BACK-TO-BACK START · OPERATION SEQUENCE
① 准备与压水
两台机组充气压水、机械制动退出；启动母联合闸，形成电气轴。
01准备压水
02建压投励
03异步牵入
04同步升速
05同期并网
06解列完成
实时电压 / 频率 / 相序拖动过程 · 电气量监视
波形按同步电机原理生成，电压为标幺值（1.00 pu = 额定）
启动母线三相电压
当前 0.16 s 时间窗 · uA / uB / uC
0.00 pu · 0.0 Hz
启动母线电压与频率
拖动全过程 · 解列后母线失电
V/f —
两机转速与转差
异步牵入 → 同步锁定
Δn 0.00%
相序与转向一致性检查
两机相量同向旋转 · A-B-C 正序
待建压
背靠背过程自检 实时判据
·
转向 / 相序等待拖动机建立转速
·
同步约束等待建压与投励
·
电压 / 频率V/f 尚未建立
·
并网条件等待同期窗口
背靠背启动 · 电压与转矩要点
- 电气轴：两台定子经启动母线相连，拖动机建压后，被拖机才获得电磁转矩；不是先转后送电。
- 异步牵入：低频阶段允许小转差，靠阻尼绕组产生异步转矩；牵入后两机电磁同步，Δn ≈ 0。
- 转向判据：两机相序均为 A-B-C 正序，从同一视窗看应同向旋转；若一相反接，转向/相序判据立即报警。
- 电压建立：被拖机端电压随母线频率按 V/f 上升；并网前再微调拖动机励磁，使 ΔU、Δf、Δφ 满足同期条件。
STATIC FREQUENCY CONVERTER · START-UP SEQUENCE
① 准备与压水
输入断路器合闸，机组励磁投入，转轮室压水减小启动阻力。
01准备压水
02建压建流
03低频建流
04升频拖动
05同期并网
06SFC 退出
实时电压波形与 V/f 轨迹电网侧 → 直流侧 → 机端
六脉冲阶梯波按负载换相 SFC 等效绘制，电压为标幺值
电网侧三相电压
恒定 50 Hz · 输入断路器后
0.00 pu · 0.0 Hz
直流环节电压 VDC
整流充电 · 六脉冲纹波
0.00 pu · 纹波 —
SFC 输出线电压（六脉冲）
阶梯波 + 基波 · 当前 0.06 s 时间窗
0.00 pu · 0.0 Hz
电压—频率轨迹（恒 V/f）
U 随 f 建立 · ±5% 允许带
V/f —
SFC 启动过程自检 实时判据
·
转向 / 相序等待 SFC 建流
·
恒 V/f 控制等待输出电压建立
·
直流电压 / 纹波等待整流器充电
·
同期并网等待同期窗口
SFC 启动 · 电压与频率要点
- 两级变换：电网 50 Hz → 整流为直流 → 逆变为 0→50 Hz 可变频交流。
- 恒 V/f：电压随频率成比例上升，维持磁通恒定；图中轨迹应落在 ±5% 允许带内。
- 六脉冲电压：阶梯波含谐波，但电机定子电感使电流接近正弦，转矩平稳。
- 并网后：机组 GCB 合闸，SFC 输出断路器分闸退出，机组由电网供电转抽水工况。
两种启动方式 · 电气量对比
| 对比项 | 背靠背启动 | SFC 静止变频启动 |
|---|---|---|
| 启动电源 | 站内另一台机组作发电机，经启动母线形成“电气轴” | 电网 + 静止变频器（整流 → 直流 → 逆变） |
| 能量路径 | 上水库水能 → 拖动机水轮机 → 发电机 → 启动母线 → 被拖机电动机 | 电网电能 → 整流 → 直流环节 → 逆变 → 被拖机定子 |
| 电压建立 | 拖动机建压；被拖机端电压随母线频率上升，并网前微调励磁 | SFC 输出电压按 V/f 给定上升；直流环节先充电 |
| 频率变化 | 由拖动机转速决定，约 0→50 Hz；低频段存在异步牵入 | 逆变器直接调频，0→50 Hz 可控 |
| 启动转矩 | 拖动机水轮机提供，经电磁轴传递；受两机协调影响 | 逆变器按 V/f 提供，转矩平稳、响应快 |
| 转向 / 相序 | 两机必须同为 A-B-C 正序 → 同向旋转；反接会造成失步/大电流 | SFC 输出相序固定；首次投运需核对转向 |
| 并网 | 被拖机达同步转速，检查 ΔU、Δf、Δφ 后 GCB 合闸；拖动机解列 | 达同步转速后同期并网，SFC 输出断路器退出 |
| 是否耗水 | 是（拖动机水轮机进水） | 否（转轮室压水） |
| 黑启动 | 不依赖外部电网，可用于黑启动 | 依赖电网，黑启动场景受限 |
| 设备投资 / 占地 | 低，利用既有机组；但占用一台机组 | 高，需 SFC、启动母线及配套设备 |
| 典型用途 | 黑启动、SFC 故障备用、少量启动 | 常规抽水工况启动，可一拖多台机组 |
两者共同目标：把同步电机从静止拖到同步转速，再同期并网。区别在于“变频电源”来自另一台机组，还是来自电力电子变频器。
原动画自检与修正记录 本次增强
检查结论：原版两台机组的旋转方向画法本身一致（均为顺时针），没有发现“一台反转”的错误；但原版没有相序/转向判据，且存在“被拖机先转、母线电流后到”和“同步升速段两机转速相差 15%”两处时序/物理关系错误。下文逐项修正。
| 检查项 | 原动画现象 | 问题 | 本次修正 |
|---|---|---|---|
| 被拖机启动条件 | 原版 被拖机先转，母线电流后到（t=6.5 s） | 没有电磁转矩却先转动，能量链不成立 | 已修正 先合母联、投励、拖动机建压，再建立电磁转矩；被拖机转速由电磁轴带动。 |
| 两机转速关系 | 原版 “同步升速”段 A=25%、B=10% | 标称同步却相差 15%，同步电机不可能长期如此 | 已修正 增加“异步牵入”短过程，转差由大到小；牵入后 Δn≈0，再同步升速。 |
| 转向 / 相序 | 原版 只有旋转，无方向/相序判据 | 无法判断两机是否同向，反接也看不出来 | 已修正 增加双机顺时针箭头、ABC 正序标签、相量图与实时“转向/相序一致”判据。 |
| 并网后拖动机 | 原版 并网后仍连母线并直接降速 | 未体现拖动机解列、关导叶，电气关系不清 | 已修正 并网后先断开启动母联、关导叶、减出力，再显示拖动机停机。 |
| 电压可视化 | 原版 只有数字，无电压波形 | 看不到建压、V/f、三相电压和相序 | 已增加 母线三相电压、电压/频率趋势、V/f、相量图、同期 ΔU/Δf/Δφ。 |
| SFC 电压可视化 | 原版 只有 0→50 Hz 频率线 | 看不到电网电压、直流环节和输出电压 | 已增加 电网三相电压、VDC 趋势与纹波、六脉冲输出电压、V/f 轨迹与并网判据。 |
转向检查通过
相序 A-B-C 一致
牵入后 Δn≈0
V/f 在 ±5% 内
同期判据可视
背靠背过程的关键校核
- 顺序校核：母联合闸 → 两机投励 → 拖动机建压 → 导叶开启 → 异步牵入 → 同步升速 → 同期并网 → 拖动机解列。
- 转向校核：两机相序一致时，从同一端看转子同向；若一相反接，旋转磁场反向，牵入失败并出现大电流。
- 转差校核：异步阶段允许小转差，牵入同步后转差应接近 0；否则说明励磁/调速/相序异常。
- 电压校核：低频时 V/f 不应明显偏离额定磁通；并网前 ΔU、Δf、Δφ 必须进入允许窗口。
SFC 过程的关键校核
- 直流环节：整流充电后 VDC 应稳定在 1.35 pu 附近，纹波通常小于 2%。
- 恒 V/f：电压轨迹应沿 U≈f/50 上升，偏离 ±5% 说明磁通过饱和或欠励。
- 相序：SFC 输出相序决定转向；首次投运或检修后必须核对，不能只看频率上升。
- 并网：频率、电压、相位满足条件后 GCB 合闸，随后 SFC 输出断路器分闸退出。