[實用新型]一種余熱電站用異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN203056603U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐曉麗;陳恩鑒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京世紀(jì)源博科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于自動控制領(lǐng)域，尤其是一種小型余熱電站用異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前余熱發(fā)電仍然采用一般火電廠的技術(shù)和規(guī)范，一般均采用同步發(fā)電機并配置復(fù)雜的調(diào)速系統(tǒng)、勵磁、同期裝置等，沒有考慮余熱發(fā)電熱源不穩(wěn)定的特點，更沒有考慮余熱電站必須簡單可靠、便于運行、造價低等要求。余熱電站有不同于一般小火電的特征：余熱電站一般為寄生電站，余熱資源取決于生產(chǎn)過程且具有典型的不穩(wěn)定性和間歇性。采用同步電機易出故障而且由于啟、停頻繁不僅會降低設(shè)備壽命而且受熱源波動的影響，在低出力時發(fā)電機輸出功率不穩(wěn)定、三相電流不平衡、勵磁裝置的功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能不起作用。由于余熱資源的不穩(wěn)定、間歇性，同步發(fā)電機并不適于余熱電站。根據(jù)數(shù)十余座余熱電站運行情況看，小型余熱電站用同步發(fā)電機的缺點顯著：

1、造價高，需要勵磁裝置和同期裝置，故障多；

2：并網(wǎng)困難，先后發(fā)生兩次非同期并網(wǎng)重大事故，損壞了發(fā)電機；

3：由于熱源不穩(wěn)定造成停機次數(shù)多。

異步發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、不需勵磁裝置、不需并網(wǎng)同期裝置，從發(fā)電狀態(tài)到電動機狀態(tài)可自動平穩(wěn)過渡，熱源短期中斷不需停機，非常適用于不穩(wěn)定動力源的發(fā)電。但是目前沒有開發(fā)出適宜異步發(fā)電機在余熱電站中應(yīng)用的控制系統(tǒng)，所以，目前小型余熱電站均未使用異步發(fā)電機。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)余熱發(fā)電系統(tǒng)采用同步發(fā)電機的導(dǎo)致系統(tǒng)故障多、并網(wǎng)困難等技術(shù)問題，提供一種通過設(shè)計同步并/脫網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了將簡單、價格低廉的三相異步發(fā)電機引入小型余熱電站取代同步電機的余熱電站用異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)。

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案：一種余熱電站用異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)，包括有汽輪機，與汽輪機連接并的異步發(fā)電機，異步發(fā)電機通過脫網(wǎng)/電動機模式模塊和并網(wǎng)開關(guān)以電動機和發(fā)電機兩種形式與電網(wǎng)相連，以及PLC控制器，所述PLC控制器一端連接到上位機并與上位機相互通訊，PLC控制器另一端的PLC輸入模塊與汽輪機側(cè)的蒸汽溫度、壓力、流量、事故報警信號線及異步發(fā)電機側(cè)電機轉(zhuǎn)速、扭矩、事故報警信號線和電網(wǎng)的電壓、電流信號線相連；PLC控制器的輸出模塊分別與并網(wǎng)開光、電容補償器、脫網(wǎng)/電動機模式模塊相連，并網(wǎng)開光、電容補償器、脫網(wǎng)/電動機模式模塊的另一端與電網(wǎng)相連。

本實用新型工作原理如下：系統(tǒng)通過配置PLC、上位機、并網(wǎng)開關(guān)、電容補償器及相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速、扭矩、汽輪機蒸汽溫度、壓力、流量、電網(wǎng)電壓、電流傳感器組成一個控制系統(tǒng)。異步發(fā)電機啟動由汽輪機帶動避免了大功率異步電機啟動大電流對電網(wǎng)的沖擊，通過對轉(zhuǎn)速及蒸汽參數(shù)的檢測由PLC發(fā)出指令實現(xiàn)自動并網(wǎng)，并根據(jù)功率因數(shù)調(diào)整補償電容投入量。當(dāng)熱源工況發(fā)生變化時，PLC檢測蒸汽參數(shù)和電機轉(zhuǎn)速，如果低于設(shè)定值則由PLC發(fā)指令斷開并網(wǎng)開關(guān)并使發(fā)電機脫網(wǎng)進入電動機運行模式。在電動機運行模式時，PLC發(fā)指令到調(diào)速裝置將電動機設(shè)定為低速運行以減少耗電量。當(dāng)熱源恢復(fù)正常時，PLC根據(jù)檢測的蒸汽參數(shù)發(fā)指令停止異步電機退出電動機運行模式，異步電機由汽輪機帶動，當(dāng)速度超過同步轉(zhuǎn)速時即可并網(wǎng)，進入發(fā)電模式，如此反復(fù)。當(dāng)汽輪機或發(fā)電機發(fā)生故障發(fā)出報警信號，PLC將斷開異步電機與電網(wǎng)的連接，停止運行。故障解除后，PLC可實現(xiàn)自動復(fù)位。PLC與上位機之間可以進行通訊，可實現(xiàn)遠程操控和監(jiān)測。如此，為小型余熱電站實現(xiàn)無人值守創(chuàng)造了條件，同時，用異步發(fā)電機代替同步機可以實現(xiàn)削減初投資、降低運行維修費用、減少占地面積，系統(tǒng)更為簡單易控。此系統(tǒng)為小型余熱電站發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計了貼合其熱源特性的高效、簡單的發(fā)電系統(tǒng)，勢必將實現(xiàn)小型余熱電站發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)升級。同時三相異步發(fā)電機作為小型余熱電站發(fā)電機組取代現(xiàn)有的同步發(fā)電機組及相應(yīng)的勵磁和同期并網(wǎng)裝置等配套裝置，系統(tǒng)可根據(jù)余熱情況，實現(xiàn)自動并脫網(wǎng)，機組可在發(fā)電機和電動機模式間的平滑切換。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：本發(fā)明提出的異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)可以依據(jù)熱源狀況實現(xiàn)發(fā)電機和電動機間的平穩(wěn)切換，實現(xiàn)了以異步發(fā)電機代替同步機，異步機啟動由汽輪機帶動避免了大功率異步電機啟動大電流對電網(wǎng)的沖擊，避免了因為熱源工況引起的不必要停機。為小型余熱電站實現(xiàn)無人值守創(chuàng)造了條件，同時采用異步電機可以削減初投資、減少建筑用地、降低維修成本，系統(tǒng)更為簡單易控，此系統(tǒng)為小型余熱電站發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計了貼合其熱源特性的高效、簡單的發(fā)電系統(tǒng)，勢必將實現(xiàn)小型余熱電站發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)升級，對于小型余熱電站而已，意義非比尋常。

附圖說明

圖1為余熱電站用異步發(fā)電機自動并網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式