蒋厚祥
中水三立数据技术股份有限公司 安徽合肥 230031
摘要 将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统称为发电机同期并列操作。同期并列是发电机组并网发电非常重要的一个环节，本文主要介绍河口村水电站采用的西门子准同期系统以及主要功能特点；分析了同期系统的原理和准同期装置的参数整定。
关键词: 准同期系统; 并列操作; 待并侧电压
一、引言
同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。因此, 必须确保同期系统的正确性、可靠性, 提高机组的并网操作的质量。发电机组非同期并列时, 将产生很大的冲击电流和电磁转矩, 冲击电流将对发电机定子端部绕组产生强大的应力, 电磁转矩则对轴系统产生强大的扭应力, 轻则轴系扭振形成疲劳损耗, 缩短使用寿命, 重则大轴即时断裂。按扭振疲劳百分数考虑, 严重的非同期并列时, 每次疲劳损耗大于10% , 远超过发电机机端三相短路的疲劳损耗值,是最危险的单一冲击。
二、水电站准同期系统
准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足必要的同期条件后，使发电机和电网系统并网, 才能向电网输送有功和无功。四个必要的同期条件如下：
(1) 发电机电压相序与系统电压相序相同。
(2) 发电机电压与并列点系统电压基本相等。
(3) 发电机频率与系统的频率基本相等。
(4) 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同
自动准同期是利用自动准同期装置实现发电机按准同期条件并入系统的操作。当发电机电压或频率与系统电压或频率有偏差时，该装置发出调节脉冲，分别调节发电机的电压或频率，直到准同期条件基本满足时，自动准同期装置在适当的提前角度下（满足提前时间）自动发出合闸命令，使发电机平稳并网。
河口村水电站采用德国西门子公司的自动准同期并列系统（型号：7VE61）。对于自动准同期来说，7VE6x 同期装置在设计时考虑了最高的合闸安全，合闸命令由冗余判据产生。同期装置7VE61 采用“一个半通道”理念，即只有在同期检查判据满足的前提下才会开放导前时间判据；而同期装置7VE63 则采用“双通道”理念，即只有在导前时间判据和导前相角判据同时满足的情况下才会发出合闸命令。
三、7VE6同期装置基本原理
7VE6 系列装置是德国西门子SIPROT EC4系列中的多功能同期和并列装置, 主要用于发电机- 变压器组与电力系统的同期并列。装置共有两种同期模式: “同步并列”模式和“异步并列”模式。装置能自动检测这两种模式并能够在这两种模式之间自动进行切换。
在“同步并列”模式下, 频率差的采样是高精度的。如果在相当长的时间内频率差接近为零, 则说明系统几乎是同步了, 此时可以允许一个比较大的并列角度。这种模式也可用于两侧电源频率均不可调节的线路合环操作。
如果装置运行在“异步并列”模式下, 例如, 发电机的并网操作, 此时的情况是, 发电机的转速要根据电网的频率来调整, 同时发电机的电压也要根据系统电压调整。这种情况下, 只有在满足同期条件的情况下才能进行并列操作。
7VE6x 系列装置可根据系统的电压情况对发电机组自动发出升压/降压, 升频/降频的信号, 直至满足“异步并列”模式需要的待并电压条件。同时, 并列装置还可以设定断路器固有的操作时间,可使得合闸角更接近于零, 最大程度上减少合闸的冲击电流对系统的影响。
为了实现更可靠的并网操作, 7VE6x 系列装置中每一组的同期定值均可分别设置为: 单相检同期; 三相检同期; 1.5 通道( 并列功能+ 检同期，7VE61)和2 通道( 两组独立的并列功能, 7VE63) 。
而7VE63 采用的是2通道模式, 该模式主要用于可靠性要求更高的大型发电机的并网操作。两组独立的并列功能同时运行, 只有当两组并列功能都发出合闸命令时, 装置才发出并网合闸的命令。
四、西门子自动准同期装置的设置
4. 1 装置前面板设置
关于介绍同期装置7VE6x如何设置参数的资料比较少, 通过在河口村水电站的调试及试运行经验，把该装置的参数设置做一说明。
在装置的前面板上有功能菜单键、导航键、确认返回键及数字键，另外还有7个可自由定义的LED信号灯；在接口方面有一个用于就地连接PC端DIGSI调试软件的串口。通过装置的按键可以查看所有的设置参数，有些参数可以通过按键进行修改，但有些参数只能通过DIGSI调试软件修改，如下的参数不可通过按键修改：
代码 功能
（1）6120 断路器分合闸时间
（2）6121 电压平衡系数
（3）6124 系统侧电压（一次）
（4）6125 待并侧电压（一次）
（5）6126 二次电压
4. 2 软件参数设置
同期装置7VE6x的设置及调试需要采用西门子的DIGSI软件完成相应参数设置，首先在电脑中安装西门子DIGSI软件；之后通过USB连接电缆将同期装置与PC电脑连接，打开DIGSI软件进入装置配置菜单，在代码0161的同期功能组中将Disabled修改为：1.5 channel Synchronization；确认后，在同期菜单中进入同期功能组1，在弹出的对话框中有7个设置选项（如图1）。
（1）通用定值：设置同期装置是否投入、同期时间及二电压范围；
（2）系统电源参数：设备发电侧、待并侧的一次、二次电压、合闸断路器的合闸时间及合闸命令的脉冲宽度；
（3）并频并列：设置待并侧和系统侧的电压差和频率差；
（4）同期并列：设置同频并列的电压差和角度差；
（5）同期检查：设置同期检查的电压差、频率差及角度差；
（6）电压平衡：设置装置电压调节输出的脉冲宽度及电压调节幅度；
（7）频率平衡：设置装置频率调节输出的脉冲宽度及频率调节幅度；
设置完成后保存参数，将数据下载到装置中，在下载前需要输入保护密码，黙认密码是6个0，至此完成了参数的整定工作。
.png)
图1：同期装置7VE6x在DIGSI软件中的设置界面
五、结束语
将7VE6x 自动准同期装置与老式的手动准同期装置比较,自动准同期装置具有以下的优越性:
(1) 操作方便快捷、简单。操作人员只需在控制室操控操作而无需其他操作。
(2) 装置会根据实时的压差和频差自动调整同步电机的机端电压和转速，使其差值处于定值范围内。调试过程中可在装置的液晶屏上实时观察待并侧及系统侧的压差、频差及角差的变化；通过LED灯的点亮可判断同期条件是否满足。
(3) 通过软件对装置进行快速设置及下载，给调试工作带来及大的便捷，通过软件可查询装置的录波，了解同期过程各波形变化。
(4) 由于微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, 有力地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。
参考文献：
（1）西门子同期并列装置7VE6 使用手册
（2）DIGSI 4 保护测控装置配置软件使用手册
（3）戎维勇.西门子微机型准同期系统在燃机电厂的应用, 2009