模拟式同期装置存在的主要问题是什么

【专家解说】：摘要：针对当前国内大中型发电厂自动准同期装置的运行情况及存在的问题进行了分析，介绍了SID-2X型自动选线器和SID-2CM微机型自动准同期装置工作原理，并对如何应用新技术、新设备的方法进行了探讨。
关键词：自动准同期装置 发电机 系统 断路器 并网 DCS 应用
1 概述
从国内目前电力系统来看，不同大小容量、不同类型的发电机组要并网发电，一般主要通过以下两种方式：自同步方式和准同步方式。
1.1、采用自同步方式的发电机组，应符合定子绕组的绝缘及端部固定情况良好、端部接头无不良现象，自同步并列时，定子超瞬变电流的周期分量不超过允许值的要求。在系统故障情况下，水轮发电机组可采用自同步方式，100MW以下的汽轮发电机组也可采用自同步方式。
1.2、在正常情况下，同步发电机组的并列应采用准同步方式。
为此，电力系统明文规定，在发电厂中，对单机容量在6 MW以上的发电厂，应装设自动准同步装置和带相位闭锁的手动准同步装置。
在九十年代及以前，除了当时全套引进国外设备的发电机组外，国内各发电厂基本上都是使用电磁型继电器、晶体管元器件或小规模集成电路构成的ZZQ系列自动准同步装置。
但随着全世界范围内计算机技术的飞速发展，作为技术、经济高度密集型的发电厂，其自动控制技术及其产品开发已是日新月异、层出不穷，尤其是自动准同期装置，微机化、智能化产品也是型式多样。
2 旧同期设备存在的主要问题
由于投产比较早的国产发电机组，绝大多数都是采用国产的自动准同期装置，它们都普遍存在以下不足之处：
2.1、如果过大的相角差并网，使发电机组的定子转子绕组、轴瓦、联轴器等过大的振动而受到严重的累积机械损伤，或诱发发电机组转子大轴系统扭振，使发电机组正常的运行寿命大大缩短是有可能的。
2.2、为追求理想的同期合闸点，对电压差、频率差过分精细的调节，不但会消耗大量的时间，而且会带来较大的因维持发电机组空转而造成的能耗浪费。
2.3、在同频合环操作过程中，如发电机倒厂用电等操作，如果不考虑功角、压差的因数，有可能造成系统继电保护误动作，甚至造成系统振荡。
2.4、更为严重的是，由于集中控制的需要和节省投资，过去往往设计成多台不同类型的断路器、几台发电机组共用一组同期小母线和一套准同期装置，不可避免地共用了一套准同期并网定值。由于不同类型的断路器合闸性能差异性很大，如合闸速度的不同，不同电压等级的电压互感器二次同期比较的幅值和相位也有所不同，直接导致合闸导前时间的不同，在唯一的导前时间定值下，从而不可避免地会出现合闸脉冲的不准确性。
2.5、服役时间长，元器件老化严重，用户维护调试困难，产品质量难以保持。
2.6、电力系统自动控制系统发展迅速，非智能型的自动准同期装置无法满足现代化电力工业发展的要求。
3 微机型自动准同期装置的应用
综观大江南北，无论是单机容量30万KW、60万KW及以上的大型发电厂，还是单机容量几万KW、几千KW的小型电厂，无论是水电厂还是火电厂，不管是新机投产还是旧机改造，都不遗余力地选用微机型自动准同期装置，由于它们的先进性、高可靠性、高精度且高速度、智能化且维护使用方便，得到发电行业的广泛应用。下面仅以在发电厂使用最为广泛的SID-2CM型自动准同期装置和SID-2X型自动选线器为例，重点介绍在发电厂DCS系统普遍采用的今天，如何设计、运用微机型自动准同期装置，以达到提高整套机组自动化运行水平的目的。
3.1 SID-2CM装置主要功能：
3.1.1、SID-2CM有8个通道可供1~8台、条发电机或线路并网复用，可适应不同类型的断路器进行并列操作，并具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能。
3.1.2 、设置参数有：断路器合闸时间、允许压差、过电压保护值、允许频差、均频控制系数、均压控制系数、允许功角、并列点两侧PT二次电压实际额定值、系统侧PT转角、同频调速脉宽、并列点两侧低压闭锁值、单侧无压合闸、同步表、开入确认单侧无压操作等。
3.1.3、控制器在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，根据实测DEH和AVR控制特性所确定的均频及均压控制系数，对机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网。
3.1.4、控制器在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值将立即实施并网操作，否则就进入等待状态，并发出信号。控制器具备自动识别差频或同频并网功能。
3.1.5、发电机并网过程中出现同频时，控制器将自动给出加速控制命令，与DEH共同作用，消除同频状态。控制器与DEH共同作用，可确保不出现逆功率并网，亦可实施并列点单侧无压合闸、双侧无压合闸等功能。
3.1.6、控制器完成并网操作后将自动显示断路器合闸回路实测时间，及每个通道保留最近的8次实侧值，以供校核断路器合闸时间整定值的精确性。同频并网因不需要合闸时间参数，故同频并网时控制器不测量断路器合闸时间。
3.1.7、控制器提供与上位机的通讯接口（RS-232、RS-485），也可以通过硬接线的方式与DCS系统接口，以完全满足将自动准同期装置纳入DCS系统的需要。
3.1.8、控制器输出的调速及调压继电器为小型电磁继电器，可直接驱动DEH和AVR系统进行自动调频和调压，省去外加中间继电器。
3.2 SID-2X装置主要功能：
3.2.1、SID-2X最多具有8（或12）个多路开关模块通道对8（或12）个并列点的同期信号进行切换。
3.2.2、接受由DCS或经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的某路开关进行选线操作，且有RS-485接口。
3.2.3、接受由DCS发来的点动开关信号控制指定的某路开关进行选线操作。
3.2.4、在并网过程中，如遇到紧急事件，选线器可接受由DCS发来的紧急中止同期命令执行紧急中止同期操作。
3.2.5、在选线器上有8（或12）个指示灯指示被选中的多路开关通道号，选线器具有闭锁重选功能，确保每次只选通一路多路开关。选线器可提供切换后的同期电压作为手动同步的同期表使用，并有接口与手动的调压、调速和合闸按钮相连。
3.2.6、选线器的CPU模块故障时，可在选线器面板上手动操作8（或12）个带"唯一性"闭锁钥匙的开关进行人工选线操作。