倍
频的速率衰减，并且相移180
度（基本上反相）。所以，为
了获得好的滤波性能，一般
需要滤波器的转折频率远大
于输出基波频率。LC滤波装
置中，L=2.7mH，C=15μF，
转折频率w0=4969rad/s,则
f0=790Hz，而输出基波频率
50Hz，所以设计满足要求。
14、滑差检测：利用比较恒
定越前时间电平检测器和恒
定越前相角电平检测器的动
作次序来实现滑差检查。（1）
恒定越前相角电平检测器输
入USL，当USL≥USLK时，检
测器动作，输出低电平，滑
差减小，即TS1前相角检测器动作时间tA1、
tA2随之不断加大。（2）只有
当︱tA ︱〉 typ ，即恒定
越前相角电平检测器先于越
前时间动作时，才说明这时
的ωs小于允许滑差的频率
ωsy ，从而作出频率差符合
并列条件的判断。反之，如
果tyq信号到来时尚未获得
恒定越前相角电平检测器的
翻转型号，就可以做出频差
不符合并列条件的判断。(3)
简单地说，就是先调频率，
频率满足了之后再看恒定越
前时间信号有没有到来。频
差的优先级高些！
15、电压差检测: 由于线性
整步电压不载有并列电两侧
电压幅值的信息，所以就无
法作为电压差的检测。电压
差检测可直接用 UG和 Ux
的幅值进行比较，两电压分
别经变压器、整流桥和一个
电压平衡电路后检测电压差
的绝对值。当此电压差小于
允许值时发出“电压差合格
允许合闸”信号。
16、合闸信号控制逻辑：当
并列条件检测元件测得的信
号均符合允许并列时，即频
率差、电压差都在允许范围
内，当越前时间信号 tyq 测
得的瞬间，就发出合闸控制
信号；当不符合并列条件时，
即频率差或电压差两个条件
中任一条件不符（超出允许
值），它就发出闭锁信号，阻
止yyq信号输出，不让发出
合闸信号，即不允许并列。
17、频差控制：将待并发电
机的频率调整到接近于电网
频率，使频率差趋向并列条
件允许的范围，以促成并列
的实现。（1）待并发电机的
频率低于电网频率，则要求
发电机升速，发升速脉冲。
反之，应发减速脉冲。当频
率差值较大时，发出的调节
量相应大些。当频率差值小
时，发出的调节量也就小些，
以配合并列操作的工作。（2）
频率差控制单元可由频率差
方向测量环节和频率调整执
行环节两部分组成。前者判
别UG和UX间频率的高低，
作为发升速脉冲或减速脉冲
的依据。后者按比例调节的
要求，调整发电机组的转速。
18、压差控制：（1）在并列
操作过程中，自动调节待并
发电机的电压，使电压差条
件符合并列的要求。构成
框图与频率差控制的相似,
由电压差方向测量环节和脉
冲展宽电路组成。（2）构成
框图与频率差控制的相似,
由电压差方向测量环节和脉
冲展宽电路组成。
19、数字式并列装置的必要
性和优越性：用大规模集成
电路微处理器（CPU）等器件
构成的数字式并列装置，由
于硬件简单，编程方便灵活，
运行可靠，且技术上已日趋
成熟，成为当前自动并列装
置发展的主流。模拟式并列
装置为简化电路，在一个滑
差周期Ts时间内，把ωs假
设为恒定。数字式并列装置
可以克服这一假设的局限
性，采用较为精确的公式，
按照δe当时的变化规律，选
择最佳的越前时间发出合闸
信号，可以缩短并列操作的
过程，提高了自动并列装置
的技术性能和运行可靠性。
数字式并列装置由硬件和软
件组成
20、硬件电路：以微处理器
(CPU)为核心的数字式并列
装置，就是一台专用的计算
机控制系统。
21、输入通道：按发电机并
列条件，分别从发电机和母
线电压互感器二次侧交流电
压信号中提取电压幅值、频
率和相角差等三种信息，作
为并列操作的依据。（1）交
流电压幅值测量 用变送
器，把交流、电压转换成直
流电压，然后由A／D接口电
路进入主机。 交流电压
信号直接采样，通过计算求
得它的有效值。（2）频率测
量 量交流信号波形的周
期T。把交流电压正弦信号转
化为方波，经二分频后，它
的半波时间即为交流电压的
周期T。(3)相角差δe测量
如图所示，把电压互感器电
压信号转换成同频、同相的
方波。
22、输出通道（1）自动并列
装置的输出控制信号有：①
发电机转速调节的增速、减
速信号②调节发电机电压的
升压、降压信号；③并列断
路器合闸脉冲控制信号。（2）
这些控制信号可由并行接口
电路输出，经放大后驱动继
电器用触点控制相应的电
路。
23、数字式并列装置的软件
设计要点：（1）电压检测—
—交流电压变送器输出的直
流电压与输入的交流电压值
成正比。设机组并列时，电
压偏差设定的阀值为ΔUsy，
装置内对应的设定值为DΔ
U。当|Dx-DG|>DΔU时，不允
许合闸信号输出；当
|Dx-DG| ≤DΔU时，允许合
闸信号输出。如Dx>DG时，
并行口输出升压信号，输出
调节信号的宽度与其差值成
比例；反之，则发降压信号。
（2）频率检测——发电机
电压和电网电压分别由可编
程定时计数器计数，主机读
取计数脉冲值Nx和NG。由
（1-16）式求得fx和fG。按
发电机频率fG高于或低于电
网频率fx来输出减速或增速
信号。选择δe在0到π期间，
调节量按fΔ差值比例进行
调节。与上述电压检测所采
用算式类同，把频率差的绝
对值与设定的允许频率偏差
阀值比较，作出是否允许并
列的判断。（3）跃前并入时
间点检测——设系统频率
为额定值50Hz，待并发电机
的频率低于50Hz。从电压互
感器二次侧来的电压波形如
图1-24（a）所示，经削波限
幅后得到图1-24（b）所示的
方波，两方波异或后得到图
1-24（c）中的一系列宽度不
等的矩形波。显然，这一系
列矩形波宽度τi与相角差
δi相对应。系统电压方波的
宽度τx为已知，它等于二分
之—周期π（或180o），因此
δi可按下式求得。
式中τx和τi的值，CPU可
以从定时计数器读入求得。
二24、正常运行时，发电机
励磁电流的变化主要影响电
网的电压水平和并联机组间
无功功率的分配。
25、励磁系统的功能：保证
电能质量；合理分配无功功
率；提高电力系统运行的可
靠性。
26、同步发电机励磁控制系
统的任务:（1）电压控制：
负荷波动→IG变化→UG的变
化→需进行IEF的调节来维
持电压水平。Eq≈UG+IQXd上
式说明，负荷的无功电流是
造成发电机电动势与端电压
幅值差的主要原因，发电机
的无功电流越大，两者之间
的差值也越大。（2）控制无
功功率的分配：①同步发电
机与无穷大系统母线并联运
行的有关问题{发电机的有
功功率只受调速器控制，与
励磁电流大小无关。}因为发
电机的端电压UG为定值，所
以发电机励磁电流大小的变
化只是改变了机组的无功功
率和功角δ值的大小。IG的
端点则沿着BB’虚线变化。
Eq的端点则沿着AA’虚线变
化。由此可见，与无限大母
线并联运行的机组，调节它
的励磁电流可以改变发电机
无功功率的数值。②并联运
行各发电机间无功功率的分
配当两台以上的同步发电机
并联运行时，如图2.1-5所
示，发电机G1和G2的端电
压都等于母线电压UM，他们
发送的无功功率电流值IQ1
和IQ2之和必须等于母线总
负荷电流的无功分量IQ，即
IQ=IQ1+IQ2.
27、几个结论：①并联各发
电机间无功功率的分配取决
于各发电机的外特性，而上
倾的和水平的外特性都不能
起到稳定分配无功电流的作
用。②通常希望发电机间无
功电流应当按照机组容量的
大小成比例分配。③只要并
联机组的“U G-IQ*”特性完
全一致时，就能做到第②条。
而要达到并联机组的
“U G-IQ*”特性一致，就必
须借助“自动调压器”来实
现。
28、提高同步发电机并联运
行的稳定性：保持同步发电
机稳定运行是保证电力系统
可靠供电的首要条件。
29、电力系统稳定性：电力
系统在运行中随时可能遭受
各种干扰，在各种扰动后，
发电机组能够恢复到原来的
运行状态或者过渡到一个新
的稳定运行状态，则称电力
系统稳定。
30、电力系统稳定的主要标
志——暂态过程结束后，同
步发电机能够维持或恢复同
步运行。
31、电力系统给稳定性的分
类：静态稳定性和暂态稳定
性。
32、静态稳定性：指电力系
统在正常运行状态下，经受
微小扰动后恢复到原来运行
状态的能力。
33、暂态稳定性：指电力系
统在某一正常运行方式下突
然遭受大扰动，能否过渡到
一个新的稳定运行状态、或
者恢复到原来运行状态的能
力。（大扰动指高压电网发生
短路或发电机非正常切除
等）。
34、励磁对静态稳定的影响：
系统总电抗，一般为发电机、
变压器、输电线路电抗之和；
—发电机空载电动势 Eq和
受端电压U
间的相角，或叫
