[发明专利]运行水力机器的方法和对应的使水力能转换成电能的装置

说明书

这种用于使水力能转换成电能的装置包括适于在泵模式下或在涡轮模式下运行的水力机。该装置进一步包括用于在泵模式与涡轮模式之间的转换期间将电扭矩施加到转子以控制机器的转速的器件(25)。

技术领域

本发明涉及一种用于运行水力机器的方法。特别地，本发明涉及用于运行水力机器以便控制机器运行模式之间的转换的方法。

本发明还涉及一种在其中可实施所述方法的用于使水力能转换成电能的装置。

背景技术

在一个实施例中，本发明涉及一种用于控制具有泵-涡轮的水电站的运行的方法。

具有泵-涡轮(pump turbine)的水电站可在以下的模式下运行：(i)涡轮模式，在该模式下，水力能被用于使联接到发电机的轴旋转，以使旋转的轴的机械能转换成电能；或(ii)泵模式，在该模式下，电能为泵-涡轮提供功率，该泵-涡轮将水泵送到升高的存储容积(volume)(诸如，贮存器)中。所存储的水可在之后的时间用于在涡轮模式下为泵-涡轮提供功率。

在涡轮模式下的水力机器可具有若干种运行状态和对应的运行模式转换(即，止转(standstill)或空载速度运行模式)。

在涡轮模式下的起动期间，使用施加到转轮的水力扭矩来使水力机器加速。转轮包括通过水的流动而被推动的叶片。转轮联接到轴，轴使发电机旋转。

首先，从使装配于机器的上游的水力管内的主入口阀打开时起施加水力扭矩。当对可控部分(诸如，导向阀、喷射器或可控桨距(pitch))进行致动时，机器开始旋转。

涡轮模式下的水力机器的起动序列(sequence)因而包括若干步骤。即，第一步骤，在该步骤中，主入口阀开始打开；速度提升(ramp-up)，在该步骤中，使机器加速；使机器联接到电网的步骤；以及负载引入步骤。该联接典型地通过使主断路器闭合而实现。

存在缩短涡轮模式下的水力机器的起动序列的持续时间的需要。可参考公布号为WO 2005/073550的国际专利申请，其公开了用于启动使用起动转换器和水力扭矩来使机器加速直到目标速度的泵-涡轮的方法和装置。

然而，仍然存在缩短泵模式与涡轮模式之间的转换期间的瞬态时间的需要。

公布号为EP 2 818 692 A1的欧洲专利申请公开了一种在其中使泵-涡轮的转速与最佳转速相比较的系统。该系统布置成在泵模式或涡轮模式下运行，但未描述如何在那些模式之间转换。

发明内容

本发明因而提出了运行水力机器的方法，其用于控制机器的泵模式与机器的涡轮模式之间的转换。优选地，该方法包括在转换期间将水力扭矩和/或优选电扭矩提供给水力机器以控制机器的转速。水力机器可包括定速或变速双馈式电机。

电扭矩用于使机器加速或减速，这允许缩短泵模式与涡轮模式之间的瞬态时间。

根据本发明的优选的特征，该方法可进一步包括如下的步骤：将电扭矩提供给机器，以便达到目标转速。

因此，本发明有利地将正或负的电扭矩(即，电动机扭矩或制动扭矩)提供给机器，以便增大或减小机器的转速而达到目标转速。

根据该方法的另一优选的特征，电扭矩可由控制回路反馈系统提供，该控制回路反馈系统具有控制回路，该控制回路包括电功率源且优选包括控制器。控制器优选地布置成控制电功率源，以便减小所测量的机器的转速与目标转速之间的速度差。

该方法可包括计算水力机器的转速与目标转速之间的速度差。该方法可包括根据定向而对分配器进行定向。该方法可包括对应于速度差而将电扭矩施加到机器。

在本发明的优选的实施例中，电功率和/或电扭矩可由变频驱动器提供，该变频驱动器可连接到电力电网并且优选地连接到水力机器的交流发电机。变频驱动器可为静止变频器。静止变频器可为电压源逆变器或电流源逆变器。