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WOODWARD 9907-018

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WOODWARD 9907-018 是伍德沃德(Woodward)公司生产的一款高性能、可编程的同步/同期(Synchronizer)控制器。它专为发电机组(柴油机、燃气轮机等)与电网(母线)或其他发电机之间的自动并网操作而设计,通过精确测量和调整待并发电机的电压、频率和相角,使其与目标系统完全匹配,并在最佳瞬间发出合闸命令,实现平滑、无冲击的并网,是电站自动化控制系统中至关重要的“并网大脑”。

应用场景:

在一个大型工业园区的自备电厂控制室内,一台新建的燃气轮发电机组即将首次并入运行的10.5kV厂用母线。手动并网风险极高,任何微小的电压差、频率差或相位差都会在合闸瞬间产生巨大的冲击电流,损坏昂贵的发电机绕组,甚至引发电网震荡。此时,工程师信赖地启用了 WOODWARD 9907-018 同步控制器。它实时采集来自电网母线(作为参考)和待并发电机(作为控制对象)两端的电压互感器(PT)信号。9907-018 内部的精密算法高速计算着双方的电压幅值差、频率差和瞬时相位差,并通过其输出触点,向发电机调速器(调频)和自动电压调节器(AVR,调压)发出精确的微调指令。当所有参数进入预设的“同步死区”内,且相角差趋近于零的完美瞬间,控制器发出合闸命令。整个并网过程平稳、安静,机组无任何冲击地融入电网。9907-018 的价值,在于以自动化、高精度的方式,替代了依赖人工经验和运气的传统并网操作,彻底消除了并网风险,保障了设备和电网的安全。

核心参数速览:

主要参数
数值/说明
产品型号
9907-018
制造商
Woodward
产品类别
同步/同期控制器(自动并车装置)
输入信号
两路电压互感器(PT)输入:参考源(电网/母线)与待并源(发电机),典型额定值 120VAC 或 69VAC
测量精度
电压差:±0.5% 满量程; 频率差:±0.01 Hz; 相角差:±1°
同步条件
可设定电压差、频率差、相角差合闸闭锁定值(“同步死区”)及滑差率限制
控制输出
继电器触点输出:用于“升速/降速”(调速器)、“升压/降压”(AVR)及“合闸”命令
通信接口
支持模拟量输出(指示滑差、压差)及数字通信(如 Modbus RTU, 具体取决于硬件版本)
工作电源
典型 24/48/125/250 VDC 或 120/240 VAC, 宽范围可选
环境适应性
工业级宽温设计,高抗电磁干扰能力,适用于电站控制室或开关柜环境
配置方式
通过前面板按键与显示屏编程,或通过PC软件(如Toolkit)配置

技术原理与创新价值:

  • 创新点1:基于相位预测的自适应同期算法。 9907-018 的核心是其先进的同期算法。它不仅仅实时比较电压、频率和相角,更重要的是能够计算“滑差”(频率差)和“相角差变化率”,并预测未来时刻的相位关系。这使得控制器能够提前发出调速指令,使待并发电机以最佳的速率“追赶”或“等待”电网相位,并在相位重合点到来前的精确时间提前发出合闸命令,以补偿断路器固有的机械合闸时间,从而实现真正的“零相角差”并网,将电气和机械冲击降至最低。
  • 创新点2:多重安全闭锁与可编程逻辑。 为确保绝对安全,9907-018 内置了严密的逻辑闭锁。只有在电压差、频率差均在设定的“死区”允许范围内,且滑差率(追赶速率)不超过安全限值时,控制器才会“允许”同步过程继续进行。此外,它还可以编程实现“同频检测”(检查双方是否已稳定在同一频率)、“反同期闭锁”(防止反向并网)等高级功能。这些多重保护逻辑共同构成了防止误并网的坚固防线。
  • 创新点3:灵活的应用适配性与诊断功能。 该控制器适用于多种并网场景:发电机对无限大电网(“单机并网”)、多台发电机之间的并联(“多机并车”),甚至可以作为“快速母线同步”装置使用。其丰富的可调参数(如死区大小、调节速率、合闸提前时间)允许工程师针对不同机组特性(如燃气轮机响应快、柴油机响应慢)和断路器类型进行精细优化。前面板清晰的显示屏和状态指示灯,配合内置的事件记录器,为调试和故障诊断提供了强大工具。

应用案例与行业价值:

在某海上石油平台的电站扩容项目中,需要将一台新的16MW柴油发电机组并入已有三台机组运行的孤岛电网。孤岛电网容量相对较小,新机组并入时的任何扰动都可能引起全网频率和电压的剧烈波动,导致运行机组跳闸。
应用流程: 系统集成商采用了 WOODWARD 9907-018 作为核心同步控制器。工程师利用其PC软件,根据平台电网的特性和新柴油机的动态响应,精细设定了非常严格的同步条件(压差<1%,频差<0.05Hz)和较为平缓的调节速率。
带来的改进: 在并网测试时,9907-018 平稳地引导新机组缓慢接近运行电网的参数。其相位预测功能完美补偿了平台主断路器约80毫秒的合闸时间。合闸瞬间,电网频率和电压的波动几乎不可察觉,所有在线机组运行稳定。平台电气总监表示:“这次并网平稳得‘令人失望’,因为什么都没有发生——而这正是我们追求的最佳结果。9907-018 的精确控制让我们对在脆弱孤岛电网上的并网操作充满了信心。”

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相关产品组合方案:

  1. Woodward 调速器 (如 2301A, PRO-DIGITAL): 接收 9907-018 发出的“升速/降速”信号,调节原动机(柴油机/燃气轮机)转速,控制发电机频率。
  2. Woodward 自动电压调节器AVR (如 SPM-D, DPG): 接收 9907-018 发出的“升压/降压”信号,调节发电机励磁,控制输出电压幅值。
  3. Woodward 电站控制管理器 (如 EGCP-3, EasyGen): 更高层的控制系统,可以集成 9907-018 的同步功能,实现整个电站(多台机组、负载分配、母线联络)的自动控制。
  4. Woodward 保护继电器 (如 PRO-TECH): 为发电机和电网提供过流、过压、差动等电气保护,与 9907-018 的同期控制功能协同,构成“控制”与“保护”的双重保障。
  5. 电压互感器 (PT) 与信号调理模块:9907-018 提供精确、隔离的电压测量信号,是同步精度的基础。
  6. 中压断路器及合闸线圈: 执行 9907-018 最终发出的合闸命令,其机械特性(合闸时间)是控制器“合闸提前时间”参数设置的关键依据。
  7. Woodward Toolkit 或 DSLC 调试软件: 用于对 9907-018 及其他伍德沃德设备进行参数配置、实时监控和数据分析。

安装维护与全周期支持:

WOODWARD 9907-018 通常安装在电站控制柜或开关柜内。安装时需特别注意其电压输入信号(来自PT)的相位和极性必须正确,否则会导致同步逻辑错误。电源和输出继电器接线应严格按照图纸执行。初次上电后,需通过前面板或PC软件进行参数设置,包括PT变比、系统额定电压/频率、同步死区、调节增益及合闸提前时间等,这些设置必须根据实际发电机、断路器和电网特性进行精确整定。日常维护主要是定期检查接线紧固性,并利用控制器的自检和事件记录功能验证其健康状况。


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