[發明專利]小型水輪發電機組荷載式快速并網裝置

有效

• 申請號: 201010197777.3
• 申請日: 2010-06-09
• 公開（公告）號: CN101872983A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 徐錦才;董大富;徐國君;熊杰;金華頻;張巍;王曉罡
• 申請（專利權）人: 水利部農村電氣化研究所;杭州思綠能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/42;H02P9/04
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王從友

技術領域

本發明涉及一種小型水輪發電機組荷載式快速并網裝置。

背景技術

利用小型水輪發電機組可將水能資源轉換為清潔的能源--電能，供人們生產和生活使用，這對發展經濟、保護環境及加強國防建設都具有重要的意義。但是，對于微型水輪發電機組的輸出連接的負載會經常變動，導致發電機輸出的電壓頻率不穩定。為此，中國實用新型專利(專利號為200920112513.6)公開了小型水輪發電機組的電子負荷調節器，該裝置包括頻率調節器、電阻絲、移相觸發器和固態繼電器；頻率調節器接入發電機組供電線路采集發電機的機頻，接入電網線路采集網頻，頻率調節器的輸出端連接移相觸發器，在頻率調節器中將網頻和機頻進行比較，輸出模擬量控制電壓給移相觸發器；電阻絲與固態繼電器串聯后并聯在供電線路上，固態繼電器與移相觸發器相連接，移相觸發器控制固態繼電器的導通比，實現電阻絲的功率調節。該專利既可使微型水輪機的結構簡化、成本下降，同時提高自動化水平、供電可靠性和電能質量，以滿足用戶多用途的要求。此外，利用電子負荷調節器的負荷自動調節作用構成負荷調節柜，可平抑水電機組負荷的波動，極大地改善水電機組在孤網運行時的工作穩定性，并延長機組的檢修周期和工作壽命。

但是該專利的技術適用于頻率的微調，對于網頻和機頻存在較大的差距，理論上就需要設置大量的電阻絲用于消耗能量，這樣不僅操作上存在的困難，而且也會對能源造成了大量的損耗。

發明內容

為了解決上述的小型水輪發電機組的電子負荷調節器只適用于頻率微調的技術缺陷，本發明的目的是提供一種小型水輪發電機組荷載式快速并網裝置，該裝置可以調整大頻率差，使輸出頻率穩定，同時又避免了能源的大量損耗。

為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：

小型水輪發電機組荷載式快速并網裝置，該裝置包括電子負荷控制器、中央處理器和水輪機導葉控制裝置，電子負荷控制器包括調頻裝置、移相觸發器、固態繼電器和電阻絲，水輪機導葉控制裝置控制水輪機導葉開度；調頻裝置同時接入發電機組供電線路和電網線路，采集發電機組中的當前頻率值f_N和電網線路的目標頻率f_T，調頻裝置連接所述的中央處理器，將當前頻率值f_N輸送給中央處理器，中央處理器連接控制水輪機導葉控制裝置和電子負荷控制器，中央處理器內置有控制程序，控制程序設定頻率值在48～52赫茲以內為電子負荷調節器和水輪機導葉控制裝置的聯合調節工作區間，并且控制程序執行以下的步驟：

(1)若發電機組當前頻率值f_N低于48赫茲時，電子負荷調節器不投入電阻絲工作，同時水輪機導葉控制裝置緩慢增加水輪機導葉開度；當發電機組當前頻率值f_N高于52赫茲時，電子負荷調節器全部投入電阻絲工作，同時水輪機導葉控制裝置快速減少水輪機導葉開度；

(2)若發電機組當前頻率值f_N在聯合調節工作區間以內，在聯合調節區間內調頻目標頻率f_T，當前頻率值f_N大于目標頻率f_T則需要增加電阻絲消耗功率值P_C，當前頻率f_N小于目標頻率f_T則需要減少電阻絲消耗功率值P_C；當前頻率值f_N與目標頻率f_T之差的絕對值部分|f_T-f_N|乘以系數n，加上當前頻率值f_N與上一次頻率f_N-1之差即|f_T-f_N|×n+(f_N-f_N-1)作為電阻絲消耗功率值P_C；電阻絲消耗功率值P_C與安裝的電阻絲總功率值P_T的比值P_C/P_T小于25％，則通過水輪機導葉控制裝置增加導葉開度；比值P_C/P_T大于75％，則通過水輪機導葉控制裝置減少導葉開度。

作為優選，上述的調頻裝置的輸出端還連接到移相觸發器，在調頻裝置中將當前頻率值f_N和目標頻率f_T進行比較，輸出模擬量控制電壓給移相觸發器，電阻絲與固態繼電器串聯后并聯在供電線路上，固態繼電器與移相觸發器相連接，移相觸發器控制固態繼電器的導通比，實現電阻絲的功率調節。