CN105207227A - 一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法，该系统包括瓦斯发电机组、并网点、母线和负载，瓦斯发电机组、并网点和负载均连接至母线，母线上还连接有无功补偿装置，并网点处设有功率表，功率表与中央控制器相连接；该瓦斯发电机组连接有乏风进气管道，乏风进气管道包括相连通的进气总管、主乏风进气管道和备用乏风进气管道，主乏风进气管道和备用乏风进气管道均与进气总管的一端相连接，进气总管的另一端与瓦斯发电机组相连接；该主乏风进气管道与进气总管间设置有常开的阀门B，备用乏风进气管道与进气总管间设置有常闭的阀门C；还包括蓄气装置。蓄该系统提高了功率因数、且节约了能源。
Description
技术领域
本发明属于能源利用技术领域，具体涉及一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法。
背景技术
瓦斯发电机组可以充分利用乏风瓦斯气体，在减少乏风气体排放量、降低环境污染的同时又实现了能源的利用，是一种环保、节能的发电形式，可以积极推进清洁生产能源发展，实现采煤采气发电一体化过程，有效提高生产水平。
在能源利用与环境保护需求日益强烈的大环境下，瓦斯发电机组接入将具有广阔的发展与应用前景，同时，由于瓦斯发电机组的接入，其上级并网点的功率潮流将发生变化，甚至可能出现双向变化，导致并网点功率因数波动，低于电网公司的功率因数考核值，引起一定的罚款。并且瓦斯发电机组在运行过程中会存在一些不稳定的因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统，包括瓦斯发电机组、并网点、母线和负载，瓦斯发电机组、并网点和负载均连接至母线，母线上还连接有无功补偿装置，并网点处设有功率表，所述功率表与中央控制器相连接，无功补偿装置通过无功补偿装置开关与中央控制器相连接；
该瓦斯发电机组连接有乏风进气管道，乏风进气管道包括相连通的进气总管、主乏风进气管道和备用乏风进气管道，主乏风进气管道和备用乏风进气管道均与进气总管的一端相连接，进气总管的另一端与瓦斯发电机组相连接；
该主乏风进气管道与进气总管间设置有常开的阀门B，所述阀门B处设置有阀门控制器B，备用乏风进气管道与进气总管间设置有常闭的阀门C，阀门C处设置有阀门控制器C，所述阀门控制器B和阀门控制器C均与中央控制器相连接；
还包括蓄气装置，蓄气装置的进气口与排气口通过管路相连通，且该管路与备用乏风进气管道连通，阀门C与进气总管间设置有常闭的阀门A，且管路与备用乏风进气管道的连接处位于阀门C和阀门A之间，阀门C通过阀门控制器C与中央控制器相连接，阀门A通过阀门控制器A与中央控制器相连接。
进一步地，该蓄气装置的进气口设置有气体储存控制系统，蓄气装置的排气口设置有气体排放控制系统，气体储存控制系统和气体排放控制系统均与中央控制器相连接。
本发明还公开了上述一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法，功率表采集并网点的功率信息，并向中央控制器传输实时的并网点功率信息，当中央控制器获取该时刻的功率因数PFt后，进行运行控制判断：
1)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B当前状态不是最大进气量时，中央控制器下达阀门控制器B增加阀门B进气量操作指令；
2)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B当前状态是最大进气量时，中央控制器判断备用乏风进气管道进气是否正常；
2.1.当备用乏风进气管道进气正常时，中央控制器下达阀门控制器C完全打开阀门C操作指令；然后判断阀门A是否已打开，当阀门A未打开时，下达阀门控制器A打开阀门A操作指令；
当阀门A已打开，且阀门A当前状态是最大进气量时，维持当前进气量，当阀门A当前状态不是最大进气量时，中央控制器下达阀门控制器A增加阀门A进气量操作指令；
2.2.当备用乏风进气管道进气不正常时，中央控制器下达阀门控制器C关闭阀门C操作指令，中央控制器判断蓄气装置容量是否已空：当蓄气装置容量已空时，中央控制器下达阀门控制器A关闭阀门A的操作指令；当蓄气装置容量未空时，中央控制器下达阀门控制器A完全打开阀门A操作指令，然后关闭气体储存控制系统，打开气体排放控制系统进行瓦斯气体排放；
3)当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置未投入时，中央控制器下达无功补偿装置接入开关闭合指令；
当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置投入时，中央控制器判断阀门A是否打开；
3.1当阀门A已打开时，中央控制器下达阀门控制器A关闭阀门A的操作指令，然后下达阀门控制器C完全打开阀门C操作指令，然后判断蓄气装置容量是否已满；
当蓄气装置容量已满时，中央控制器关闭气体储存控制系统与气体排放控制系统，然后下达阀门控制器C关闭阀门C操作指令；
当蓄气装置容量未满时，中央控制器关闭气体排放控制系统，打开气体储存控制系统进行瓦斯气体储存；
3.2当阀门A未打开时，且阀门B当前状态为允许最小进气量时，瓦斯发电机组待机；当阀门B当前状态不是允许最小进气量时，中央控制器下达阀门控制器B减少阀门B进气量操作指令；
4)当功率因数PFt不高于死区上限值，且不低于死区下限值时，维持当前进气量。
本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法具有如下优点：1.加入蓄气装置，使得系统整体的可靠性和安全性得以提升。2.设置有主乏风进气管道和备用乏风进气管道，较之单管道可以有效增大供气量,实现瓦斯发电机组的高功率运行以及高效利用；在主乏风进气管道和备用乏风进气管道上分别加以控制，在气量控制方面能更为精细地实现功率因素控制。3.增加了无功补偿装置，可以自动调节提高功率系数。
附图说明
图1是本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的结构示意图。
图2是本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法的流程图；
a是本本发明基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法的总流程图；
b是本发明基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法的总流程图中A的局部放大图；
c是本本发明基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法的总流程图中B的局部放大图。
其中：1.并网点；2.功率表；3.母线；4.中央控制器；5.负载；6.瓦斯发电机组；7.无功补偿装置；8.阀门控制器A；9.进气总管；10.蓄气装置；11.阀门A；12.阀门控制器B；13.阀门C；14.阀门B；15.阀门控制器C；16.备用乏风进气管道；17.主乏风进气管道；18.气体储存控制系统；19.气体排放控制系统。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统，包括瓦斯发电机组6、并网点1、母线3和负载5，瓦斯发电机组6、并网点1和负载5均连接至母线3，母线3上还连接有无功补偿装置7，并网点1处设有功率表2，功率表2与中央控制器4相连接，无功补偿装置7通过无功补偿装置开关与中央控制器4相连接；
的瓦斯发电机组6连接有乏风进气管道，乏风进气管道包括相连通的进气总管9、主乏风进气管道17和备用乏风进气管道16，主乏风进气管道17和备用乏风进气管道16均与进气总管17的一端相连接，进气总管17的另一端与瓦斯发电机组6相连接；
主乏风进气管道17与进气总管9间设置有常开的阀门B14，阀门B14处设置有阀门控制器B12，备用乏风进气管道16与进气总管9间设置有常闭的阀门C13，阀门C13处设置有阀门控制器C15，阀门控制器B12和阀门控制器C13均与中央控制器4相连接；
本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统，还包括蓄气装置10，蓄气装置10的进气口与排气口通过管路相连通，且该管路与备用乏风进气管道16相连通，阀门C13与进气总管9间设置有常闭的阀门A11，且管路与备用乏风进气管道16的连接处位于阀门C13和阀门A11之间，阀门C13通过阀门控制器C15与中央控制器4相连接，阀门A11通过阀门控制器A8与中央控制器4相连接。蓄气装置10的进气口设置有气体储存控制系统18，蓄气装置10的排气口设置有气体排放控制系统19，气体储存控制系统18和气体排放控制系统19均与中央控制器4相连接。
本发明还公开了上述一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法，其具体过程如图2中的图a、b、c所示，功率表2采集并网点1的功率信息，并向中央控制器4传输实时的并网点功率信息，当中央控制器4获取该时刻的功率因数PFt后，进行运行控制判断：
1)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B14当前状态不是最大进气量时，中央控制器4下达阀门控制器B12增加阀门B14进气量操作指令；
2)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B14当前状态是最大进气量时，中央控制器4判断备用乏风进气管道16进气是否正常；
2.1.当备用乏风进气管道16进气正常时，中央控制器4下达阀门控制器C15完全打开阀门C13操作指令；然后判断阀门A11是否已打开，当阀门A11未打开时，下达阀门控制器A8打开阀门A11操作指令；
当阀门A11已打开，且阀门A11当前状态是最大进气量时，维持当前进气量，当阀门A11当前状态不是最大进气量时，中央控制器4下达阀门控制器A8增加阀门A11进气量操作指令；
2.2.当备用乏风进气管道16进气不正常时，中央控制器4下达阀门控制器C15关闭阀门C13操作指令，中央控制器4判断蓄气装置10容量是否已空：当蓄气装置10容量已空时，中央控制器4下达阀门控制器A8关闭阀门A11的操作指令；当蓄气装置10容量未空时，中央控制器4下达阀门控制器A8完全打开阀门A11操作指令，然后关闭气体储存控制系统18，打开气体排放控制系统19进行瓦斯气体排放；
3)当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置7未投入时，中央控制器4下达无功补偿装置接入开关闭合指令；
当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置7投入时，中央控制器4判断阀门A11是否打开；
3.1当阀门A11已打开时，中央控制器4下达阀门控制器A8关闭阀门A11的操作指令，然后下达阀门控制器C15完全打开阀门C13操作指令，然后判断蓄气装置容量是否已满；
当蓄气装置10容量已满时，中央控制器4关闭气体储存控制系统18与气体排放控制系统19，然后下达阀门控制器C15关闭阀门C13操作指令；
当蓄气装置10容量未满时，中央控制器4关闭气体排放控制系统19，打开气体储存控制系统18进行瓦斯气体储存；
3.2当阀门A11未打开时，且阀门B14当前状态为允许最小进气量时，瓦斯发电机组待机；当阀门B14当前状态不是允许最小进气量时，中央控制器4下达阀门控制器B12减少阀门B14进气量操作指令；
4)当功率因数PFt不高于死区上限值，且不低于死区下限值时，维持当前进气量。
本发明中，功率因数上限值和下限值之间的区间范围为功率因数的死区，通常将死区上限值设定为90％，死区下限值设定为85％。
本发明一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统及其控制方法，采用功率表2实时监测并网点1的功率，并通过中央控制器4控制相对应的开关及阀门，进行系统内的调节，提高了功率因数，且节约了能源。加入蓄气装置10，在管道气体压力和流量不够或者没有气体流量的情况，蓄气装置10可以工作并释放瓦斯气体，使得发电系统能够支撑一段时间以维持正常运行，为后续处理操作争取了宝贵的时间。
Claims (3)
1.一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统，其特征在于，包括瓦斯发电机组(6)、并网点(1)、母线(3)和负载(5)，所述瓦斯发电机组(6)、并网点(1)和负载(5)均连接至母线(3)，所述母线(3)上还连接有无功补偿装置(7)，所述并网点(1)处设有功率表(2)，所述功率表(2)与中央控制器(4)相连接，所述无功补偿装置(7)通过无功补偿装置开关与中央控制器(4)相连接；
所述的瓦斯发电机组(6)连接有乏风进气管道，所述乏风进气管道包括相连通的进气总管(9)、主乏风进气管道(17)和备用乏风进气管道(16)，所述主乏风进气管道(17)和备用乏风进气管道(16)均与进气总管(17)的一端相连接，所述进气总管(17)的另一端与瓦斯发电机组(6)相连接；
所述主乏风进气管道(17)与进气总管(9)间设置有常开的阀门B(14)，所述阀门B(14)处设置有阀门控制器B(12)，所述备用乏风进气管道(16)与进气总管(9)间设置有常闭的阀门C(13)，所述阀门C(13)处设置有阀门控制器C(15)，所述阀门控制器B(12)和阀门控制器C(13)均与中央控制器(4)相连接；
还包括蓄气装置(10)，所述蓄气装置(10)的进气口与排气口通过管路相连通，且该管路与备用乏风进气管道(16)相连通，所述阀门C(13)与进气总管(9)间设置有常闭的阀门A(11)，且所述管路与备用乏风进气管道(16)的连接处位于阀门C(13)和阀门A(11)之间，所述阀门C(13)通过阀门控制器C(15)与中央控制器(4)相连接，所述阀门A(11)通过阀门控制器A(8)与中央控制器(4)相连接。
2.按照权利要求1所述的一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统，其特征在于，所述蓄气装置(10)的进气口设置有气体储存控制系统(18)，所述蓄气装置(10)的排气口设置有气体排放控制系统(19)，所述气体储存控制系统(18)和气体排放控制系统(19)均与中央控制器(4)相连接。
3.按照权利要求2所述的一种基于蓄气系统的乏风瓦斯发电系统的控制方法，其特征在于：所述功率表(2)采集并网点(1)的功率信息，并向中央控制器(4)传输实时的并网点功率信息，当中央控制器(4)获取该时刻的功率因数PFt后，进行运行控制判断：
1)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B(14)当前状态不是最大进气量时，中央控制器(4)下达阀门控制器B(12)增加阀门B(14)进气量操作指令；
2)当功率因数PFt高于死区上限值，且阀门B(14)当前状态是最大进气量时，中央控制器(4)判断备用乏风进气管道(16)进气是否正常；
2.1.当备用乏风进气管道(16)进气正常时，中央控制器(4)下达阀门控制器C(15)完全打开阀门C(13)操作指令；然后判断阀门A(11)是否已打开，当阀门A(11)未打开时，下达阀门控制器A(8)打开阀门A(11)操作指令；
当阀门A(11)已打开，且阀门A(11)当前状态是最大进气量时，维持当前进气量，当阀门A(11)当前状态不是最大进气量时，中央控制器(4)下达阀门控制器A(8)增加阀门A(11)进气量操作指令；
2.2.当备用乏风进气管道(16)进气不正常时，中央控制器(4)下达阀门控制器C(15)关闭阀门C(13)操作指令，中央控制器(4)判断蓄气装置(10)容量是否已空：当蓄气装置(10)容量已空时，中央控制器(4)下达阀门控制器A(8)关闭阀门A(11)的操作指令；当蓄气装置(10)容量未空时，中央控制器(4)下达阀门控制器A(8)完全打开阀门A(11)操作指令，然后关闭气体储存控制系统(18)，打开气体排放控制系统(19)进行瓦斯气体排放；
3)当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置(7)未投入时，中央控制器(4)下达无功补偿装置接入开关闭合指令；
当功率因数PFt不高于死区上限值，且低于死区下限值，且无功补偿装置(7)投入时，中央控制器(4)判断阀门A(11)是否打开；
3.1当阀门A(11)已打开时，中央控制器(4)下达阀门控制器A(8)关闭阀门A(11)的操作指令，然后下达阀门控制器C(15)完全打开阀门C(13)操作指令，然后判断蓄气装置容量是否已满；
当所述蓄气装置(10)容量已满时，中央控制器(4)关闭气体储存控制系统(18)与气体排放控制系统(19)，然后下达阀门控制器C(15)关闭阀门C(13)操作指令；
当所述蓄气装置(10)容量未满时，中央控制器(4)关闭气体排放控制系统(19)，打开气体储存控制系统(18)进行瓦斯气体储存；
3.2当阀门A(11)未打开时，且阀门B(14)当前状态为允许最小进气量时，瓦斯发电机组待机；当阀门B(14)当前状态不是允许最小进气量时，中央控制器(4)下达阀门控制器B(12)减少阀门B(14)进气量操作指令；
4)当功率因数PFt不高于死区上限值，且不低于死区下限值时，维持当前进气量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151230 |