[发明专利]小型水轮发电机组荷载式快速并网装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型水轮发电机组荷载式快速并网装置。

背景技术

利用小型水轮发电机组可将水能资源转换为清洁的能源--电能，供人们生产和生活使用，这对发展经济、保护环境及加强国防建设都具有重要的意义。但是，对于微型水轮发电机组的输出连接的负载会经常变动，导致发电机输出的电压频率不稳定。为此，中国实用新型专利(专利号为200920112513.6)公开了小型水轮发电机组的电子负荷调节器，该装置包括频率调节器、电阻丝、移相触发器和固态继电器；频率调节器接入发电机组供电线路采集发电机的机频，接入电网线路采集网频，频率调节器的输出端连接移相触发器，在频率调节器中将网频和机频进行比较，输出模拟量控制电压给移相触发器；电阻丝与固态继电器串联后并联在供电线路上，固态继电器与移相触发器相连接，移相触发器控制固态继电器的导通比，实现电阻丝的功率调节。该专利既可使微型水轮机的结构简化、成本下降，同时提高自动化水平、供电可靠性和电能质量，以满足用户多用途的要求。此外，利用电子负荷调节器的负荷自动调节作用构成负荷调节柜，可平抑水电机组负荷的波动，极大地改善水电机组在孤网运行时的工作稳定性，并延长机组的检修周期和工作寿命。

但是该专利的技术适用于频率的微调，对于网频和机频存在较大的差距，理论上就需要设置大量的电阻丝用于消耗能量，这样不仅操作上存在的困难，而且也会对能源造成了大量的损耗。

发明内容

为了解决上述的小型水轮发电机组的电子负荷调节器只适用于频率微调的技术缺陷，本发明的目的是提供一种小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，该装置可以调整大频率差，使输出频率稳定，同时又避免了能源的大量损耗。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，该装置包括电子负荷控制器、中央处理器和水轮机导叶控制装置，电子负荷控制器包括调频装置、移相触发器、固态继电器和电阻丝，水轮机导叶控制装置控制水轮机导叶开度；调频装置同时接入发电机组供电线路和电网线路，采集发电机组中的当前频率值f_N和电网线路的目标频率f_T，调频装置连接所述的中央处理器，将当前频率值f_N输送给中央处理器，中央处理器连接控制水轮机导叶控制装置和电子负荷控制器，中央处理器内置有控制程序，控制程序设定频率值在48～52赫兹以内为电子负荷调节器和水轮机导叶控制装置的联合调节工作区间，并且控制程序执行以下的步骤：

(1)若发电机组当前频率值f_N低于48赫兹时，电子负荷调节器不投入电阻丝工作，同时水轮机导叶控制装置缓慢增加水轮机导叶开度；当发电机组当前频率值f_N高于52赫兹时，电子负荷调节器全部投入电阻丝工作，同时水轮机导叶控制装置快速减少水轮机导叶开度；

(2)若发电机组当前频率值f_N在联合调节工作区间以内，在联合调节区间内调频目标频率f_T，当前频率值f_N大于目标频率f_T则需要增加电阻丝消耗功率值P_C，当前频率f_N小于目标频率f_T则需要减少电阻丝消耗功率值P_C；当前频率值f_N与目标频率f_T之差的绝对值部分|f_T-f_N|乘以系数n，加上当前频率值f_N与上一次频率f_N-1之差即|f_T-f_N|×n+(f_N-f_N-1)作为电阻丝消耗功率值P_C；电阻丝消耗功率值P_C与安装的电阻丝总功率值P_T的比值P_C/P_T小于25％，则通过水轮机导叶控制装置增加导叶开度；比值P_C/P_T大于75％，则通过水轮机导叶控制装置减少导叶开度。

作为优选，上述的调频装置的输出端还连接到移相触发器，在调频装置中将当前频率值f_N和目标频率f_T进行比较，输出模拟量控制电压给移相触发器，电阻丝与固态继电器串联后并联在供电线路上，固态继电器与移相触发器相连接，移相触发器控制固态继电器的导通比，实现电阻丝的功率调节。