專利名稱：交流同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并網(wǎng)裝置，尤其涉及一種交流 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置。
背景技術(shù)：
交流同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，要求發(fā)電機(jī)的電壓、相序、頻率及相位都 應(yīng)該與電網(wǎng)相同，這樣并網(wǎng)瞬間就不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊。相序安裝接線時(shí)就 可以調(diào)整好，因此準(zhǔn)同期并網(wǎng)主要控制兩電網(wǎng)電壓、頻率、相位相。實(shí)際應(yīng)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(nèi)，確 保相位差為零。目前大、中型交流發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置主要有兩種， 一種是 采用同步繼電器、同期表實(shí)踐同期，這種方式反應(yīng)速度慢、誤差大，發(fā)電機(jī)并 網(wǎng)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)且沖擊較大。另一種準(zhǔn)同期裝置是采用集成電路或單片機(jī)實(shí)踐同 步，這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難，可靠性較低。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修 方便、并網(wǎng)可靠的自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下由可編程序控制器PLC、模數(shù)轉(zhuǎn)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(gè)輸出端分別與發(fā)電機(jī)調(diào)速、勵(lì)磁、合閘回路相連，可編程序
控制器PLC的擴(kuò)展端口與模數(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊輸入端相連；相位差變送器輸入端與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入端相連。
本實(shí)用新型利用電壓變送器、頻率變送器檢測(cè)電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)電壓、頻率； 利用相位差變送器檢測(cè)電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)兩電源相位差?？删幊绦蚩刂破鱌LC對(duì)電 壓、頻率、相位差進(jìn)行運(yùn)算比較處理，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、轉(zhuǎn)速，使電壓、頻率、 相位差達(dá)到準(zhǔn)同期并網(wǎng)要求，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同期并網(wǎng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 廉、維修方便、并網(wǎng)可靠，可廣泛適用于交流同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電源之間及交 流同步發(fā)電機(jī)組之間的并列運(yùn)行。

圖l為本實(shí)用新型原理框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電氣原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)用新型由可編程序控制器PLC 5、模數(shù)轉(zhuǎn)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(gè)輸出端分別與發(fā)電機(jī)調(diào)速、勵(lì)磁、合閘回路相連，可編 程序控制器PLC 5的擴(kuò)展端口與模數(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸 出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6輸入端相連；相位差變送器7輸入端與電網(wǎng)、發(fā)電 機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6輸入端相連。
本實(shí)用新型的工作原理為
第一電壓變送器1采集電網(wǎng)電壓信號(hào)，第二電壓變送器2采集發(fā)電機(jī)電壓 信號(hào)，第一頻率變送器3采集電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)，第二頻率變送器4采集發(fā)電 機(jī)電壓頻率信號(hào)，相位差變送器7采集電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)兩電源電壓相位差信號(hào)， 均通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模AD6轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入可編程序控制器PLC 5。可編程 序控制器PLC實(shí)現(xiàn)以下控制
1、調(diào)節(jié)電壓、頻率
a、 PLC對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于發(fā)電機(jī)電壓時(shí)，發(fā)出勵(lì)磁加 信號(hào)，增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；當(dāng)電網(wǎng)電低于發(fā)電機(jī)電壓時(shí)，發(fā)出勵(lì)磁減信號(hào)，減小 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。自動(dòng)調(diào)節(jié)到兩電網(wǎng)電壓差接近零。
b、 PLC對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)電網(wǎng)電壓頻率大于發(fā)電機(jī)電壓頻率時(shí)，發(fā) 出轉(zhuǎn)速加速信號(hào)，提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)電網(wǎng)電壓頻率小于發(fā)電機(jī)電壓頻率時(shí)， 發(fā)出轉(zhuǎn)速減速信號(hào)，降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。自動(dòng)調(diào)節(jié)到兩電網(wǎng)頻率差接近零。
兩種差值范圍可根據(jù)要求由程序設(shè)定。 2 、合閘
當(dāng)電壓差、頻率差接近零，滿足準(zhǔn)同期要求時(shí)，開(kāi)始檢査相位，即捕捉相 位差等于零的時(shí)刻，并根據(jù)斷路器合閘回路動(dòng)作時(shí)間及兩電網(wǎng)角頻率差計(jì)算出 理想導(dǎo)前角，當(dāng)兩電網(wǎng)相位差與理想導(dǎo)前角一致時(shí)，PLC發(fā)出合閘信號(hào)，斷路 器合閘并網(wǎng)。斷路器輔助點(diǎn)返回到PLC輸入端，準(zhǔn)同期裝置復(fù)位。
實(shí)施例h
參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例中可編程序控制器PLC 5選用FX2N-32MR、模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)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(fā)電機(jī)網(wǎng)A、 B相。第一電壓變送器 l輸出端腳8、 9分別接模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換模塊AD6的COM2、 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PLC 5輸 出端的C0M1、 COM2、 COM3、 COM4端均依次串聯(lián)保險(xiǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(kāi)關(guān)QA、 常閉觸點(diǎn)JC5-1。相位差變送器7的輸入端腳1、 2、 3、 4分別接電網(wǎng)A相、B 相及發(fā)電機(jī)A相、B相，相位差變送器7輸出端腳10、 ll分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 AD 6的C0M5、 V5+，所有模塊的N、 L腳對(duì)應(yīng)相并接。
本實(shí)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(wǎng) AB相電壓、頻率信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)電機(jī)AB相電壓、頻率信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6第1、第 2通道；相位差變送器7采集電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)兩電源AB相電壓相位差信號(hào)，送入 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6第5通道。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊6將輸入的電壓、頻率、相位差信號(hào) 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，并傳入可編程序控制器PLC5，按下QA按鈕，PLC對(duì)數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、比較。
當(dāng)電網(wǎng)電壓高于發(fā)電機(jī)電壓時(shí)，PLCY1輸出，繼電器JC1動(dòng)作，控制發(fā)電 機(jī)勵(lì)磁回路增加勵(lì)磁；當(dāng)電網(wǎng)電壓低于發(fā)電機(jī)電壓時(shí)，PLC Y3輸出，繼電器 JC2動(dòng)作，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路減少勵(lì)磁，直到兩電網(wǎng)電壓差接近零，Y14輸 出，HD1燈亮，表示電壓滿足準(zhǔn)同期并網(wǎng)要求，Yl、 Y3停止輸出。
當(dāng)電網(wǎng)電壓頻率高于發(fā)電機(jī)電壓頻率時(shí)，PLC Y5輸出，繼電器JC3動(dòng)作， 提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)電網(wǎng)電壓頻率低于發(fā)電機(jī)電壓頻率時(shí)，PLCY7輸出，繼電 器JC4動(dòng)作，降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，直到兩電網(wǎng)頻率差接近零，Y17輸出，HD2燈 亮，表示頻率滿足準(zhǔn)同期要求，Y5、 Y6停止輸出。
當(dāng)電壓、頻率都滿足準(zhǔn)同期要求時(shí)，開(kāi)始捕捉相位差等于零的時(shí)刻，同時(shí) 根據(jù)斷路器合閘回路動(dòng)作時(shí)間及角頻率差計(jì)算理想導(dǎo)前角，當(dāng)相位差與理想導(dǎo) 前角一致時(shí)，PLCY11輸出，繼電器JC5動(dòng)作，控制合閘回路合閘，同時(shí)繼電 器JC5常閉觸點(diǎn)JC5-1返回到PLC輸入端X6， PLC復(fù)位，準(zhǔn)備下一次合閘。
權(quán)利要求1、一種交流同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置，其特征在于由可編程序控制器PLC(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)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(gè)輸出端分別與發(fā)電機(jī)調(diào)速、勵(lì)磁、合閘回路相連，可編程序控制器PLC(5)的擴(kuò)展端口與模數(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(6)輸入端相連；相位差變送器(7)輸入端與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(6)輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的交流同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)裝置，其特征在 于可編程序控制器PLC選用FX2N-32MR、模數(shù)轉(zhuǎn)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?？删幊绦蚩刂破鳌㈦妷鹤?送器、頻率變送器、相位差變送器均采用交流220V供電，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊利用 可編程序控制器+24V電源供電。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)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(wǎng)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(fā)電機(jī)網(wǎng)A、 B相；第一電壓變送器(l)輸出端腳(8、 9)分別接模數(shù)轉(zhuǎn) 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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)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(lián)保險(xiǎn)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(shù) 轉(zhuǎn)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(shù) 轉(zhuǎn)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(kāi)關(guān)(QA)、常閉觸點(diǎn)(JC5-1);相位差變送器(7)的輸入端腳(1、(2、 3、 4)分別接電網(wǎng)A相、B相及發(fā)電機(jī)A相、B相，相位差變送器(7)輸出 端腳(10、 11)分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊AD (6)的(C0M5、 V5+)，所有模塊的(N、 L)腳對(duì)應(yīng)相并接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種交流同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)期同并網(wǎng)裝置，由可編程序控制器PLC、模數(shù)轉(zhuǎn)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(gè)輸出端分別與發(fā)電機(jī)調(diào)速、勵(lì)磁、合閘回路相連，可編程序控制器PLC的擴(kuò)展端口與模數(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)相連，第二電壓變送器、第二頻率變送器輸入端與發(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端均與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入端相連；相位差變送器輸入端與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)網(wǎng)相連，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入端相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修方便、并網(wǎng)可靠，可廣泛適交流同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電源之間及交流同步發(fā)電機(jī)組之間的并列運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/42GK201323458SQ200820199718
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者張秋才, 李正明 申請(qǐng)人:江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司