并车合闸指令的提前量
把柴油发电机投入电网时,主开关触头应在相对角差δ=0°时闭合,但是主开关在接到合闸信号到主触头闭合需要一定的动作时间,这就要求在差频脉冲电压过零之前的某一时刻就发出合闸指令,这一提前指令可以用时间来衡量,也可以用相角差衡量。于是就有两种投入指令的超前量:恒定超前时间和恒定超前相角。
超前时间tp和超前相角δp的关系为
采用超前时间的并车装置能保证在给定的超前时间发出合闸信号。为了使这种装置在不同的发电机差频下获得相同的超前时间,即 tp=δp/ωd常数,必须随着差频的不同而在不同的超前相角发出发电机合闸信号。
而采用超前相角的并车装置,保证在给定的超前相角下发出发电机合闸的信号,因为要保证超前相角δp=|wd|·tp不变,所以超前的时间不是恒定值,而是随着发电机的差频不同而变化。
理论上,恒定超前时间可以做到发电机主开关触头在δ=0°条件下闭合;而恒定超前相角则不能实现准同步合闸。但是实际上,由于电网电压频率的波动,同时由于发电机主开关动作时间的离散性,将使合闸时产生相角误差,而且主开关动作时间越长,可能出现的相角误差就越大。如果主开关动作时间足够快(0.1s左右),则与超前时间相对应的超前相角必然很小,即主触头闭合瞬间的相角误差很小,因此,实际中可采用电路较简单的恒定超前相角的方法;当开关动作时间在0.1~0.8s时,应采用恒定超前时间的方法;如开关动作时间大于0.8s以上,则采用准同步方法合闸就较困难。
恒定超前时间的获得
由于差频波的过零点代表δ=0°,所以要获得恒定的超前时间tp,只要把差额波的零点移前 tp时间,再检测零点,即可获得恒定的超前时间。
一般采用复合微分电路(比例,微分电路)使差频电压提前过零,然后用电平检测器检零动作,并发出捉前的允许合闸信号。获得恒定超前时间的原理,如图1所示。三角波ud经并联的电阻R和电容C,形成ud的比例微分信号输入电平检测器S,该复合信号比原信号ud提前过零点。
图1 恒定超前时间的获得 |
设三角波下降段方程为
因为i(t)=iR+iC且。令i=iR+iC=0,求电流i(t)过零点的时刻t,有
(1-2)
解式(1-1),得
t=Tdl-RC (1-1)
式(1-2)表明过零点时刻t在原 ud过零点时刻Tdl之前RC处。对于不同Td的三角波,提前量均为RC,与 Td或Δf无关。调整参数RC使之等于主开关固有动作时间电平检测器S检测这个过零点,其输出矩形波的下降沿正是过零时刻,经微分及倒相,变换为正脉冲去触发主开关动作。
这种方法的合闸误差较小,但还是有误差。产生误差的主要原因有:自动装置检测误差、主开关动作时间离散性(偏离ts)误差,以及由于电网负载波动造成频率不稳定(转轴存在角加速度)引起的误差等。因此,除了提高自动装置检测质量外,选择高质量的主开关、减小电网波动等也是值得地下工程电气设计和操作人员注意的因素。
合闸时频差较小,对减小合闸误差有利,但可能需要较长的调整时间,而这一点往往与现场要求尽快完成并车相矛盾。实际上,在符合并车条件的前提下,尽可能取较大的频差进行并车为好。