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第一章 绪论........................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1课题的提出及研究意义............................................................................................ 1 1.2 同期系统的发展历程............................................................................................... 2 1.3同期功能原理............................................................................................................ 3 1.4同期功能的意义........................................................................................................ 3 1.5本文的主要工作........................................................................................................ 4 第二章 同期原理..................................................................................................................... 5
2.1电力系统并网的两种情况........................................................................................ 5 2.2同期并列具备的条件................................................................................................ 5 2.2.1发电厂（独立系统）并网 ............................................................................... 6 2.2.2开环点的合环操作 ........................................................................................... 7 2.3同期方式.................................................................................................................... 9 2.3.1准同期方式 ....................................................................................................... 9 2.3.2检同期方式 ..................................................................................................... 10 2.3.3检无压方式 ......................................................................................................11 2.4同期电压的接入...................................................................................................... 13 2.4.1发电厂同期电压的引入 ................................................................................. 13 2.4.2变电站变压器同期电压的引入..................................................................... 14 2.5继电保护重合闸所用的检同期功能介绍.............................................................. 15 2.5本章小结.................................................................................................................. 17 第三章 500kV变电站同期系统技术要求 ........................................................................... 18
3.1内蒙古500kV主网概况 ......................................................................................... 18 3.2 500kV变电站同期功能设计 .................................................................................. 18 3.2.1 总体要求 ...................................................................................................... 18 3.2.2 设计思路 ...................................................................................................... 22 3.3 500kV变电站同期点的确定 ............................................................................... 23 3.4 500KV变电站同期方式的选择 .......................................................................... 23 3.5 同期装置要求....................................................................................................... 24 3.6 同期装置电压的引入........................................................................................... 24 3.7 本章小结............................................................................................................... 25
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第四章 500kV变电站同期系统技术管理 ........................................................................... 26
4.1同期装置介绍.......................................................................................................... 26 4.1.1 CSI200E测控装置同期功能 ......................................................................... 27 4.1.2 AM1703测控装置同期功能 .......................................................................... 29 4.1.3 NSC681测控装置同期功能 .......................................................................... 30 4.1.4 NSD500测控装置同期功能 .......................................................................... 31 4.2 500kV变电站同期点的确定 ............................................................................... 33 4.3 同期方式选择 ....................................................................................................... 33 4.4 测控装置同期功能选择 ....................................................................................... 36 4.5 验收与传动 ........................................................................................................... 37 4.5.1 同期二次回路检查 ........................................................................................ 37 4.5.2 同期压板投退检查 ........................................................................................ 38 4.5.3 同期功能检验 ................................................................................................ 39 4.5.4 同期定值整定 ................................................................................................ 39 4.5.5 同期现场管理 ................................................................................................ 43 4.6 本章小结 ................................................................................................................. 44 第五章 同期系统发展前景................................................................................................... 45
5.1智能化同期装置具备的主要功能.......................................................................... 45 5.2 智能化同期装置实现同期功能的信息反馈......................................................... 46 5.3智能化同期装置同期过程通讯.............................................................................. 48 5.4本章小结.................................................................................................................. 48 第六章 结论........................................................................................................................... 49 参考文献................................................................................................................................. 50 发表的论文与参与科研成果................................................................................................. 52 致 谢..................................................................................................................................... 53
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第一章 绪 论
第一章 绪 论
1.1课题的提出及研究意义
2008年12月，国网公司（晋东南—南阳—荆门）1000kV特高压示范工程试运行，2010年内蒙古“三横四纵”500kV主网网架也已初步建成。高电压、分布参数、大电网的管理运营给电网的安全可靠运行带来了严峻的挑战，电网规模迅速扩大、运行工况日趋复杂、安全责任不断加重是当前电力行业安全生产面临的基本形势。特别是当电力系统发生特大事故可能导致电网解体为数个孤网，并使一些发电厂（独立电源）与电力系统断开联系，从而成为孤岛，因此如何迅速恢复孤网间的联网以及孤岛电厂的快速再并网，是电网安全运行必须考虑的问题。因此，枢纽变电站同期并列问题已成为电力系统必须解决的问题。
2007年某500kV变电站1号主变过激磁保护动作，1号主变三侧断路器动作跳闸，造成500kV、220kV系统独立运行。在恢复1号主变送电过程中由于运行人员对电网运行方式缺乏了解，用1号主变中压侧220kV断路器对两个独立系统并列时采用检同期而未采用准同期方式进行合闸，发生了电网非同期并列事故，造成500kV系统与220kV系统解列，由于当时冲击电流大，合闸瞬间电压降低较多，导致2条220kV线路跳闸。此次事故的发生，暴露出电力生产人员对电网运行方式缺乏了解，“大电网”意识淡薄，对系统同期概念不清晰，同时给我们也敲响了警钟，规范500kV变电站同期系统已经刻不容缓。
截止目前，内蒙古超高压供电局负责管辖内蒙古电网500kV变电站14座，分别为500kV丰泉、汗海、旗下营、永圣域、塔拉、灰腾梁、宁格尔、响沙湾、布日都、德岭山、河套、乌海、吉兰太、千里山变电站，变电容量15750MVA。随着内蒙古电力能源基地、“风电三峡”等电源建设的快速发展，风电、水力发电以及（自备）电厂等涉网单位设备大量接入500kV变电站，内蒙古500kV电网网络结构越来越复杂，500kV变电站在进行运行操作时存在与发电厂、孤立电网等非同期并列运行的可能。同时，为了保障电网在发生解列故障时能尽快、正确地恢复安全、稳定运行，尽快恢复送电，同期点的确定、同期方式的选择及同期装置的功能实现在500kV变电站同期系统管理中尤为重要。
为了规范同期系统管理，避免由于对电力系统、同期系统不了解等主管因素造成电力系统非同期并列事故的发生，内蒙古超高压供电局开展了长期不懈的同期系统治理工作。对500kV变电站采用测控装置同期功能开展了普查，梳理了测控装置同期功能电压二次接线、逻辑功能、整定值等方面的问题，规范
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第一章 绪 论
了同期系统检修、运行管理；同时针对同期系统存在的问题，专业人员有针对性的赴各测控装置厂家开展了现场调研，对北京四方公司CSI200E测控装置、北京伊林公司AI1703测控装置、南京中德公司NSC681测控装置和南瑞科技公司NS600测控装置进行了调查分析和功能试验。在此基础上，确定了500kV变电站同期方式与同期点，对同期系统功能进行了校验与验收，并下发了同期定值，通过这些对同期系统的研究及处理办法，进一步提高了设备健康运行水平，有效地保证了内蒙古500kV电网的安全稳定运行。
1.2同期系统的发展历程
同期装置通过对发电机和电网或两个电网的频率及电压幅值、电压相位进行比较，同期装置发并网令时是有个提前量的，并网条件满足时，同期装置发出断路器合闸令，使断路器动作合闸，从而使得发电机成功并网运行。当条件不满足时，同期装置会发出信息，使运行人员及时得到同期过程的状况，及时调节发电机系统，通过调节励磁电压大小，用调速器调节电压相位，使其与电网电压之间的相位关系和频率特性满足同期要求后，同期装置发出断路器合闸令使断路器动作合闸发电机就并上电网运行。
发电厂、变电站传统的同期操作一般采用同期指示装置，最简单的同期指示装置就是电网电压和发电机电压通过电压互感器（PT）降压，PT二次测接上灯泡装置，通过合适的接线，采用灯光熄灭法或者灯光旋转法来选择同期并网时机。这种同期操作依靠运行人员手动进行，要求操作人员要熟练操作，而且并网准确度不高，风险较大。目前，大多数电厂都是依靠同期装置来进行自动并网的。
随之产生了同期继电器，如用于发电机并网操作的TJJ同期继电器及用分立晶体管元件搭建硬件电路，对同期条件进行检测和处理的阿城继电器厂生产的ZZQ-3A、ZZQ-3B及许昌继电器厂生产的ZZQ-5型同期装置等，同期装置的出现，极大地提高了并网速度和可靠性，但由于模拟式同期装置用模拟电子元件组合而成，受现场条件影响存在参数漂移不稳定的问题。
目前微处理器、计算机等新技术的应用，微机式同期装置产生了，由于自动准同期装置操作方便、工作可靠，已广泛用于发电厂的同期系统中。发电厂在主控室、单元控制室安装同期装置以实现同期功能，在主控室、单元控制室装设带同步闭锁的手动准同期装置和自动准同期装置，具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能的同期装置已广泛应用于发电厂中，如深圳市智能设备开发有限公司生产的硬件及软件设计上改进的智能化SID-2C型同期装置。变电站在主控室一般安装同期装置，近几年综合自动化变电站的发展，推出的集测
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第一章 绪 论
量、保护、控制于一体的微机型测控装置，综合自动化变电站在断路器测控装置中实现同期功能，主要有北京四方公司生产的CSI200E测控装置、北京伊林公司生产的AI1703测控装置、南京中德公司生产的NSC681测控装置和南瑞科技公司生产的NS600测控装置、许继生产的FCK851测控装置及南瑞继保RCS9700测控装置等。
1.3同期功能原理
概括说来，同期系统就是取两个系统的电压向量，通过比较变化当中的两个系统频率及两个系统电压幅值、相角，而进行两个系统联接的过程。当两个系统以上电气量在满足电力系统规定要求的范围内时（不足以影响电力系统稳定运行）同期装置将进行同期操作，否则将发生非同期并列，影响电网、设备的安全稳定运行，甚至造成电力系统失步、解列。
此外，根据系统的运行情况，目前主要采用的同时方式有准同期、检同期、检无压方式，以上三种同期方式可以完全实现发电厂、变电站电气元件并入电力系统的的操作。
1.4同期功能的意义
根据电网运行方式及发电厂、变电站各间隔接入系统的运行情况分析，正确合理地选择同期功能，可以实现：
? 电力系统安全稳定运行。电力系统正常运行时，所有发电机都以同步转
速旋转，电力系统各点频率一致，节点电压和回路电流基本保持不变。当电力系统发生非同期并列或发电机非同期并入电力系统时，由于两个系统存在频率差及电压幅值差、相角差而致使在并列点产生很大的冲击，冲击电流增加，系统各点频率发生变化，而影响到电力系统的正常运行。同期并列充分考虑两个系统并列对电力系统冲击情况，提出了适应系统运行方式的准同期并列、检同期并列及检无压并列方式，有效地确保了电力系统安全运行。
? 迅速将发电机（独立系统）并入系统，最大限度的降低停电损失，保证
电网的快速恢复正常供电。电力系统一旦发生故障，必将导致发电机、小电网孤网运行，在较短的时间内迅速恢复系统供电，是电力系统一直在研究的课题，而正确、合理的应用同期装置就能够达到发电机（独立电网）的并网运行。
? 避免非同期并列，造成系统过电压或发电机电磁扭矩，影响设备及电力
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