CN108847691A - 一种应急供电单元并网方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明所提供了一种应急供电单元并网方法及装置，通过设置调速装置、控制装置、并网装置，可达到以下技术效果：（1）通过利用电磁感应原理模拟负载，快速实现并网条件，实现快速可靠稳定自动并网；（2）利用电磁感应原理模拟负载，调速机组转速，可实现光滑、无级可调的模拟负载控制，动态响应速度快，无摩擦，低噪音，工作稳定可靠，使用寿命长；（3）实现发电机组的快速稳定自动并网、自动脱网（解列）和重并网，并网周期短，成功率高，稳定性和可靠性高；（4）不仅具有快速自动并网功能，而且具有实时转矩转速控制功能。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统应急供电的技术领域，具体涉及一种应急供电单元并网方法及装置。
背景技术
随着社会和科技的发展，电力需求和供应在生产、生活、医疗、服务、科研、国防安全等领域越来越重要，供电电网的电能质量严重影响着电力系统的正常运行的稳定性和可靠性，尤其是重要的工厂企业、医疗卫生、政府机构、科研单位、国防安全部门等单位，对供电电网的电能质量要求更高，甚至要求提供无间断的高质量供电电源。根据国家标准《GB/T30137 电能质量 电压暂降与短时中断》，国家供电电网的电源可出现短时的电压暂降和/或短时中断。因此，上述终于重要单位的供电系统必须有应急供电单元，以保障重要生产设备、仪表仪器、信息数据、以及人员的安全。
目前，应对国家供电电网可能出现短时的电压暂降和/或短时中断，提供无间断供电电源的保护方式主要有三种方式：UPS供电、超级电容供电和飞轮惯性发电供电。UPS电源受电池技术的制约，寿命较短，主要用于电源容量需求和寿命要求不高的供电单元；超级电容受技术发展制约，单体容量较小，而且寿命较短，主要用于可靠性和寿命要求不高的供电单元；飞轮惯性发电技术比较成熟，提供电源容量较大，可靠性和寿命较高，已广泛应用于火力发电、水力发电、国防安全等领域。
一种应急供电单元自动并网方法基于采用飞轮惯性发电技术的两套并列运行交流发电机组。并列运行交流发电机组均采用电动机—飞轮—发电机的系统结构，两套并列运行发电机组发出三相交流电源后并网供电。常用的并网方法有空载起动并网、瞬时中断供电降速并网和接入负载电阻并网，采用以上并网方法，并网周期长，成功率较低，稳定性和可靠性不高，无法满足供电单元并网周期短、并网成功率高、并网稳定可靠、快速自动脱网和自动并网的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种应急供电单元自动并网方法，能够实现供电单元快速自动并网，提高并网成功率和并网的稳定性可靠性，及实现快速自动脱网和自动重并网。
本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种应急供电单元并网方法，包括以下步骤：
S01：设置待并网且并列运行机组进行初始化；
S02：采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；
S03：根据所述机组信息差值，控制、调速所述待并网且并列运行机组的所述机组信息所对应的机组项；
S04：当所述机组信息差值满足并网阈值条件时，进行并网操作。
优选地，在本发明中，还包括步骤S05：当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
优选地，在本发明中，所述机组信息包括输出电源电压、频率和相位。
优选地，在本发明中，在所述步骤S03中，所述调速包括根据调节线圈中的激励电流及磁粉的磁场作用力，以控制定子、转子之间的磁链作用力，进而实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节。
另一方面，本发明提供了一种应急供电单元并网装置，包括调速装置、并网装置和控制装置，具体包括：
所述调速装置包括定子、线圈、磁粉和转子，其中，通过调节所述磁粉的磁场作用力与所述线圈中的激励电流控制所述定子与所述转子之间的磁链作用力，以实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节；
所述并网装置包括信号控制器、同期闭锁继电器；其中，所述信号控制器用于采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；所述同期闭锁继电器用于控制所述待并网且并列运行机组的并网操作，当所述信号控制器反馈的所述机组信息达到并网阈值条件时，所述同期闭锁继电器自动闭合，以实现并网操作；
所述控制装置包括自动并网控制单元，其中，所述自动并网控制单元用于根据所述待并网且并列运行机组的所述机组信息，控制所述调速装置实现所述待并网且并列运行的机组的所述并网操作。
优选地，在本发明中，所述机组信息包括输出电源电压、频率和相位。
优选地，在本发明中，所述控制装置还包括转矩转速控制单元，其中，所述转矩转速控制单元用于实时调节所述调速装置的激励电流，控制所述调速装置的模拟负载转矩，在线监测并显示传动轴的负载扭矩和转速。
优选地，在本发明中，当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
本发明有益技术效果
本发明所提供了一种应急供电单元并网方法及装置，通过设置调速装置、控制装置、并网装置，可达到以下技术效果：
（1）通过利用电磁感应原理模拟负载，快速实现并网条件，实现快速可靠稳定自动并网；
（2）利用电磁感应原理模拟负载，调速机组转速，可实现光滑、无级可调的模拟负载控制，动态响应速度快，无摩擦，低噪音，工作稳定可靠，使用寿命长；
（3）实现发电机组的快速稳定自动并网、自动脱网（解列）和重并网，并网周期短，成功率高，稳定性和可靠性高；
（4）不仅具有快速自动并网功能，而且具有实时转矩转速控制功能。
附图说明
图1 本发明一实施例中实施流程图；
图2 本发明一实施例中自动并网原理示意图；
图3 本发明一实施例中调速装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供了一种应急供电单元并网方法，包括以下步骤：
S01：设置待并网且并列运行机组进行初始化；
S02：采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；
S03：根据所述机组信息差值，控制、调速所述待并网且并列运行机组的所述机组信息所对应的机组项；
S04：当所述机组信息差值满足并网阈值条件时，进行并网操作。
优选地，在本发明中，还包括步骤S05：当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
优选地，在本发明中，所述机组信息包括输出电源电压u、频率ｆ和相位θ。
优选地，在本发明中，在所述步骤S03中，所述调速包括根据调节线圈中的激励电流及磁粉的磁场作用力，以控制定子、转子之间的磁链作用力，进而实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节。
如图2-3所示，A、B分别为两套并列运行机组，其中，A-1、B-1表示各自机组中的电动机；A-2、B-2分别表示各自机组中的飞轮；A-3、B-3分别表示各自机组中的飞轮发电动；具体图2中，1、2表示所在机组中的调速装置，3表示为并网装置，4表示为控制装置；
如图3所述为本发明一实施例中调速装置的结构框图，其中，5、6表示支架，7表示主轴，8表示定子，9表示磁粉，10表示扭距传感器，11表示底座。
本发明提供了一种应急供电单元并网装置，包括调速装置、并网装置和控制装置，具体包括：
所述调速装置包括定子、线圈、磁粉和转子，其中，通过调节所述磁粉的磁场作用力与所述线圈中的激励电流控制所述定子与所述转子之间的磁链作用力，以实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节；
所述并网装置包括信号控制器、同期闭锁继电器；其中，所述信号控制器用于采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；所述同期闭锁继电器用于控制所述待并网且并列运行机组的并网操作，当所述信号控制器反馈的所述机组信息达到并网阈值条件时，所述同期闭锁继电器自动闭合，以实现并网操作；
所述控制装置包括自动并网控制单元，其中，所述自动并网控制单元用于根据所述待并网且并列运行机组的所述机组信息，控制所述调速装置实现所述待并网且并列运行的机组的所述并网操作。
优选地，在本发明中，所述机组信息包括输出电源电压、频率和相位。
优选地，在本发明中，所述控制装置还包括转矩转速控制单元，其中，所述转矩转速控制单元用于实时调节所述调速装置的激励电流，控制所述调速装置的模拟负载转矩，在线监测并显示传动轴的负载扭矩和转速。
优选地，在本发明中，当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
本发明所提供的方法与系统可实现如下功能：
功能1：自动并网功能
如附图2～图3所示，发电机组1和发电机组2空载起动，所述的并网装置实时监测两套发电机组输出电源的电压、频率和相位，将比较信息反馈给所述的控制装置，控制装置根据反馈的电压差、频率差和相位差信息，自动调节转速较高的发电机组调速装置激磁电流，控制调速装置的模拟负载转矩，控制电动机的运行转速。当所述的并网装置监测到两套发电机组电源的电压差、频率差和相位差满足并网条件后，闭锁继电器快速闭合执行并网动作。并网成功后，所述控制装置自动控制调速装置激磁电流为零，磁粉的磁场作用力和定转子之间的磁链作用力为零。并网后，两套发电机组按照功率需求及分配并网运行。
当其中某一套机组发生故障或异常时，并网装置的闭锁继电器快速执行脱网（解列）动作，无故障或异常的机组按照需求功率正常运行。故障机组的故障或异常排除后，重新实现自动并网。
功能2：转矩转速控制功能
如附图2～图3所示，所述调速装置加装扭矩-转速传感器，通过转矩转速信号放大器和信号转化器，可实时监测机组转动轴的瞬态转矩转速信息。根据需求，可调节运行机组的负载转矩转速，实现运行机组的转矩转速控制功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种应急供电单元并网方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：设置待并网且并列运行机组进行初始化；
S02：采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；
S03：根据所述机组信息差值，控制、调速所述待并网且并列运行机组的所述机组信息所对应的机组项；
S04：当所述机组信息差值满足并网阈值条件时，进行并网操作。
2.根据权利要求1所述一种应急供电单元并网方法，其特征在于：还包括步骤S05：当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
3.根据权利要求1或2所述一种应急供电单元并网方法，其特征在于：所述机组信息包括输出电源电压、频率和相位。
4.根据权利要求1或2所述一种应急供电单元并网方法，其特征在于：在所述步骤S03中，所述调速包括根据调节线圈中的激励电流及磁粉的磁场作用力，以控制定子、转子之间的磁链作用力，进而实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节。
5.一种应急供电单元并网装置，包括调速装置、并网装置和控制装置，其特征在于：
所述调速装置包括定子、线圈、磁粉和转子，其中，通过调节所述磁粉的磁场作用力与所述线圈中的激励电流控制所述定子与所述转子之间的磁链作用力，以实现对待并网且并列运行机组的电动机转轴转速调节；
所述并网装置包括信号控制器、同期闭锁继电器；其中，所述信号控制器用于采集所述待并网且并列运行机组的机组信息，并产生机组信息差值，判断所述机组信息差值；所述同期闭锁继电器用于控制所述待并网且并列运行机组的并网操作，当所述信号控制器反馈的所述机组信息达到并网阈值条件时，所述同期闭锁继电器自动闭合，以实现并网操作；
所述控制装置包括自动并网控制单元，其中，所述自动并网控制单元用于根据所述待并网且并列运行机组的所述机组信息，控制所述调速装置实现所述待并网且并列运行的机组的所述并网操作。
6.根据权利要求5所述一种应急供电单元并网装置，其特征在于：所述机组信息包括输出电源电压、频率和相位。
7.根据权利要求5或6所述一种应急供电单元并网装置，其特征在于：所述控制装置还包括转矩转速控制单元，其中，所述转矩转速控制单元用于实时调节所述调速装置的激励电流，控制所述调速装置的模拟负载转矩，在线监测并显示传动轴的负载扭矩和转速。
8.根据权利要求5或6所述一种应急供电单元并网装置，其特征在于：当完成所述并网操作后，所述待并网且并列运行机组根据功率需求分配并网运行。
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