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摘要：本文简要介绍了二滩水电站机组自动准同期装置的硬件回路、原理、参数等，重点介绍如何对自动准同期装置的参数进行优化，同时提出自动准同期装置的管理供同行参考。
关键词：同期装置，同期检查装置，并列，自动准同期
0 引言
二滩水电站位于四川省西南部的雅砻江下游，是川渝电网的主力电站，承担系统的调频、调峰、调压、断面潮流控制及事故备用任务，电站装机容量3300MW（6×550MW），六台机组采用发电机-变压器组单元接线接入500kV GIS开关站，机端设置出口断路器，机端电压18kV。电站建成于20世纪九十年代，经过多年的运行，电站在自动准同期参数整定过程中积累了一些经验供同行参考。
1 自动准同期装置配置
二滩水电站机组同期并列点设在机组出口断路器（GCB）处，GIS 500kV开关不作为机组同期并列点。电站机组及500kV GIS开关均安装有同期装置，本文只介绍机组自动准同期装置，电站每台机组均安装了ABB公司型号为SYNCHROTACT 4 VAR 1的同期装置和型号为SYNCHROTACT 4 VAR 12的同期检查装置，同期检查装置未带UNS 0982模板，不具备调节功能，仅作同期检查。自动准同期经同期装置和同期检查装置出口，手动同期可旁路同期装置，只经同期检查装置出口。
2 自动准同期装置原理
SYNCHROTACT 4型同期装置是ABB公司开发的数字型同期装置，可用于发电机同期或系统同步并列。机组开机到空载后自动或手动启动同期装置和同期检查装置，同期装置检查发电机和系统两侧电压差、相角差、滑差等参数是否满足要求，若不满足，则自动调节调速器转速、励磁电压使其满足同期装置同期条件，在考虑适当的同步时间后发出同期命令，经同期检查装置再次检查同期条件后使发电机安全并入系统。
SYNCHROTACT 4型同期装置主要由电压、频率测量单元，同期条件监视单元，同期命令发出单元三个基本功能单元组成，电压、频率测量单元引入待并系统两侧电压有效值U1，U2，以比较其电压差△U，滑差S和相角差α，在同期条件监视单元中将电压差△U，滑差s和相角差α与设定值△Umax，Smax，αmax进行比较，只有所有条件均同时满足时才允许同期合闸，同期命令发出单元根据滑差S和同期时间t ON计算出导前角αV，提前发出同期命令，便于断路器实现无冲击合闸。
SYNCHROTACT 4型同期装置同时还考虑一些辅助判据，如，U1或U2不得低于最小电压Umin值，发电机加速度不得大于最大滑差改变量dsmax值，发电机侧无电压并列时其电压不得大于死母线电压U0max，同期装置或同期检查装置自诊断不得报错等。
3 自动准同期装置参数
相关基本概念：U1指系统电压，U2指待并系统电压即发电机电压；f1指系统频率，f2指可调频率即发电机频率；滑差S=（f1- f2）/ f1×100%，S>0时发电机频率低于系统频率，即发电机欠同步，S<0时发电机频率高于系统频率，即发电机过同步；相角差α>0时发电机超前，α<0时发电机滞后。
同期装置、同期检查装置主要参数设置包括额定频率fn= 50Hz，电压差△Umax=1%，滑差±Smax=-0.4%～0.2%，相角差±αmax=-1Deg～5Deg，导前时间t ON=60ms，U1，U2最小电压Umin=80%，目标滑差s opt=-0.1%，最大死母线电压U0max=5%，最大滑差改变量dsmax=0.5%/S等。
同期装置还需设置调节参数，主要包括电压调整特性参数du/dt=1%/S，电压调整稳定时间ts U=10s，最小电压调整脉冲tp U=0.05s；频率调整特性参数ds/dt=0.5%/S，频率调整稳定时间ts f=10s，最小转速调整脉冲tp f=0.05s。
4 同期装置参数优化
（1）导前时间整定
导前时间是同期装置发出合闸命令到断路器实际合闸的总时间。主要包括监控现地控制屏内-K4继电器动作时间和GCB合闸时间。在同期过程中，当电压差、频率差、相角差满足同期条件且相角差为0时合闸，对系统的冲击最小，所以同期装置中设置的导前时间应与同期装置出口到实际合闸的时间一致，这样可以达到最理想的合闸效果。为准确整定导前时间，可利用同期装置TEST t ON功能对机组导前时间进行测试，即测试同期装置发出命令，断路器合闸后位置接点返回同期装置的总时间。二滩水电站机组同期装置和同期检查装置中导前时间整定为60ms，同期装置测得的导前时间与实际试验测得的导前时间和采用单元件即GCB合闸时间+K4继电器动作时间相加所得时间基本一致，说明该参数整定是合适的。
（2）同期装置调节参数整定
同期装置调节参数决定了同期装置调节调速器转速、励磁电压的性能好坏，直接影响发电机并列时间，应依据试验数据进行整定。二滩水电站在进行这些参数整定前利用同期装置TEST df/dt功能测试对调速器系统转速的调节性能，利用同期装置TEST du/dt功能测试对励磁系统电压的调节性能。随着励磁、调速系统改造，其调节性能有所改变，必须重新测试所有参数并重新整定，使同期装置达到最优调节性能，促使发电机快速安全地并网。
（3）为改善并网冲击优化同期参数
非同期并列主要分以下三种情况：
第一，电压不等情况下并网，并列瞬间将产生冲击电流，其大小与电压差成正比，当U2> U1时，发电机并列后立即带无功功率；当U2 第二，电压相位不一致情况下并网，并列瞬间将产生冲击电流，其大小与相角差有关，相角差越大，冲击电流越大。当相角差α>0时，发电机电压U2超前系统电压U1，发电机并入系统时立即带有功功率，对发电机有制动作用，有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位；当相角差α<0时，发电机电压U2滞后系统电压U1，发电机并入系统时立即从系统吸收有功功率，对发电机有加速作用，同样有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位。
第三，频率不等情况下并网，s>0时，发电机频率低于系统频率，并列后发电机将会吸收电网有功功率，发电机逆功率运行。S<0时，发电机频率差高于系统频率，并列后发电机将会发出有功功率。
二滩水电站地理位置较特殊，远离负荷中心，为优化自动准同期装置参数，尽量降低机组并网瞬间的冲击电流，防止并列瞬间出现逆功率现象，根据上述理论，将电站电压差△Umax整定为1%，滑差±Smax整定为-0.4%～0.2%，相角差±αmax整定为-1Deg～5Deg，使发电机并列瞬间冲击电流较小，且尽量发出有功功率。
5 结束语
水电站在枯水季节开停机较频繁，二滩水电站作为川渝电网主力调频电厂，每年开机约500次/年，将发电机快速、安全、平稳地并入电网具有重要的意义。二滩水电站经过近15年的运行，不断根据电网、电站设备的变化，优化自动准同期装置的参数，多次调整其定值，使机组同期并列更安全。
参考文献：
[1] 卓乐友，叶念国等 微机型自动准同步装置的设计和应用[M].北京：中国电力出版社，2002.
[2] 沙励 大型发电厂同期系统设计方案[J].电力自动化设备，2005，25（2）：68-72.
[3]彭晓涛，王少荣，程时杰 高性能微机自动准同期装置[J].电力系统自动化，2002，26（9）：75-77.
[4] 郭玉恒，徐学琴 发电机并网瞬间抢无功现象分析及定值整定策略 水电自动化与大坝监测 第35卷第3期 2011年6月20日
关键词：同期装置，同期检查装置，并列，自动准同期
0 引言
二滩水电站位于四川省西南部的雅砻江下游，是川渝电网的主力电站，承担系统的调频、调峰、调压、断面潮流控制及事故备用任务，电站装机容量3300MW（6×550MW），六台机组采用发电机-变压器组单元接线接入500kV GIS开关站，机端设置出口断路器，机端电压18kV。电站建成于20世纪九十年代，经过多年的运行，电站在自动准同期参数整定过程中积累了一些经验供同行参考。
1 自动准同期装置配置
二滩水电站机组同期并列点设在机组出口断路器（GCB）处，GIS 500kV开关不作为机组同期并列点。电站机组及500kV GIS开关均安装有同期装置，本文只介绍机组自动准同期装置，电站每台机组均安装了ABB公司型号为SYNCHROTACT 4 VAR 1的同期装置和型号为SYNCHROTACT 4 VAR 12的同期检查装置，同期检查装置未带UNS 0982模板，不具备调节功能，仅作同期检查。自动准同期经同期装置和同期检查装置出口，手动同期可旁路同期装置，只经同期检查装置出口。
2 自动准同期装置原理
SYNCHROTACT 4型同期装置是ABB公司开发的数字型同期装置，可用于发电机同期或系统同步并列。机组开机到空载后自动或手动启动同期装置和同期检查装置，同期装置检查发电机和系统两侧电压差、相角差、滑差等参数是否满足要求，若不满足，则自动调节调速器转速、励磁电压使其满足同期装置同期条件，在考虑适当的同步时间后发出同期命令，经同期检查装置再次检查同期条件后使发电机安全并入系统。
SYNCHROTACT 4型同期装置主要由电压、频率测量单元，同期条件监视单元，同期命令发出单元三个基本功能单元组成，电压、频率测量单元引入待并系统两侧电压有效值U1，U2，以比较其电压差△U，滑差S和相角差α，在同期条件监视单元中将电压差△U，滑差s和相角差α与设定值△Umax，Smax，αmax进行比较，只有所有条件均同时满足时才允许同期合闸，同期命令发出单元根据滑差S和同期时间t ON计算出导前角αV，提前发出同期命令，便于断路器实现无冲击合闸。
SYNCHROTACT 4型同期装置同时还考虑一些辅助判据，如，U1或U2不得低于最小电压Umin值，发电机加速度不得大于最大滑差改变量dsmax值，发电机侧无电压并列时其电压不得大于死母线电压U0max，同期装置或同期检查装置自诊断不得报错等。
3 自动准同期装置参数
相关基本概念：U1指系统电压，U2指待并系统电压即发电机电压；f1指系统频率，f2指可调频率即发电机频率；滑差S=（f1- f2）/ f1×100%，S>0时发电机频率低于系统频率，即发电机欠同步，S<0时发电机频率高于系统频率，即发电机过同步；相角差α>0时发电机超前，α<0时发电机滞后。
同期装置、同期检查装置主要参数设置包括额定频率fn= 50Hz，电压差△Umax=1%，滑差±Smax=-0.4%～0.2%，相角差±αmax=-1Deg～5Deg，导前时间t ON=60ms，U1，U2最小电压Umin=80%，目标滑差s opt=-0.1%，最大死母线电压U0max=5%，最大滑差改变量dsmax=0.5%/S等。
同期装置还需设置调节参数，主要包括电压调整特性参数du/dt=1%/S，电压调整稳定时间ts U=10s，最小电压调整脉冲tp U=0.05s；频率调整特性参数ds/dt=0.5%/S，频率调整稳定时间ts f=10s，最小转速调整脉冲tp f=0.05s。
4 同期装置参数优化
（1）导前时间整定
导前时间是同期装置发出合闸命令到断路器实际合闸的总时间。主要包括监控现地控制屏内-K4继电器动作时间和GCB合闸时间。在同期过程中，当电压差、频率差、相角差满足同期条件且相角差为0时合闸，对系统的冲击最小，所以同期装置中设置的导前时间应与同期装置出口到实际合闸的时间一致，这样可以达到最理想的合闸效果。为准确整定导前时间，可利用同期装置TEST t ON功能对机组导前时间进行测试，即测试同期装置发出命令，断路器合闸后位置接点返回同期装置的总时间。二滩水电站机组同期装置和同期检查装置中导前时间整定为60ms，同期装置测得的导前时间与实际试验测得的导前时间和采用单元件即GCB合闸时间+K4继电器动作时间相加所得时间基本一致，说明该参数整定是合适的。
（2）同期装置调节参数整定
同期装置调节参数决定了同期装置调节调速器转速、励磁电压的性能好坏，直接影响发电机并列时间，应依据试验数据进行整定。二滩水电站在进行这些参数整定前利用同期装置TEST df/dt功能测试对调速器系统转速的调节性能，利用同期装置TEST du/dt功能测试对励磁系统电压的调节性能。随着励磁、调速系统改造，其调节性能有所改变，必须重新测试所有参数并重新整定，使同期装置达到最优调节性能，促使发电机快速安全地并网。
（3）为改善并网冲击优化同期参数
非同期并列主要分以下三种情况：
第一，电压不等情况下并网，并列瞬间将产生冲击电流，其大小与电压差成正比，当U2> U1时，发电机并列后立即带无功功率；当U2
第三，频率不等情况下并网，s>0时，发电机频率低于系统频率，并列后发电机将会吸收电网有功功率，发电机逆功率运行。S<0时，发电机频率差高于系统频率，并列后发电机将会发出有功功率。
二滩水电站地理位置较特殊，远离负荷中心，为优化自动准同期装置参数，尽量降低机组并网瞬间的冲击电流，防止并列瞬间出现逆功率现象，根据上述理论，将电站电压差△Umax整定为1%，滑差±Smax整定为-0.4%～0.2%，相角差±αmax整定为-1Deg～5Deg，使发电机并列瞬间冲击电流较小，且尽量发出有功功率。
5 结束语
水电站在枯水季节开停机较频繁，二滩水电站作为川渝电网主力调频电厂，每年开机约500次/年，将发电机快速、安全、平稳地并入电网具有重要的意义。二滩水电站经过近15年的运行，不断根据电网、电站设备的变化，优化自动准同期装置的参数，多次调整其定值，使机组同期并列更安全。
参考文献：
[1] 卓乐友，叶念国等 微机型自动准同步装置的设计和应用[M].北京：中国电力出版社，2002.
[2] 沙励 大型发电厂同期系统设计方案[J].电力自动化设备，2005，25（2）：68-72.
[3]彭晓涛，王少荣，程时杰 高性能微机自动准同期装置[J].电力系统自动化，2002，26（9）：75-77.
[4] 郭玉恒，徐学琴 发电机并网瞬间抢无功现象分析及定值整定策略 水电自动化与大坝监测 第35卷第3期 2011年6月20日