專利名稱：交流同步發電機自動準同期并網裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種交流同步發電機與電網并網裝置，尤其涉及一種交流同步 發電機自動準同期并網裝置。
背景技術：
交流同步發電機與電網并網時，要求發電機的電壓、相序、頻率及相位都 應該與電網相同，這樣并網瞬間就不會對發電機產生沖擊。相序安裝接線時就 可以調整好，因此準同期并網主要控制兩電網電壓、頻率、相位相。實際應用 中，電壓、頻率僅作為同期限定條件，允許電壓差、頻率差在一定范圍內，確 保相位差為零。目前大、中型交流發電機準同期并網裝置主要有兩種，--種是 采用同步繼電器、同期表實踐同期，這種方式反應速度慢、誤差大，發電機并 網過程時間長且沖擊較大。另一種準同期裝置是采用集成電路或單片機實踐同 步，這種方式結構復雜，維修困難，可靠性較低。
發明力容
本發明目的在于克服現有技術上述缺陷，提供一種結構簡單、維修方便、 并網可靠的自動準同期裝置。
本發明技術方案如下由可編程序控制器PLC、模數轉換模塊、第一、第 二電壓變送器、第一、第二頻率變送器及相位差變送器組成。可編程序控制 器PLC五個輸出端分別與發電機調速、勵磁、合閘回路相連，可編程序控 制器PLC的擴展端口與模數轉換模塊相連；第一電壓變送器、第一頻率變 送器輸入端均與電網相連，輸出端與模數轉換模塊輸入端相連；第二電壓
變送器、第二頻率變送器輸入端與發電機網相連，輸出端與模數轉換模塊
輸入端相連；相位差變送器輸入端與電網、發電機網相連，輸出端與模數 轉換模塊輸入端相連。
本發明利用電壓變送器、頻率變送器檢測電網及發電機電壓、頻率；利用 相位差變送器檢測電網、發電機兩電源相位差。可編程序控制器PLC對電壓、 頻率、相位差進行運算比較處理，控制發電機勵磁、轉速，使電壓、頻率、相 位差達到準同期并網要求，實現準同期并網。本發明結構簡單、成本低廉、維 修方便、并網可靠，可廣泛適用于交流同步發電機與電網電源之間及交流同步 發電機組之間的并列運行。
圖l為本發明原理框圖；圖2為本發明實施例電氣原理圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明進行詳細說明。
本發明由可編程序控制器PLC 5、模數轉換模塊6、第一、第二電壓變送 器l、 2、第一、第二頻率變送器3、 4及相位差變送器7組成，可編程序控制 器PLC5五個輸出端分別與發電機調速、勵磁、合閘回路相連，可編程序 控制器PLC 5的擴展端口與模數轉換模塊6相連；第一電壓變送器1、第 一頻率變送器3輸入端均與電網相連，輸出端與模數轉換模塊6輸入端相 連；第二電壓變送器2、第二頻率變送器4輸入端與發電機網相連，輸出 端與模數轉換模塊6輸入端相連；相位差變送器7輸入端與電網、發電機 網相連，輸出端與模數轉換模塊6輸入端相連。
本發明的工作原理為
第一電壓變送器1采集電網電壓信號，第二電壓變送器2采集發電機電壓 信號，第一頻率變送器3采集電網電壓頻率信號，第二頻率變送器4采集發電 機電壓頻率信號，相位差變送器7采集電網、發電機兩電源電壓相位差信號， 均通過模數轉換模AD6轉換成數字信號，送入可編程序控制器PLC 5。可編程 序控制器PLC實現以下控制
1、 調節電壓、頻率
a、 PLC對電壓信號進行運算，當電網電壓高于發電機電壓時，發出勵磁加 信號，增加發電機勵磁；當電網電低于發電機電壓時，發出勵磁減信號，減小 發電機勵磁。自動調節到兩電網電壓差接近零。
b、 PLC對頻率信號進行運算，當電網電壓頻率大于發電機電壓頻率時，發 出轉速加速信號，提髙發電機轉速；當電網電壓頻率小于發電機電壓頻率時， 發出轉速減速信號，降低發電機轉速。自動調節到兩電網頻率差接近零。
兩種差值范圍可根據要求由程序設定。
2、 合閘
當電壓差、頻率差接近零，滿足準同期要求時，開始檢査相位，即捕捉相 位差等于零的時刻，并根據斷路器合閘回路動作時間及兩電網角頻率差計算出 理想導前角，當兩電網相位差與理想導前角一致時，PLC發出合閘信號，斷路 器合閘并網。斷路器輔助點返回到PLC輸入端，準同期裝置復位。
實施例1:
參見圖2，本實施例中可編程序控制器PLC 5選用FX2N-32MR、模數轉換 模塊AD 6選用FX2N-8AD，第一、第二電壓變送器1、 2均選用CE-VJ03A，第 一、第二頻率變送器3、 4均選用CE-F03、相位差變送器7選用SINEAXG537。 可編程序控制器、電壓變送器、頻率變送器、相位差變送器均采用交流220V 供電，模數轉換模塊利用可編程序控制器+24V電源供電。第一電壓變送器l、第一頻率變送器3的輸入端腳1、 2均分別接電網A、 B相，第二電壓變送器2、 第二頻率變送器4的輸入腳1、 2均分別接發電機網A、 B相。第一電壓變送器 1輸出端腳8、 9分別接模數轉換模塊AD 6的COM4、 V4+端腳，第二電壓變送 器2輸出端腳8、 9分別接模數轉換模塊AD6的C0M1、 Vl+端腳，第一頻率變 送器3輸出端腳8、 9分別接模數轉換模塊AD6的C0M3、 V3+端腳，第二頻率 變送器4輸出端腳8、 9分別接模數轉換模塊AD6的C0M2、 V2+端腳。可編程 序控制器PLC 5的Y1、 Y3、 Y5、 Y7、 Yll、 Y14、 Y17與220V交流電N端間跨 接有繼電器JC1、 JC2、 JC3、 JC4、指示燈HD1、 HD2，可編程序控制器PLC5輸 出端的C0M1、 COM2、 COM3、 COM4端均依次串聯保險絲RD2、 RD1后接220V交 流電L端，可編程序控制器PLC 5輸入端的C0M1與模數轉換模塊AD 6 的接地端腳相連，可編程序控制器PLC 5的24V電源端與模數轉換模塊AD 6 腳24+相連，可編程序控制器PLC5的X1、 X6與地間分別跨接的按鈕開關QA、 常閉觸點JC5-1。相位差變送器7的輸入端腳1、 2、 3、 4分別接電網A相、B 相及發電機A相、B相，相位差變送器7輸出端腳10、 ll分別接模數轉換模塊 AD 6的C0M5、 V5+，所有模塊的N、 L腳對應相并接。
本實施例的工作原理為第一電壓變送器l、第一頻率變送器3采集電網 AB相電壓、頻率信號，送入模數轉換模塊6第4、第3通道；電壓變送器2、 頻率變送器4采集發電機AB相電壓、頻率信號，送入模數轉換模塊6第1、第 2通道；相位差變送器7采集電網、發電機兩電源AB相電壓相位差信號，送入 模數轉換模塊6第5通道。模數轉換模塊6將輸入的電壓、頻率、相位差信號 轉換成標準數字信號，并傳入可編程序控制器PLC5，按下QA按鈕，PLC對數 字信號進行運算、比較。
當電網電壓高于發電機電壓時，PLCY1輸出，繼電器JC1動作，控制發電 機勵磁回路增加勵磁；當電網電壓低于發電機電壓時，PLC Y3輸出，繼電器 JC2動作，控制發電機勵磁回路減少勵磁，直到兩電網電壓差接近零，Y14輸 出，HD1燈亮，表示電壓滿足準同期并網要求，Yl、 Y3停止輸出。
當電網電壓頻率高于發電機電壓頻率時，PLC Y5輸出，繼電器JC3動作， 提高發電機轉速；當電網電壓頻率低于發電機電壓頻率時，PLCY7輸出，繼電 器JC4動作，降低發電機轉速，直到兩電網頻率差接近零，Y17輸出，HD2燈 亮，表示頻率滿足準同期要求，Y5、 Y6停止輸出。
當電壓、頻率都滿足準同期要求時，開始捕捉相位差等于零的時刻，同時 根據斷路器合閘回路動作時間及角頻率差計算理想導前角，當相位差與理想導 前角一致時，PLCY11輸出，繼電器JC5動作，控制合閘回路合閘，同時繼電 器JC5常閉觸點JC5-1返回到PLC輸入端X6， PLC復位，準備下一次合閘。
權利要求
1、一種交流同步發電機自動準同期并網裝置，其特征在于由可編程序控制器PLC(5)、模數轉換模塊(6)、第一、第二電壓變送器(1)、(2)、第一、第二頻率變送器(3)、(4)及相位差變送器(7)組成，可編程序控制器PLC(5)五個輸出端分別與發電機調速、勵磁、合閘回路相連，可編程序控制器PLC(5)的擴展端口與模數轉換模塊(6)相連；第一電壓變送器(1)、第一頻率變送器(3)輸入端均與電網相連，輸出端與模數轉換模塊(6)輸入端相連；第二電壓變送器(2)、第二頻率變送器(4)輸入端與發電機網相連，輸出端與模數轉換模塊(6)輸入端相連；相位差變送器(7)輸入端與電網、發電機網相連，輸出端與模數轉換模塊(6)輸入端相連。
2、 根據權利要求l所述的交流同步發電機自動準同期并網裝置，其特征在 于可編程序控制器PLC選用FX2N-32MR、模數轉換模塊AD選用FX2N-8AD， 第一、第二電壓變送器均選用CE-VJ03A，第一、第二頻率變送器 3均選用CE-F0，相位差變送器選用SINEAX G537。可編程序控制器、電壓變 送器、頻率變送器、相位差變送器均采用交流220V供電，模數轉換模塊利用 可編程序控制器+24V電源供電。
3、 根據權利要求2所述的交流同步發電機自動準同期并網裝置，其特征在 于第一電壓變送器(l)、第一頻率變送器(3)的輸入端腳(1、 2)均分別接電 網A、 B相，第二電壓變送器(2)、第二頻率變送器(4)的輸入腳(1、 2)均 分別接發電機網A、 B相；第一電壓變送器(l)輸出端腳(8、 9)分別接模數轉 換模塊AD(6)的(COM4、 V4+)端腳，第二電壓變送器(2)輸出端腳(8、 9) 分別接模數轉換模塊AD(6)的(C0M1、 Vl+)端腳，第一頻率變送器(3)輸出 端腳(8、 9)分別接模數轉換模塊AD(6)的(COM3、 V3+)端腳，第二頻率變 送器(4)輸出端腳(8、 9)分別接模數轉換模塊AD(6)的(COM2、 V2+)端腳。 可編程序控制器PLC(5)的(Yl、 Y3、 Y5、 Y7、 Yll、 Y14、 Y17)與220V交流電 N端間跨接有繼電器(JC1、 JC2、 JC3、 JC4)、指示燈(HD1、 HD2)，可編程序 控制器PLC(5)輸出端的(C0M1、 COM2、 COM3、 COM4)端均依次串聯保險絲(RD2、 RD1)后接220V交流電L端，可編程序控制器PLC(5)的輸入端的C0M1與模數 轉換模塊AD(6)的接地端腳相連，可編程序控制器PLC(5)的24V電源端與模數 轉換模塊AD(6)腳24+相連，可編程序控制器PLC(5)的(Xl、 X6)與地間分別 跨接的按鈕開關(QA)、常閉觸點(JC5-1);相位差變送器(7)的輸入端腳(1、分別接電網A相、B相及發電機A相、B相，相位差變送器(7)輸出 端腳(10、 11)分別接模數轉換模塊AD(6)的(C0M5、 V5+)，所有模塊的(N、 L)腳對應相并接。
全文摘要
本發明公開了一種交流同步發電機自動準同期并網裝置，由可編程序控制器PLC、模數轉換模塊、第一、第二電壓變送器、第一、第二頻率變送器及相位差變送器組成。可編程序控制器PLC五個輸出端分別與發電機調速、勵磁、合閘回路相連，可編程序控制器PLC的擴展端口與模數轉換模塊相連；第一電壓變送器、第一頻率變送器輸入端均與電網相連，第二電壓變送器、第二頻率變送器輸入端與發電機網相連，輸出端均與模數轉換模塊輸入端相連；相位差變送器輸入端與電網、發電機網相連，輸出端與模數轉換模塊輸入端相連。本發明結構簡單、成本低廉、維修方便、并網可靠，可廣泛適交流同步發電機與電網電源之間及交流同步發電機組之間的并列運行。
文檔編號H02J3/40GK101447680SQ20081013664
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者張秋才, 李正明 申請人:江西稀有稀土金屬鎢業集團有限公司