（天津石化热电部）
摘要：发电机组与系统并列是一项非常重要和经常进行的操作，为避免因发电机非同期并列造成的电气设备严重损害和系统震荡、瓦解等恶性系统事故，在发电厂广泛采用了同期装置，本文主要介绍某热电厂微机自动同期装置原理、功能及应用。
关键词：自动准同期；并列；系统
引言
同期操作是电力系统中一项重要的操作内容。在发电机与系统并网、小系统通过联络线并入大系统、母线并列运行等操作中，并网的双侧都是有源系统，如果并网的瞬间非同期，那么将产生较大的冲击电流，严重威胁设备和电网安全运行。
随着电网网络的安全稳定性要求越高，不论是对发电机断路器的合闸操作，还是在变电站中对系统的断路器合闸操作，都要求同期装置具有很强的可靠性和快速性，而微机自动同期装置可实现以上的功能要求。
1.同期装置原理
由电力系统中任一点的电压瞬时值表达式u=Umsin（t+φ）可以得出同期条件：
（1）fg＝fs（即频率相等）
（2）Ug＝Us（即电压幅值相等）
（3）△φ＝0（即相角差为0）
而实际上，交流电的变化一般是每秒50次（50Hz），靠人眼是根本无法准确判别和定位的。因而，引入同期装置。但即便引入同期装置，也根本做不到绝对同期。在并网时只能尽量减少差值，使合闸时达到理想条件，减小冲击。
自动准同期装置允许频率差值为±0.2Hz，判断符合频率相同的条件，允许压差值设置为系统电压值±5%以内均认为符合电压相同的条件。
为了使并列操作满足条件，尽量使合闸时达到理想条件。自动准同期装置必须设置三个控制单元：（1）频差控制单元；（2）电压差控制单元；（3）合闸信号控制单元。
2.同期装置功能。
同步表集同步表和同期闭锁继电器于一体，用于手动同期相位角指示，及手动同期和自动同期同期闭锁功能。装置具有自动识别并列点并网性质的功能，即自动识别当前是差频并网还是同频并网。
选线器不仅适用于原来按同期小母线集中同期方式设计的厂、站，也同样适用于新设计具有DCS的发电厂。
中间继电器为快速中间继电器，用于电力系统继电保护和自动控制回路中，在此为合闸重动继电器，用于同期装置发出合闸信号后接通合闸回路。
同期装置选线器上电后或在自动方式下进行复位后首先自检，然后处于待命状态，如果此时没有DCS或同期开关发来的启动同期操作的点动开关量选线信号，也没有由RS-485通讯发来的信号，则选线器进入定时自检和待命状态。
选线器在待命状态中，接收到了由DCS或同期开关发来的同期点选线开关量信号，或由RS-485总线发来的同期点选线信号，选线器将立即响应，经判断检测到是唯一的且为合法的同期点选择信号，选线器将接通相应的多路开关，同时启动同期装置。
如果在执行并网的过程中，发电机组或线路遇到紧急情况或同期装置故障报警需中断同期，DCS即向选线器发出紧急中断同期的开关量信号，立即断开选中的多路开关并使同期装置断电。如果故障处理完毕后，要再进行并网时，需对选线器复位，然后再进行相应的选线操作。如出现同期装置故障报警时，选线器将会延时10秒将同期装置断电，并返回待命状态。
3.微机同期装置应用
某热电厂三期工程有＃7、＃8发电机2台，额定功率为100MW，采用自并励静止励磁方式。发电机出口升压站共设2台主变，作为＃7、＃8发电机的升压变压器，＃7、＃8主变均为双绕组变压器，容量为120MVA。每台发电机配1台厂高变，厂高变电源取自#7、8主变低压侧。
某热电厂一期工程采用的手动准同期装置基本上也能将同期点断路器的合闸时间控制在一定的范围之内。但在以下方面存在一定缺陷：（1）没有自动选择时机的功能，合闸时机很难把握，所以对操作人员的要求较高，经常出现操作人员多次合闸不成功的事件。（2）合闸时机随意性大。只要操作人员合闸瞬间在同期装置的允许范围之内，断路器就能合闸。但断路器由于有机械和电气传动延时和断路器的固有合闸时间，很可能断路器的合闸时实际上已经不在并列操作的允许范围之内，从而造成非同期合闸，对断路器、发电机以及电系统造成冲击。（3）不能自动调节。对于发电机的各项电参数，必须由操作人员进行手工调节。特别是频率（转速），必须由操作人员相互联系协调才能调节。这使得一个发电机的并网操作往往需要半个多小时才能成功。基于以上原因，三期工程采用一种能自动调节各种电参数，在条件满足的情况下，自动发出合闸脉冲指令的微机智能型准同期装置。
此热电厂选用的同期装置为深圳智能设备开发有限公司生产的第八代微机自动同期装置，可实现手动准同期和自动准同期操作。自动准同期装置为2台发电机出口断路器（07、08断路器）及升压变高压侧断路器（114、115断路器）实现自动同期合闸。同期屏主要包括了SID-2SL-A型同步表、SID-2CM-V型同期控制器、SID-2X-A-12型同期自动选型线装置以及一个DZK-916/4型中间继电器。
在微机自动同期装置应用的过程中，体验到自动准同期装置存在较多的优点：
（1）该自动准同期装置能够自动识别差频并网还是同频并网。
（2）该自动准同期装置能够以最短时间实现满足并网的同期条件，以最快的速度捕捉到第一次出现的零相差，进行无冲击并网，对满足系统负荷供需平衡以及减少发电机组空转耗能情况具有重要意义。
（3）发电机并网过程中出现同频时，该装置将自动给出加速控制命令，消除同频状态。该装置可确保在需要时不出现逆功率并网。该装置可以通过调节均频控制系数和均压控制系数，对发电机的励磁系统与调速系统的控制，从而控制发电机频率与电压，达到并网条件。
在某热电厂三期工程投运的10年时间里，发电机的并网操作，均实现了同期合闸，未发生非同期事故，保证了发电机及电网系统的安全稳定运行。应用效果主要体现在以下几个方面：（1）操作方便简单。操作人员在选择了不检、检无压和检同期任一方式后，只需按一下同期按钮，便无需其它任何操作。以后部分由微机装置自动完成采样、计算、分析以及执行。（2）能自动选择适当的时机发出合闸脉冲。不像手动准同期装置那样，操作人员合操作把手的瞬间必须和同期检定继电器的角度配合得非常好才能合闸成功。以前半个小时的并列操作现在只需1分钟不到就能更好的完成，大大降低了操作人员的技术要求和劳动强度，也大大降低了能源的损耗和设备的损伤。（3）能针对不同的同期点断路器而不同对待，通过整定各个同期点断路器的合闸导前时间Tdq（约等于断路器的机械和电气传动时间和断路器固有合闸时间之和），使不同的断路器均能在最佳时机合闸成功。（4）由于计算机的快速性和可靠性，使得断路器合闸时两侧的电参数基本接近一致，减小了因两侧电压、频率和相位存在较大差异而引起的合闸瞬间的冲击，有力的保障了电力设备特别是发电机和断路器的安全，大大加强了电力系统安全运行的可靠性。实践证明，微机自动准同期装置在某热电厂三期工程的应用是成功的。
4结束语
同期装置是发电厂以及变电站的重要自动装置，它直接影响发电机的安全寿命以及对电网质量的冲击污染大小，如若发电机由于非同期并网的积累会造成发电机致命的伤害。对于电力系统的可靠性和稳定性的要求，在同期装置上，采用具有精确及快速运算功能的微机自动同期装置，来实现发电厂DCS系统的分布式控制方式，独立完成发电厂的同期并网操纵，所采用的同期装置不仅就地采集数据，而且就地判定，就地控制。提高发电厂以及变电站的自动同期装置水平，这样将使电力系统的自动化水平大幅度进步。
参考文献：
[1]某热电厂电气车间运行操作规程
[2]深圳智能设备开发有限公司自动准同期装置技术说明书
作者简介：
王征（1986-），助理工程师，主要从事电气运行方面的工作。