一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統及其使用方法技術方案

一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統，它包括升壓變電站，升壓變電站的低壓進線側連接變頻軟啟動裝置，變頻軟啟動裝置與發電機組的定子側連接，發電機組的轉子側連接軟連接裝置，軟連接裝置與原動機的輸出轉動部分連接，采用上述結構，本發明專利技術通過變頻調速裝置并網，使發電機組初始時以大型電動機的狀態工作，通過變頻調速裝置的調節，使發電機組平滑地運行到同步轉速，有效保證并網過程中沖擊電流限制在較小范圍內。

【技術實現步驟摘要】
一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統及其使用方法
本專利技術屬于高壓輸電領域，尤其涉及一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統及其操作方法。
技術介紹
隨著電力的快速發展，并網的水力發電機組和火力發電機組也逐年增加，對于這些旋轉式發電機組，目前主要是通過準同期或自同期方式并網。準同期并列是將未投入系統的發電機加上勵磁，并調節其電壓和頻率，在滿足并列條件（即電壓、頻率、相位相同）時，將發電機投入系統，這種方法在理想情況下不會產生電流和電磁力矩的沖擊，但在實際并網時由于并網條件（并列開關兩側的電壓相差20%以內、開關兩側電源的頻率相差0.15HZ以內、開關兩側電壓的相位角相同、開關兩側的相序相同）多，并網耗時長，還不易成功，易對電網造成小的電流沖擊。自同期并列是將未勵磁的發電機通過原動機帶動至接近同步轉速，再將發電機投入系統并立即（或經一定時間）加上勵磁，這樣可使發電機在很短時間被自動拉入同步而完成并網操作，這種方法并網時間短但對系統有大的沖擊電流，而且在并網合閘瞬間還會使系統電壓下降。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供的一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統及其使用方法，其能很好的解決發電機現有的并網方式耗時長、而且容易對系統有較大沖擊電流以及在并網合閘瞬間還會使系統電壓下降影響使用的問題。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統，它包括升壓變電站，升壓變電站的低壓進線側連接變頻軟啟動裝置，變頻軟啟動裝置與發電機組的定子側連接，發電機組的轉子側連接軟連接裝置，軟連接裝置與原動機的輸出轉動部分連接，其中變頻軟啟動裝置包含開關裝置、高壓斷路器、變頻調速軟啟動器以及隔離開關，開關裝置的兩端分別連接升壓變電站的低壓進線側和發電機組的定子側；高壓斷路器的一端連接變頻調速軟啟動裝置，變頻調速軟啟動裝置的另一端連接隔離開關，高壓斷路器、變頻調速軟啟動裝置、隔離開關構成的串聯整體與開關裝置并聯；其中，軟連接裝置包含連接軸，連接軸的兩端分別連接發電機組的轉子側和原動機的輸出轉動部分，連接軸的兩端由絕緣支撐座支撐，支撐座上固定有軸承，軸承嵌套在連接軸上，連接軸的中間部分是飛輪裝置和離合器裝置，離合器裝置嵌套在飛輪裝置里面構成整體。進一步的，軸承上固定有轉速檢測傳感器模塊，絕緣支撐座上放置有微處理器模塊和無線信號發射模塊，微處理器模塊連接轉速檢測傳感器模塊和無線信號發射模塊，微處理器模塊為單片機,無線信號發射模塊和無線信號接收模塊連接，無線信號接收模塊與上位機連接。所述軸承為FAG軸承。所述轉速檢測傳感器模塊包含霍爾磁性元件U1，霍爾磁性元件U1用作轉速檢測傳感器，霍爾磁性元件U1的1號引腳接12V直流電源、2號引腳接地、3號引腳與電阻R2和R3的一端相連，電阻R2的另一端連接發光二極管LED和電阻R1，發光二極管LED和電阻R1的另一端連接電阻R4、R5和12V直流電源，電阻R3的另一端連接三極管Q1的基極，電阻R4的另一端連接三極管Q1的集電極和光耦隔離器U2的2號引腳，電阻R5的另一端連接光耦隔離器U2的1號引腳，所述單片機的型號為Atmega16L，光耦隔離器U2的4號引腳與電阻R6和單片機Atmega16L的14號引腳相連，光耦隔離器U2的3號引腳與地相連，電阻R6的另一端與5V直流電源相連。所述無線信號發射模塊包含無線信號處理芯片U3，無線信號處理芯片U3與無線信號發射天線U4相連，無線信號處理芯片U3的1號引腳連接晶振Y1、電阻R1和電容C1，電容C1的另一端接地，晶振Y1的另一端與電阻R1的另一端相連并連接電容C2和無線信號處理芯片U3的20號引腳，電容C2的另一端接地，無線信號處理芯片U3的2、8、13號引腳連接5V直流電源和電容C5、C6、C7、C8，電容C5、C6、C7、C8的另一端接地，無線信號處理芯片U3的3號引腳連接電容C3、C4和地，電容C3的另一端連接電阻R2和無線信號處理芯片U3的4號引腳，電容C4的另一端與電阻R2的另一端相連，無線信號處理芯片U3的5號引腳連接電感L1，電感L1的另一端連接無線信號處理芯片U3的6號引腳，無線信號處理芯片U3的11號引腳連接電阻R3，電阻R3的另一端接地，無線信號處理芯片U3的9、12、18、19號引腳分別與單片機Atmega16L的37、38、39、40號引腳相連。所述無線信號接收模塊包含串并口轉換芯片U6，串并口轉換芯片U6與信號接收模塊U5和PC機串行接口相連接，信號接收模塊U5連接接收信號天線E1，串并口轉換芯片U6的1號引腳接電解電容C1的正極，電解電容C1的負極連接串并口轉換芯片U6的3號引腳，串并口轉換芯片U6的4號引腳接電解電容C2的正極，電解電容C2的負極連接串并口轉換芯片U6的5號引腳，并口轉換芯片U6的6號引腳接電解電容C4的正極，電解電容C4的負極接地，并口轉換芯片U6的2號引腳接電解電容C3的正極，電解電容C3的負極連接電解電容C5的正極、5V直流電源和并口轉換芯片U6的16號引腳，電解電容C5的負極接地，并口轉換芯片U6的15號引腳接地。所述原動機為水輪機或汽輪機。所述開關裝置為斷路器和兩個隔離開關的串聯。上述旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統的操作方法，具有以下步驟：1）將升壓變電站并入電網，升壓變電站與發電機組間的開關裝置處于打開狀態，并通過軟連接裝置中的離合器使原動機和發電機組中發電機的轉子軸處于正常連接狀態；2）在發電機組的發電機轉子中加入正常的勵磁電流，利用變頻調速軟啟動裝置逐步提高定子兩端的電源頻率，使發電機轉子磁極在開始啟動時就與旋轉磁場建立起穩定的磁拉力，此時同步發電機處于同步電動機狀態；3）當發電機組處于同步電動機狀態并工作穩定后，合上升壓變電站與發電機組間的開關裝置，使變頻調速軟啟動裝置被短接，并將變頻調速軟啟動裝置兩端的高壓開關打開，使變頻啟動裝置退出運行；4）啟動原動機，使原動機也達到與發電機組同步的轉速，在原動機達到同步轉速后，在正常并網情況下保持同步轉速恒速運行。進一步的，發電機組從電網脫網時，通過控制軟連接裝置中的離合器，使原動機與發電機轉子軸上的飛輪軸分離，然后啟動轉子制動裝置，使轉子快速停轉，使系統進入檢修狀態。具體的，在步驟4）中原動機的同步轉速n按公式n=60f/p來計算，轉速單位為r/min，其中f表示電網頻率，p表示發電機轉子磁極對數。采用上述結構，取得了如下技術效果：（1）該系統通過變頻調速裝置并網，使發電機組初始時以大型電動機的狀態工作，通過變頻調速裝置的調節，使發電機組平滑地運行到同步轉速，有效保證并網過程中沖擊電流限制在較小范圍內。（2）采用連接軸上裝設飛輪和離合器，使原動機的動力輸出具有類似于汽車的動力可調輸出功能，當大電網出現短路或發電機故障時，能通過中央控制室控制連接軸上的離合器使原動機的動力輸出與發電機的轉子部分分離。（3）原動機的轉速通過監控調度中心的電腦主機控制，連接發電機轉子和原動機的轉軸通過兩個軸承固定，軸承上放置有轉速檢測傳感器，檢測到的速度信號傳送給單片機，經由單片機處理后傳送給無線發射模塊。附圖說明下面結合附圖對本專利技術作進一步說明。圖1為本專利技術的系統框圖；圖2為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統，其特征在于：它包括升壓變電站（1），升壓變電站（1）的低壓進線側連接變頻軟啟動裝置，變頻軟啟動裝置與發電機組（3）的定子側連接，發電機組（3）的轉子側連接軟連接裝置（4），軟連接裝置（4）發射無線信號并被中央控制室PC機上的無線信號接收模塊（6）接收，軟連接裝置（4）與原動機（5）的輸出轉動部分連接，其中變頻軟啟動裝置包含開關裝置（201）、高壓斷路器（202）、變頻調速軟啟動器（203）以及隔離開關（204），開關裝置（201）的兩端分別連接升壓變電站（2）的低壓進線側和發電機組（4）的定子側；高壓斷路器（202）的一端連接變頻調速軟啟動裝置（203），變頻調速軟啟動裝置（203）的另一端連接隔離開關（204），高壓斷路器（202）、變頻調速軟啟動裝置（203）、隔離開關（204）構成的串聯整體與開關裝置（201）并聯；所述軟連接裝置（4）包含連接軸（401），連接軸（401）的兩端分別連接發電機組（3）的轉子側和原動機（5）的輸出轉動部分，連接軸（401）的兩端由絕緣支撐座（402）支撐，支撐座上固定有軸承（403），軸承（403）嵌套在連接軸（401）上，連接軸（401）的中間部分是飛輪裝置（407）和離合器裝置（408），離合器裝置（408）嵌套在飛輪裝置（407）里面構成整體。...

【技術特征摘要】
1.一種旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統的操作方法，其特征在于，具有以下步驟：1）將升壓變電站（1）并入電網，升壓變電站（1）與發電機組（3）間的開關裝置（201）處于打開狀態，并通過軟連接裝置（4）中的離合器使原動機（5）和發電機組（3）中發電機的轉子軸處于正常連接狀態；2）在發電機組的發電機轉子中加入正常的勵磁電流，利用變頻調速軟啟動裝置（203）逐步提高定子兩端的電源頻率，使發電機轉子磁極在開始啟動時就與旋轉磁場建立起穩定的磁拉力，此時同步發電機處于同步電動機狀態；3）當發電機組處于同步電動機狀態并工作穩定后，合上升壓變電站（1）與發電機組（3）間的開關裝置（201），使變頻調速軟啟動裝置（203）被短接，并將變頻調速軟啟動裝置（203）兩端的高壓開關打開，使變頻啟動裝置退出運行；4）啟動原動機，使原動機也達到與發電機組同步的轉速，在原動機達到同步轉速后，在正常并網情況下保持同步轉速恒速運行。2.根據權利要求1所述的旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統的操作方法，其特征在于，發電機組從電網脫網時，通過控制軟連接裝置（4）中的離合器，使原動機與發電機轉子軸上的飛輪軸分離，然后啟動轉子制動裝置，使轉子快速停轉，使系統進入檢修狀態。3.根據權利要求1所述的旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統的操作方法，其特征在于，步驟4）中原動機的同步轉速n按公式n=60f/p來計算，轉速單位為r/min，其中f表示電網頻率，p表示發電機轉子磁極對數。4.根據權利要求1所述的旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統的操作方法，其特征在于：它包括旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統，旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統包括升壓變電站（1），升壓變電站（1）的低壓進線側連接變頻軟啟動裝置，變頻軟啟動裝置與發電機組（3）的定子側連接，發電機組（3）的轉子側連接軟連接裝置（4），軟連接裝置（4）發射無線信號并被中央控制室PC機上的無線信號接收模塊（6）接收，軟連接裝置（4）與原動機（5）的輸出轉動部分連接，其中變頻軟啟動裝置包含開關裝置（201）、高壓斷路器（202）、變頻調速軟啟動器（203）以及隔離開關（204），開關裝置（201）的兩端分別連接升壓變電站（2）的低壓進線側和發電機組（4）的定子側；高壓斷路器（202）的一端連接變頻調速軟啟動裝置（203），變頻調速軟啟動裝置（203）的另一端連接隔離開關（204），高壓斷路器（202）、變頻調速軟啟動裝置（203）、隔離開關（204）構成的串聯整體與開關裝置（201）并聯；所述軟連接裝置（4）包含連接軸（401），連接軸（401）的兩端分別連接發電機組（3）的轉子側和原動機（5）的輸出轉動部分，連接軸（401）的兩端由絕緣支撐座（402）支撐，支撐座上固定有軸承（403），軸承（403）嵌套在連接軸（401）上，連接軸（401）的中間部分是飛輪裝置（407）和離合器裝置（408），離合器裝置（408）嵌套在飛輪裝置（407）里面構成整體。5.根據權利要求4所述的旋轉式發電機組與原動機軟連接并網系統，其特征在于：所述軸承（403）上固定有轉速檢測傳感器模塊（404），絕緣支撐座（402）上放置有微處理器模塊（405）和無線信號發射模塊（406），微處理器模塊（405）連接轉速檢測傳感器模塊（404）和無線信號發射模塊（406），微處理器模塊（405）為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周正思，劉林，程鵬，李靜雅，米立，
申請(專利權)人：三峽大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42