AE6056微机自动准同期装置技术及使用说明书.docx

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AE6056微机自动准同期装置技术及使用说明书

AE-6056

微机自动准同期装置

说

明

书

中国湖南

长沙美能电力设备股份有限公司研制

目录

一、概述

二、主要功能

三、技术指标

四、同期过程概述

五、使用方法

六、安装尺寸

七、常见故障处理

八、通讯规约

一、概述

发电机准同期并列是发电厂一项很频繁的日常操作，为了保证安全快速地将发电机组并入电网，必须使用准同期装置。

AE-6056微机自动准同期装置是新一代微机型数字式全自动并网装置，它采用DSP高速数据处理芯片为核心，以高精度的时标计算频差、相位差，以毫秒级的精度实现合闸提前时间，可实现快速全智能调频、调压。

由于不仅考虑了并网时的频差，还考虑了其变化率（通常说的加速度），同时还采用了合闸角的预测技术，因此可以保证在频差压差合格的第一个滑差周期将待并侧在无相差的情况下并入电网。

不仅节约发电机并网前的空转能耗，更关键的是对于保证电力系统事故时快速投入备用机组，保证电力系统事故解列后快速再并网，确保系统安全稳定运行具有重大意义。

是所有发电厂和需要对联络线路进行并列操作的变电站的理想准同期设备。

本装置具有极好的人机界面，参数设置简单、方便、直观。

装置性能稳定，毋需调试。

所具有的微机通讯接口，为实现机组的实时控制和全自动化奠定了基础。

二、主要功能

1）对待并发电机自动智能调频、调压，自动精确合闸。

2）采用RS485串行通信接口与上位计算机系统通信。

所有参数及功能均可通过本机或上位机设置，并可在线修改，断电保存。

3）能自动精确测量并记忆开关合闸的实际动作时间。

4）本装置可以对PT误差进行在线修正。

5）可自动判别无压状态，方便地实现无压合闸。

6）可设定转角度数，不需安装转角变。

7）面板上的四块数字表可同时显示以下数据：

系统PT电压、待并PT电压、系统频率、待并频率。

通过按键选择，还可显示提前时间、允许频差上下限、允许压差上下限等。

8）面板上的环形指示灯可以非常直观地反映当前待并两侧的相位差。

9〉当待并侧和系统频率几乎相等时，装置发出合适的调速脉冲，破坏这种现象，以加速并网。

10）装置在出现以下情况时，发出故障信号：

a.在系统或待并侧一侧无压时;

b.在系统或待并侧电压高于120V或低于80V时;

c.在系统或待并侧频率高于53Hz或低于47Hz时;

d.在断路器辅助接点已经连通的情况下将装置投入运行时。

三、技术指标

⑴工作电源：

85V～265VDC或AC，功耗10W。

⑵输入信号：

a.取同期点两侧PT的同名线电压或相电压，100V或100/√3V

b.并列机组断路器常开辅助接点一对

⑶输出信号：

输出信号有：

加速、减速、升压、降压、故障、合闸

所有输出信号均为继电器空接点方式输出，

接点容量：

30A250VAC/30VDC

装置的输出触点不接负荷应可靠动作105次。

通讯接口：

RS485，支持MODBUS规约。

　⑷参数整定范围：

a.导前时间：

50～300ms，连续可调

b.允许频差：

±0.5Hz,连续可调

c.允许电压差：

±10%，连续可调

d.波特率：

9600bit

⑸合闸相位误差：

在频差≤0.3Hz时，合闸相角差≤1°

⑹频率判断误差：

±0.01Hz

⑺电压判断误差：

±0.2%

⑻工作环境温度：

～10℃～50℃

⑼环境相对湿度：

<85%

⑽周围无腐蚀性气体

⑾绝缘强度：

　弱电回路对地：

工频500V、1分钟；

　强电回路对地：

工频1750V、1分钟；

　强弱电回路之间：

工频1000V、1分钟。

四、同期过程概述

一个理想的准同期并列过程应该满足以下三个条件：

1）△U=│Ug─Us│=0;

2）△f=│fg─fs│=0;

3）δ=0°

Ug:

待并侧电压Us：

系统侧电压fg：

待并侧频率fs：

系统侧频率δ：

两侧相角差

在同期的三要素中，频率差和相角差这两个要素是一对矛盾体。

若两系统的原有相位差δ≠0，而频率又相等即△f=0时，则δ恒定，永远不可能δ=0。

只有△f=fg─fs≠0，亦即存在频率差时，δ才会出现等于0的机会。

在实际应用中，可以简单地认为，同期过程实际上是捕捉δ=0的过程。

而电压差和频率差仅作为同期时的限定条件，只要△U和△f在允许范围内即可。

允许差值越小，其冲击电流越小，但这将影响并列的快速性。

因此，允许值可根据实际要求选择。

为了使待并发电机与电网尽快并列，通常情况下需要根据△U和△f的大小对待并发电机进行频率和电压调节，以尽快地使△U和△f满足给定要求，进而实现同期并列。

一般机组所配备的励磁调节器都具有较好的调压性能，因此自动准同期装置无需在调压功能上考虑过多。

但不同机组的调速器具有很大的特性差异，因此，本装置在两侧频差、压差不合格时，依照偏差量的大小，发出长短不同的调节脉冲，并根据调节后发电机频率、电压的变化量实现全智能的时隙控制，从而实现最佳调节效果。

五、使用方法

（一）装置前面板示意图

说明：

（1）整步指示灯：

用于模拟整步表反映相位差的大小，当红灯顺时针旋转时表示待并侧频率高于系统侧频率，逆时针旋转时则反之。



（2）频差合格指示灯：

灯亮表示频差合格，灯灭表示频差不合格。

（3）压差合格指示灯：

灯亮表示压差合格，灯灭表示压差不合格。

（4）合闸完成指示灯：

灯亮表示装置已发合闸指令，灯灭表示尚未发合闸指令。

（5）系统频率数字表：

显示当前系统侧频率。

（6）待并频率数字表：

显示当前待并侧频率。

（7）系统ＰＴ电压数字表：

显示当前系统侧PT电压。

（8）待并ＰＴ电压数字表：

显示当前待并侧PT电压。

（9）无压合闸指示灯：

该灯闪烁表示处于无压状态，只有系统侧或待并侧有一侧无电压或两侧均无电压时该指示灯才会发亮，由程序自动控制，不能人为设定。

（10）投运指示灯：

该灯亮表示此时装置处于投运状态，灯灭表示此时处于试验状态，虽然程序正常运行，但无真正的合闸输出。

（11）自动调频功能指示灯：

该灯亮表示装置自动调频，此时在系统频率窗口显示的数字是调频系数;灯灭表示装置不自动调频，此时系统频率窗口应显示0。

（12）自动调压功能指示灯：

该灯亮表示装置自动调压，此时在系统频率窗口显示的数字是调压系数;灯灭表示装置不自动调压，此时系统频率窗口应显示0。

（13）导前时间指示灯：

该灯亮，表示此时在系统频率窗口显示的数值是装置设定的导前时间。

在待并频率窗口显示的数值是装置测得的合闸回路实际动作时间。

（14）频差设置指示灯：

该灯亮，表示此时在系统频率窗口显示的数值是装置设定的频差。

（15）压差设置指示灯：

该灯亮，表示此时在系统频率窗口显示的数值是装置设定的压差。

（16）系统PT电压修正指示灯：

该灯亮，表示当前修正的是系统PT电压。

（17）待并PT电压修正指示灯：

该灯亮，表示当前修正的是待并侧PT电压。

（18）相位转角设置指示灯：

该灯亮，表示此时在系统频率窗口显示的数值是当前装置设置的转角度数。

（19）“参数”按键：

用于进入参数设置状态及参数设置项目的切换。

（20）“增”按键：

用于参数设置时增加参数值。

（21）“减”按键：

用于参数设置时减少参数值。

（22）“确认”按键：

参数设置时，如有对参数的修改,用于确认这种修改，使该参数生效；如没有修改或已确认，则退出参数设置状态。

（23）电源开关

（二）装置对外接线原理图

说明:

1）工作电源为设备提供电源。

系统PT、待并PT分别为系统及待并侧PT电压输入接口，“*”表示同名端。

2）升压，降压，合闸，故障，增速，减速为各控制继电器输出接点，是无源接点（开关量）。

反馈接点用于测量断路器动作时间，接断路器常开辅助接点，为有源接点，12V电源由装置内部提供。

3）DB9插座为RS485（1—A，3～B，5～GND）通讯接口，用于和上位机通讯。

（三）使用说明

1）参数说明

表1同期定值一览表

序号

参数

可取值范围

基本增

量单位

缺省值

说明

1

试验投运

0000FFFF

FFFF

0000试验,FFFF投运

2

调频系数

0～9

1

5

推荐值5，取0表示不自动调频

3

调压系数

0～9

1

5

推荐值5，取0表示不自动调压

4

导前时间

50ms～300ms

10ms

80ms

按实际值设定

5

允许压差上限△Uh

0～10V

1V

3V

允许压差（Ug-Us）范围

△Ul≤Ug-Us≤△Uh

6

允许压差下限△Ul

0～-10V

-1V

-2V

7

允许频差上限△fh

0～0.50Hz

0.01Hz

0.20

允许频差（fg-fs）范围

△fl≤fg-fs≤△fh

8

允许频差下限△fl

0～-0.50Hz

0.01Hz

-0.20

9

系统PT电压修正

±6V

0.15V

根据实际偏差调整

10

待并PT电压修正

±6V

0.15V

根据实际偏差调整

11

转角补偿

±1°～30°

1°

0

需要转角时的角度，待并侧在11点方向取负，在1点方向取正

1.1试验投运

装置运行有两种状态：

试验状态和运行状态。

在试验状态下，所有程序正常运行，但在合闸完成指示灯亮时没有真的合闸输出，用于设备调试时对照检查外部接线是否正确。

在投运状态下，装置会在合闸完成指示灯亮时发出合闸脉冲。

一般调试完毕后将装置设在投运状态。

1.2调频系数

在装置调频过程中，由于不同机组的调速器具有很大的特性差异，因此，针对调速器反应的快慢，特设了九档调频脉冲的宽度，数字越大，调节脉冲越宽，当设置成0时，取消调频功能。

1.3调压系数

为了更好地调压效果，我们同样设置了九档调压脉冲的宽度，数字越大，调节脉冲越宽，当设置成0时，取消调压功能。

1.4导前时间

本装置通过断路器的一对常开辅助接点，可以精确地测量出从装置发出合闸命令到断路器主触头闭合所需的动作时间，其中包含了同期装置内部输出继电器的动作时间和合闸操作回路中继电器的动作时间及断路器的动作时间。

装置将每次并网后测得的断路器的实际合闸时间在设置导前时间时在“待并频率”窗口显示，将设置的导前时间在“系统频率”窗口显示，通过对两者的比较可以知道导前时间设置得是否准确，将导前时间设置为实际动作时间，可以保证合闸精度不受提前时间的影响。

1.5允许压差上限（△Uh）和下限（△Ul）

在发电机的同期并列中，为了避免深度进相以及考虑电网与发电机的稳定与安全，很多情况下要求发电机的端口电压可以比系统电压高得多一些，但低得要少一些。

这样。

以Us为基准，Ug的允许范围就不是对称的。

我们用△Uh和△Ul两个参数来共同描述允许压差就能非常方便地实现这种非对称要求。

△Uh=Ugh—Us；

△Ul=Ugl—Us。

必须满足△Ul≤Ug—Us≤△Uh，装置才认为满足了压差条件。

如现在要求待并侧电压在98V～104V之间并网，设系统侧PT电压Us=100V，则

△Uh=Ugh-Us=104V-100V=4V；

△Ul=Ugl-Us=98V-100V=-2V。

还有一种情况，当PT变比存在误差时，装置也能非常方便地予以修正。

如系统PT的变比是正确的，而发电机PT的电压在额定情况下比理论值高了6V，现在仍要求发电机的并网效果同上，△Uh和△Ul应取多少呢？

由前分析知，不考虑发电机PT变比误差，应取△Uh=4V，△Ul=-2V。

现在由于发电PT电压值高了，显然，这种情况下△Uh和△Ul应取:

△Uh=Ugh-Us=（104V+6V）-100V=10V；

△Ul=Ugl-Us=（98V+6V）-100V=4V。

需要注意的是，△Uh和△Ul的值是有符号的。

如发电机PT的变比是正确的，而系统PT的电压在额定情况下比理论值高了6V，现在仍要求发电机的并网效果同上，△Uh和△Ul应取多少呢？

同样，不考虑发电机PT变比误差，应取△Uh=4V，△Ul=-2V。

现在由于系统PT电压值高了，显然，这种情况下△Uh和△Ul应取:

△Uh=Ugh-Us=104V-（100V+6V）=-2V；

△Ul=Ugl-Us=98V-（100V+6V）=-8V。

1.6允许频差上限（△fh）和下限（△fl）

与压差一样。

频差是用△fh和△fl来描述的。

必须满足△fl≤fg-fs≤△fh，装置才认为满足频差条件。

同样需要注意的是△fh和△fl是有符号的。

1.7系统PT电压修正和待并PT电压修正

为了更方便地修正PT变比带来的误差，装置添设了PT电压修正的功能。

在进入系统PT电压修正功能时，在“系统频率”窗口显示修正后的系统PT电压值，在“系统PT电压”窗口显示修正系数，在进入待并PT电压修正功能时，在“待并频率”窗口显示修正后的待并PT电压值，在“待并PT电压”窗口显示修正系数。

1.8转角补偿

AE-6056可以支持转角补偿功能。

在实际应用中，有时在断路器DL两侧PT之间有变压器，而变压器的原付边接线方式可能不一致，这就存在转角问题。

图中，G是一台发电机，它的出口断路器是DL，其两侧的电压分别来自待并侧的PTg和母线侧的PTs，在DL与母线之间有一台升压变压器B。

B的低压侧采用△接线，高压侧采用Y接线。

如果以高压侧电压（即系统侧电压）为基准（规定为12点位置），显然低压侧电压（即待并侧电压）为11点。

所以B的这种接线常表示为Y/△-l1。

这种Y/△-l1接线，造成了变压器的高压侧和低压侧电压矢量图并不重叠，而是相差了30°。

如果PTg或PTs的接线未对这个30°的差值进行纠正，也没有使用外部转角变压器进行转角，必然接入到同期装置中的PTg和PTs电压也相差了30°。

同期装置允许接入的PTg和PTs电压不重叠，通过转角补偿的设置，将这不重叠的PTg和PTs电压进行转角，使其重叠。

同期装置的转角值可以在0～±30°设置，不需要转角时，设为0。

1.9无压合闸

无压合闸必须满足以下条件：

系统侧电压Us＜30V且待并侧电压Uf＞80V

或待并侧电压Uf＜30V且系统侧电压Us＞80V

或系统侧电压Us＜30V且待并侧电压Uf＜30V

装置满足以上条件时“无压合闸”指示灯闪烁，如确需无压合闸，则按动“确认”键一次，此时该指示灯由闪烁变为稳定发亮，表示已进入无压合闸准备状态，再按“确认”一次，装置发出合闸脉冲。

无压合闸状态由装置自动识别，如不符合条件，则无法人为进入到无压合闸状态。

2）参数整定

按动“参数”键即进入参数设置状态。

在参数设置过程中，装置将闭锁同期输出。

每按动一次“参数”设置键，面板上对应的功能指示灯都会闪烁予以提示。

任何一种参数的改动，均需按“确认”按键予以确认，方能生效，按“确认”后会在系统PT电压窗口显示“口口”予以指示。

设置好一种参数确认后，再按“参数”键即可进入下一个参数的设置，可以循环进行。

要退出参数设置状态，再按一次“确认”键即可。

具体参数设置详见下表：

序号

参数名称

取值范围及说明

基本单位

右侧指示灯

显示内容

数码块

显示内容

操作说明

1

试验

投运

FFFF、0000

“FFFF”表示处于投运状态，“0000”表示处于试验状态。

参数设置好后如“投运指示”灯稳定发亮，表示装置处于投运状态；此灯不亮，表示处于试验状态，无合闸输出；闪烁表示处于该参数设置状态。

在“系统频率”窗口显示“FFFF”或“0000”

按动“参数”键使“投运指示”灯闪动，此时在“系统频率”窗口显示“FFFF”或“0000”，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

2

调频

系数

0～9

0表示调频功能取消，其他数字表示调频脉冲的等级。

数字越大，调频脉冲越长。

“自动调频”灯稳定发亮，表示装置处于自动调频状态，此灯不亮，表示不自动调频。

闪烁表示处于该参数设置状态。

在“系统频率”窗口显示0～9

”

在非参数设置状态，按“参数”键二次，此时“调频系数”灯闪动，在“系统频率”窗口显示0～9，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

3

调压

系数

0～9

0表示调压功能取消，其他数字表示调压脉冲的等级。

数字越大，调压脉冲越长。

“自动调压”灯稳定发亮，表示装置处于自动调压状态，此灯不亮，表示不自动调压。

闪烁表示处于该参数设置状态。

在“系统频率”窗口显示0～9

在非参数设置状态，按“参数”键三次，此时“自动调压”灯闪动，在“系统频率”窗口显示0～9，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

4

导前时间

50～300ms

10ms

“导前时间”灯闪烁表示处于导前时间设置状态。

在“系统频率”窗口显示现在装置设定的导前时间。

在“待并频率”窗口显示装置实际的动作时间。

在非参数设置状态，按“参数”键四次，此时“导前时间”灯闪动，在“系统频率”窗口显示当前设定的导前时间数值，参照“待并频率”窗口显示的实际动作时间。

按“增”“减”改变参数值，使之一致，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

5

频差设置

上限0.05～0.5Hz

下限-0.05～-0.5Hz

0.01Hz

“频差设置”灯闪烁表示处于频差设置状态。

在“系统频率”窗口显示现在装置设定的频差上下限数值。

在非参数设置状态，按“参数”键五次，此时“频差设置”灯闪动，在“系统频率”窗口显示当前设定的频差上限，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，在“系统频率”窗口显示当前设定的频差下限，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

5

压差设置

上限1～10%

下限-1～-10%

1%

“压差设置”灯闪烁表示处于压差设置状态。

在“系统频率”窗口显示现在装置设定的压差数值。

在非参数设置状态，按“参数”键七次，此时“压差设置”灯闪动，在“系统频率”窗口显示当前设定的压差上限，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，在“系统频率”窗口显示当前设定的压差下限，按“增”“减”改变参数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

6

系统PT电压修正

±40

0．15

“系统PT电压”灯闪烁表示处于系统PT电压修正状态。

在“系统频率”窗口显示现在系统PT电压，在“待并频率”窗口显示待并侧PT电压，在“系统PT电压”窗口显示系统电压的调整数值。

在非参数设置状态，按“参数”键九次，此时“系统PT电压”灯闪动，在系统频率窗口显示当前系统PT电压，在“系统PT电压”窗口显示系统电压的调整数值，按“增”“减”改变数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

7

待并PT电压修正

±40

0．15

“待并PT电压”灯闪烁表示处于待并侧PT电压修正状态。

在“系统频率”窗口显示现在系统PT电压，在“待并频率”窗口显示待并侧PT电压。

在“待并PT电压”窗口显示待并电压的调整数值。

在非参数设置状态，按“参数”键十次，此时“待并PT电压”灯闪动，在待并频率窗口显示当前待并侧PT电压，在“待并PT电压”窗口显示待并电压的调整数值。

按“增”“减”改变数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，进入下一个参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

8

相位转角设置

±30

1°

在“系统频率”窗口当前的转角度数。

在非参数设置状态，按“参数”键十一次，此时“相位转角设置”灯闪动，在待并频率窗口显示当前的转角度数。

按“增”“减”改变数值，按“确认”一次，使改动生效，再按“参数”键，又进入“试验/投运”参数的修改，若按二次“确认”键，则退出参数设置状态。

以上参数的设置和查看均可通过上位机远程进行。

3）试验与操作方法

（1）将隔离刀闸拉开，按照装置后面板接线图正确接线，检查各路接线是否正确；尤其是两组PT的同名端接线是否正确，如接反或接错，将导致非同期合闸。

合闸输出接点可和手动准同期回路中的同期检查继电器接点串联，以防本装置因外部接线错误或输出触点容量不够，造成接点粘连，导致非同期合闸。

（2）将电源及输入信号切换到装置上，打开装置电源，设定“投运指示”灯灭，再将其他各种参数设置好。

此时装置处于试验状态，程序正常运行，但没有合闸输出，用于现场模拟试验。

（3）如果频差、压差合格指示灯亮，说明并网条件已经具备，在整步指示灯转到0°位置熄灭时表示相位重合（注意看是否与整步表指示一致），此时合闸指示灯点亮，说明程序已发出合闸命令，但由于此时是试验状态，所以实际无合闸输出。

如果前两个合格指示灯中有一个不亮，说明频差或压差尚不合格，选择了自动调节功能的装置此时会自动将频差压差调节到合格范围；未选择自动调节功能的，也可手动调至合格。

（4）合闸完成指示灯亮后，装置不会再发第二次合闸命令。

重新通断电源，装置再次投入运行。

如此，维持发电机空转，可反复试验，直到确认外部接线和装置动作无误为止。

（5）设定“投运指示”灯亮，空合开关一次，试验合闸回路是否完好，操作机械是否正常。

合闸完成后，通过查看“提前时间”参数的内容，可以知道合闸回路实际的动作时间。

合闸的实际动作时间显示在“待并频率”窗口，装置整定的提前时间显示在“系统频率”窗口。

通过对照，将整定的提前时间设定为实际的动作时间，并根据实际需要对其他参数进行修改和确认。

（6）合上隔离刀闸，正式并网。

六、尺寸及安装方法

本装置机身尺寸为：

宽213mm×高93mm×深205mm，前面板的装饰边框尺寸为宽233mm×高113mm，安装开孔尺寸略大于机身尺寸即可。



本机净重小于4kg。



七、常见故障处理

故障现象

检查方法

合闸指示灯亮而油开关不动作

1、检查投运指示灯是否点亮

2、检查装置并网时继电器是否动作

3、检查外部合闸回路是否断开或接线错误

4、检查装置内部合闸输出接线是否断开

5、检查控制继电器的接插件是否松动

频差、压差合格灯均亮，且相位差也为零，但合闸完成指示灯就是不亮，不合闸。

1、检查故障继电器是否动作

2、检查“反馈”接点是否已经连通，如该对接点连通，说明

断路器辅助接点已经接通，断路器已经处于闭合状态，此

时装置不会发合闸命令。

开机后全无显示

1、检查外部电源接线是否错误

2、检查外部接线是否接触不良

3、检查内部电源接插件是否松动

4、检查电源按键是否断线或损坏

5、检查装置内部开关电源是否断线或损坏

合闸时冲击电流较大

1、检查装置提前时间的整定值是否与合闸回路实际动作时间一致或接近

2、检查频差、压差是否设得较大

合闸时间较长