发电机并入电网时，若两侧电压的幅值、频率、相位不一致，合闸瞬间会产生较大的冲击电流。自动准同期装置先测出机组侧与系统侧这三个量的差值，再据差值决定调节方向与合闸时机。
两侧频率不相等时，ωs = ωG − ωsys 称为滑差角频率。两个正弦电压相减，所得差信号是一列被低频包络调制的等幅波：
断路器、合闸接触器、辅助继电器都有固有动作时间。装置须比同期点提前一个恒定的导前时间 tD 发出命令，使触头恰在 Δφ = 0 的瞬间闭合。
滑差周期与频率差的对应关系
准同期要求 Δf ≤ 0.1～0.25 Hz，对应 Ts ≥ 4～10 s。拖动上方滑块，可观察频率差对包络快慢的影响。
频率测量回路与电压、相位测量回路把两侧电量送入微型计算机；计算机完成数据处理后，向调速器、励磁调节器发调节信号，或在条件满足时驱动合闸回路。点击各模块可查看其作用。
装置以系统侧与机组侧的电压、频率为输入，经测量回路送入微型计算机：一方面把偏差转成调节信号（增速/减速 → 调速器，升压/降压 → 励磁调节器）；另一方面在 ΔU、Δf、Δφ 三条件同时满足时，按恒定导前时间 tD 提前发出合闸命令。人机接口用于整定参数与监视运行。
计算机内部的计数时钟频率远高于被测信号。以一个周期内计得的时钟个数表示周期 T，取其倒数即得频率 f。硬件链路为：滤波 → 整形 → 计数 → 微型计算机。
滤波环节滤除谐波与纹波，整形环节把正弦变为方波；方波每个上升沿触发一次中断，读一次计数器。
测周法的换算以计数频率的标称值为基准。若实际计数频率偏离标称的 1 MHz，而程序仍按标称值折算，测得的频率就要产生偏差：实际 fc 偏大时测得值偏小，实际 fc 偏小时测得值偏大。下表可逐点对照，两种典型情形的算式见例题。
Nc = 0.02 × 1.2M = 24000，仍用标称 1 MHz 计算：f = 1000000/24000 ≈ 41.7 Hz，偏小。
Nc = 0.02 × 0.8M = 16000，仍用标称 1 MHz 计算：f = 1000000/16000 ≈ 62.5 Hz，偏大。
C₀ 记上一次中断的计数值，C₁ 记本次中断的计数值；算完立即把 C₀ 更新为 C₁，为下一周期做准备。
中断即 CPU 暂停当前程序，转去执行中断服务程序，处理完再返回。关中断、开中断保证读数瞬间不被其他中断打断，确保计数准确。
电压测量所用的傅氏算法以傅里叶级数为理论基础。本节依次说明三件事：级数的形式、系数为何能被单独求出（三角函数系的正交性）、以及由连续积分向离散求和的过渡。
周期为 T 的波形 μ(t)，只要满足狄利克雷条件，即可分解为直流分量与各次谐波之和，基波角频率 ω = 2πf：
由辅助角公式，同频率的正弦项与余弦项可合并为一项带初相角的余弦：
因此求出 an、bn 之后，该次谐波的幅值与初相角即为：
图注：三条虚线为各次谐波分量，粗实线为按滑块幅值合成的波形。
函数系 {1, cosx, sinx, cos2x, sin2x, …} 在 [−π, π] 上具有正交性：其中任意两个不同的函数相乘后积分，结果均为 0。
作用：要求 an，只需将 μ(t) 乘以 cos nωt 再积分——其余各分量因正交而全部归零，只剩含 an 的一项，积分结果为 πan，系数即被单独提取出来。
不同频率 → 积分 = 0（正交）
图注：阴影为 f₁·f₂ 的乘积曲线，右侧数值是它在 [−π, π] 上的积分值。
由正交性，系数可写成积分（T = 2π/ω 为基波周期）：
微机不能做连续积分，改为每个周期均匀采样 N 点，以求和代替积分，μk 为第 k 个采样值：
傅里叶级数给出波形分解的形式，正交性给出系数的求法，微机则把积分换成求和。电压测量因此分为三步：采样、求系数、合成幅值与相位。下面按每周期 8 点采样，依次算一遍装置内部的运算过程。
电压、相位测量回路的硬件链路为：
锁存器的作用是让 uG、usys 在同一瞬间被保持，否则多路转换器"分时"送出的采样值会带上虚假相位差。
采样频率过高会加重计算负担，过低会丢信息。取 N = 8（每周期 8 点）兼顾精度与速度。
默认 A₁ = 57、φ₁ = −90°，即 μ(t) = 57·sinωt，与教材算例一致。改变上述设定，可观察算法对含谐波、含直流分量的波形是否仍然成立。
二次谐波同样被分离：实测 A₂ / φ₂ = 8.0 / 0.0°
设定 8 / 0°
同次谐波的 sin 项、cos 项系数 an、bn 由采样值累加得到，再合成幅值与相位——这就是装置测电压、测相位的全部计算。
图中蓝圈圆点为 8 个采样值 μ₁…μ₈（采样角 k·2π/8 = k·45°），右侧表格与上方实测结果随滑块实时更新。
Ur、fr 为额定电压、额定频率。整定范围：δU 取 5%～10% Ur，δf 取 0.2%～0.5% fr（约 0.1～0.25 Hz），δφ 取 10° 左右。条件不满足时发调节信号，满足时按 tD 提前合闸。
微机发"升压 / 降压"信号 → 励磁调节器，把 ΔU 压回阈值内。
微机发"增速 / 减速"信号 → 水轮机调速器，把 Δf 压回阈值内。
滤波整形得方波，上升沿触发中断，对周期 T 计数：f = fc/Nc。计数频率 fc 的准确度直接决定测频误差。
周期波形 = 各次正余弦谐波之和；靠正交性"异者为零、同者为 π"提取系数 an、bn；微机以每周期 N 点求和代替积分。
滤波→锁存→多路转换→A/D 采样 N = 8 点，算出 a₁、b₁，合成 A₁、φ₁；两侧结果相减即 ΔU、Δφ。
测量（测周法测 f，傅氏算法测 U、φ）→ 判定（ΔU、Δf、Δφ 是否越限）→ 调节（励磁调电压，调速器调频率）→ 再测量……直到三条件同时满足，按恒定导前时间 tD 发合闸命令。