CN110176783A - 发电机组的功率调整方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发电机组的功率调整方法和装置，其中装置包括：第一测量器，第二测量器和可编程控制器，其中，第一测量器的输入端与电网相连接，第一测量器的输出端与可编程控制器的第一端相连接，第二测量器的输入端与发电机组的输出端相连接，第二测量器的输出端与可编程控制器的第二端相连接，可编程控制器的第三端与发电机组的输入端相连接；第一测量器，用于测量电网的第一负荷功率；第二测量器，用于测量发电机组的第二负荷功率；可编程控制器，用于根据第一负荷功率和第二负荷功率控制发电机组的输出功率。本发明缓解了现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。

Description

发电机组的功率调整方法和装置
技术领域
本发明涉及设备控制技术领域，尤其是涉及一种发电机组的功率调整方法和装置。
背景技术
在提倡节能减排，清洁能源的当下，各种工厂矿的自备电厂分布式能源站成了趋势。分布式能源站不仅减轻了电网的负担，更是满足了工厂矿自用电，制冷，供暖，生活热水等需求。大型工厂矿自备电厂基本是用汽轮机、燃气轮机等大型发电设备并不适用于中小型工厂矿。对于中小型工厂矿来说，燃气内燃机则完美的契合了中小型工厂矿以电需求为主的电、冷、热三联供的需求。
然而现有技术中，在中小型工厂矿中的燃气发电机组的使用过程，基本上都是由值班运行人员去根据工厂用电去手动设置发电机功率，在厂区负荷变动频繁的情况下，容易超发电(并网不上网的模式下，超发给电网的电量，电力公司不计费)。这样就存在着需要时刻的观察厂区用电的变化，频繁设置机组功率的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发电机组的功率调整方法和装置，以缓解了现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种发电机组的功率调整装置，包括：第一测量器，第二测量器和可编程控制器，其中，所述第一测量器的输入端与电网上的第一测量点相连接，所述第一测量器的输出端与所述可编程控制器的第一输入端相连接，所述第二测量器的输入端与发电机组上的第二测量点相连接，所述第二测量器的输出端与所述可编程控制器的第二输入端相连接，所述可编程控制器的输出端与所述发电机组的输入端相连接；所述发电机组为接入电网的发电机组，所述发电机组和所述电网均与厂区负荷的接入端相连接；所述第一测量器，用于测量所述电网的第一负荷功率；所述第二测量器，用于测量所述发电机组的第二负荷功率；所述可编程控制器，用于根据所述第一负荷功率和所述第二负荷功率控制所述发电机组的输出功率。
进一步地，所述功率调整装置还包括控制终端，所述控制终端与所述可编程控制器的第三输入端相连接，所述控制终端，用于显示所述第一负荷功率、所述第二负荷功率和所述发电机组的输出功率。
进一步地，所述控制终端与所述可编程控制器之间的连接方式包括以下至少之一：有线连接，无线连接。
进一步地，所述控制终端为触摸屏。
进一步地，所述功率调整装置还包括：控制开关，所述控制开关的安装位置包括以下至少之一：电网的供电线路上，所述发电机组和公共连接点之间的线路上，所述厂区负荷和公共连接点之间的线路上，所述公共连接点为所述电网、所述厂区负荷和所述发电机组的公共连接点。
进一步地，所述功率调整装置还包括：开关信号采集装置，所述开关信号采集装置的输入端与所述控制开关相连接，所述开关信号采集装置的输出端与所述可编程控制器的第四输入端相连接，所述开关信号采集装置，用于采集所述控制开关的状态信息，所述状态信息包括以下任一项：开关闭合，开关断开。
第二方面，本发明实施例还提供了一种发电机组的功率调整方法，应用于上述第一方面中所述的功率调整装置，包括：获取在电网的第一采集端采集到的所述电网的第一负荷功率，以及获取在发电机组的第二采集端采集到的所述发电机组的第二负荷功率，其中，所述发电机组为接入到所述电网的发电机组，所述发电机组与所述电网均与厂区负荷的接入端相连接；计算所述第一负荷功率和所述第二负荷功率之和，得到厂区负荷功率；获取所述发电机组的加减负荷性能曲线；根据所述厂区负荷功率和所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率。
进一步地，根据所述厂区负荷功率和所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率包括：获取所述发电机组的额定功率；判断所述厂区负荷功率是否小于所述额定功率；如果是，则根据所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率为所述厂区负荷功率。
进一步地，所述方法还包括：如果判断所述厂区负荷功率大于或等于所述额定功率，则控制所述发电机组的输出功率为额定功率。
进一步地，在根据所述厂区负荷功率和所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率之后，所述方法还包括：若判断出所述厂区负荷功率小于所述发电机组的输出功率下限功率值，则控制所述发电机组关闭。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整装置，包括：第一测量器，第二测量器和可编程控制器，其中，第一测量器的输入端与电网上的第一测量点相连接，第一测量器的输出端与可编程控制器的第一输入端相连接，第二测量器的输入端与发电机组上的第二测量点相连接，第二测量器的输出端与可编程控制器的第二输入端相连接，可编程控制器的输出端与发电机组的输入端相连接；发电机组为接入电网的发电机组，发电机组和电网均与厂区负荷的接入端相连接；第一测量器，用于测量电网的第一负荷功率；第二测量器，用于测量发电机组的第二负荷功率；可编程控制器，用于根据第一负荷功率和第二负荷功率控制发电机组的输出功率。本发明提供的功率调整装置可以根据测量到的电网和发电机组的负荷功率来调整发电机组的输出功率，从而缓解了现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种发电机组的功率调整装置的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种触摸屏的显示界面的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种发电机组的加减负荷性能曲线图。
图标：
10-第一测量器；20-第二测量器；30-可编程控制器；40-控制终端；
51-第一控制开关；52-第二控制开关；53-第三控制开关；
61-第一开关信号采集器；62-第二开关信号采集器；63-第三开关信号采集器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1是根据本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整装置的示意图，如图1所示，该功率调整装置包括：第一测量器10，第二测量器20和可编程控制器(ProgrammableLogic Controller，简称PLC)30，其中，第一测量器10的输入端与电网上的第一测量点相连接，第一测量器10的输出端与可编程控制器30的第一输入端相连接，第二测量器20的输入端与发电机组上的第二测量点相连接，第二测量器20的输出端与可编程控制器30的第二输入端相连接，可编程控制器30的输出端与发电机组的输入端相连接；发电机组为接入电网的发电机组，发电机组和电网均与厂区负荷的接入端相连接。
具体地，第一测量器10，用于测量电网的第一负荷功率。其中，第一测量器对电网的测量为单相测量。
第二测量器20，用于测量发电机组的第二负荷功率。
可编程控制器30，用于根据第一负荷功率和第二负荷功率控制发电机组的输出功率。
可选地，控制发电机组的输出功率为第一负荷功率和第二负荷功率之和。
本发明提供的功率调整装置可以根据测量到的电网和发电机组的负荷功率来调整发电机组的输出功率，从而现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。
需要说明的是，本发明提供的发电机组的功率调整装置，不仅适用于燃气发电机组，还适用于其他的发电机组，例如还适用于汽轮机、燃气轮机等，具体适用的发电机组类型本发明不做具体限定。
可选地，图2是根据本发明实施例提供的另一种发电机组的功率调整装置的示意图，如图2所示，功率调整装置还包括控制终端40，控制终端40与可编程控制器的第三输入端相连接，其中，第三输入端在图2中未示出。
具体地，在本实施例中，控制终端40，用于显示第一负荷功率、第二负荷功率和发电机组的输出功率。
优选地，在本发明实施例中，控制终端40为触摸屏。
可选的，控制终端40与可编程控制器30之间的连接方式包括以下至少之一：有线连接，无线连接。例如，控制终端40可以通过Wifi与可编程控制器30无线连接；又例如，控制终端40可以通过RS232通信线与可编程控制器30有线连接。
在本发明的一个可选的实施方式中，控制终端40还可以用于调整可编程控制器30的运行参数。具体地，如图3所示，可调整的运行参数包括：功率跟随差值，功率调整间隔，功率调整值，功率调整死区，逆功率值和逆功率时间。
其中，功率跟随差值为发电机组的输出功率与电网的接入功率之间的差值，例如，100KW；功率调整间隔为可编程控制器30对发电机组的输出功率的调整时间间隔，例如20S；功率调整值为可编程控制器30对发电机组的输出功率进行调整时，每次调整的功率值大小，例如，60KW；功率调整死区为发电机组的实际输出功率与需要调整到的目标功率之间的允许差值，例如，30KW；逆功率值为发电机组的实际输出功率允许超过厂区负荷功率的功率范围，例如，-100KW表示发电机组的实际输出功率允许超过厂区负荷功率的功率范围为不超过100KW；逆功率时间为发电机组产生逆功率的最大允许持续时间，例如，20S。
可选地，本发明提供的功率调整装置还包括：控制开关，所述控制开关的安装位置包括以下至少之一：电网的供电线路上，所述发电机组和公共连接点之间的线路上，所述厂区负荷和公共连接点之间的线路上，所述公共连接点为所述电网、所述厂区负荷和所述发电机组的公共连接点。
具体地，如图2所示，控制开关包括：第一控制开关51，第二控制开关52和第三控制开关53。
具体地，第一控制开关51安装在发电机组和公共连接点之间的线路上，用于控制所述发电机组的接入与断开。其中，公共连接点为电网、发电机组和厂区负荷之间的公共连接点。
第二控制开关52，安装在电网的供电线路上，用于控制电网的接入与断开。
第三控制开关53，安装在厂区负荷和公共连接点之间的线路上，用于控制所述厂区负荷的接入与断开。
可选地，本发明实施例提供的功率调整装置还包括：开关信号采集器，开关信号采集器的输入端与控制开关相连接，开关信号采集器的输出端与可编程控制器的第四输入端相连接，用于采集控制开关的状态信息，状态信息包括以下任一项：开关闭合，开关断开。
具体地，如图2所示，开关信号采集器包括：第一开关信号采集器61，第二开关信号采集器62和第三开关信号采集器63。
其中，第一开关信号采集器61的信号采集端与第一控制开关51相连接，第一开关信号采集器61的输出端与可编程控制器30的第四输入端(在图2中未示出)相连接，用于采集第一控制开关51的状态信息，并将第一控制开关51的状态信息发送到可编程控制器30。
第二开关信号采集器62的信号采集端与第二控制开关52相连接，第二开关信号采集器62的输出端与可编程控制器30的第五输入端(在图2中未示出)相连接，用于采集第二控制开关52的状态信息，并将第二控制开关52的状态信息发送到可编程控制器30。
第三开关信号采集器63的信号采集端与第三控制开关53相连接，第三开关信号采集器63的输出端与可编程控制器30的第六输入端(在图2中未示出)相连接，用于采集第三控制开关53的状态信息，并将第三控制开关53的状态信息发送到可编程控制器30。
以下举例说明本发明实施例提供的发电机组的功率调整装置的具体工作过程：
首先，电网供电到第二控制开关，再通过第三控制开关给厂区负荷供电，以使厂区负荷正常运行。可编程控制器获取上述实施例中第一测量器、第二测量器、第一开关信号采集器、第二开关信号采集器和第三开关信号采集器发送的信号。若可编程控制器判断接收到的第二开关信号采集器和第三开关信号采集器的信号为开关闭合，且判断从第一测量器获取到的第一负荷功率超过了第一预设值，例如，发电机组的额定功率的30％，则控制发电机组开启运行。此时发电机组通过第一控制开关与电网并网，即发电机组与电网同时向厂区负荷供电。
发电机组运行并网后，发电机组的输出功率对于第一测量器来说是一个反向功率，此时，厂区负荷功率＝第一负荷功率+第二负荷功率。可编程控制器计算出厂区负荷功率之后，根据发电机组的加减负荷的性能曲线以及厂区负荷变化来自动调整(模拟量控制)发电机组的输出功率。
同时还可以通过控制终端设定自动加减负荷的上限和下限(例如，上限为发电机组的额定功率，下限为发电机组的额定功率的20％)来保证发电机组自动加减功率在发电机组额定功率的范围内。在可编程控制器判断出厂区负荷低于第二预设值，例如发电机组的额定功率的20％，则控制发电机组关闭，断开发电机组与电网之间的连接。
通过以上描述可知，本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整装置，包括：第一测量器，第二测量器和可编程控制器，其中，第一测量器的输入端与电网相连接，第一测量器的输出端与可编程控制器的第一端相连接，第二测量器的输入端与发电机组的输出端相连接，第二测量器的输出端与可编程控制器的第二端相连接，可编程控制器的第三端与发电机组的输入端相连接；发电机组为接入电网的发电机组，发电机组和电网均与厂区负荷的接入端相连接；第一测量器，用于测量电网的第一负荷功率；第二测量器，用于测量发电机组的第二负荷功率；可编程控制器，用于根据第一负荷功率和第二负荷功率控制发电机组的输出功率。本发明提供的功率调整装置可以根据测量到的电网和发电机组的负荷功率来调整发电机组的输出功率，从而现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。同时，本发明实施例提供的功率调整装置还有如下技术效果：
(1)通过可编程控制器(PLC)可实现整个发电机组的功率调整过程的自动化，智能化；
(2)通过本发明实施例提供的功率调整装置，可减少运行值班人员的人力成本，减少劳动强度，提高工作效率；
(3)通过本发明实施例提供的功率调整装置，利用可编程控制器(PLC)实现整个系统联动和保护的自动化，保证了设备的安全可靠运行。减少了工厂矿的用电费用，还能预防荷波动时，发电机组往电网倒送电，出线逆功率，防止了资源的浪费；
(4)通过触摸屏的功能可以让燃气发电机组的功率调整装置所需的参数通过触摸屏来显示及设置，可以由运行值班人员根据厂区用电情况进行灵活的设置。
实施例二：
图4是根据本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整方法的流程图，该方法应用于上述实施例一中的功率调整装置，如图4所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，获取在电网的第一采集端采集到的电网的第一负荷功率，以及获取在发电机组的第二采集端采集到的发电机组的第二负荷功率，其中，发电机组为接入到电网的发电机组，发电机组与电网均与厂区负荷的接入端相连接。
步骤S104，计算第一负荷功率和第二负荷功率之和，得到厂区负荷功率。
步骤S106，获取发电机组的加减负荷性能曲线。
步骤S108，根据厂区负荷功率和加减负荷性能曲线控制发电机组的实际输出功率。
本发明实施例提供的一种发电组的功率调整方法，具体通过获取在电网的第一采集端采集到的电网的第一负荷功率，以及获取在发电机组的第二采集端采集到的发电机组的第二负荷功率，计算第一负荷功率和第二负荷功率之和，得到厂区负荷功率；然后获取发电机组的加减负荷性能曲线，最后根据厂区负荷功率和加减负荷性能曲线控制发电机组的实际输出功率。这样缓解了现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。
下面举例说明步骤S108中，如何根据厂区负荷功率和加减负荷性能曲线控制发电机组的实际输出功率。
图5是型号为TCG2020的发电机组的加减负荷性能曲线图，其中，PN为当前发电机的负载功率占额定功率的百分比，LS为负载级。
表1为型号为TCG2020的发电机组的负荷功率变化与发电机组转数变化之间的关系表格，其中，tf,in为调节时间，n为转数变化。
表1
负载级说明：负载级为发电机加载过程中的级别。表1中分为12个级别。当发电机加载到实际功率在0％-20％时，为第一负载级，下次允许增加的功率为第二负载级(20％-30％)，也就是额定功率的10％，我们根据此机组的12个级别，按最小的负载级(5％)，设置触摸屏参数“功率调整值”，设置为100KW(2000*5％＝100KW)。触摸屏参数“功率调整间隔”按表1中最小负载极的时间设置(12秒)。这样的参数设置满足了发电机组各个负载级的负荷曲线。
也可根据使用者需求，切换手动模式/自动模式。手动模式—根据机组和工厂运行情况自行在触摸屏界面设置加减载参数。自动模式—由可编程控制器(PLC)来根据发电机各负载级自动调整参数。
例：根据上述负载级说明，若发电机额定功率为2000KW，厂区负荷为1500KW时，发电机并网后，自动加载。每间隔12秒，设置机组功率加100KW，直至加载至厂区负荷功率值1500KW。当厂区负荷降至低于发电机实际功率时，例如，1000KW，发电机自行减载，每间隔12秒，设置机组功率减少100KW，直至达到厂区负荷功率值的1000KW。
可选地，步骤S108具体包括如下步骤：
步骤S1081，获取发电机组的额定功率。
步骤S1082，判断厂区负荷功率是否小于额定功率；如果是，则执行步骤S1083，如果否，则执行步骤S1084。
步骤S1083，控制发电机组的实际输出功率为厂区负荷功率。
步骤S1084，控制发电机组的输出功率为额定功率。
通过上述步骤，可以起到对系统的联动及保护的技术效果，当厂区负荷高于发电机组的额定功率时，可编程控制器便不会再跟随厂区负荷，而是控制发电机组保持最大额定功率运行。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，在步骤S108之后，还包括：
步骤S110，若判断出厂区负荷功率小于发电机组的输出功率下限功率值，则控制发电机组关闭。其中，发电机组的输出功率下限功率值，可以根据实际需要而具体设定，例如，设定为发电机组额定功率的20％功率值。这样能够防止在低输出功率下运行的发电机组，因为效率降低而导致的损耗增大的问题，同时也能够防止在厂区负荷波动时，发电机组往电网倒送电而出现逆功率的问题。
通过以上描述可知，本发明实施例提供的一种发电机组的功率调整方法，体通过获取在电网的第一采集端采集到的电网的第一负荷功率，以及获取在发电机组的第二采集端采集到的发电机组的第二负荷功率，计算第一负荷功率和第二负荷功率之和，得到厂区负荷功率；然后获取发电机组的加减负荷性能曲线，最后根据加减负荷性能曲线控制发电机组的实际输出功率为厂区负荷功率之后。这样缓解了现有的功率调整方法或者装置在调整发电机组的功率时操作较为频繁的技术问题，从而节省了人力成本，提高了工作效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发电机组的功率调整装置，其特征在于，包括：第一测量器，第二测量器和可编程控制器，其中，所述第一测量器的输入端与电网上的第一测量点相连接，所述第一测量器的输出端与所述可编程控制器的第一输入端相连接，所述第二测量器的输入端与发电机组上的第二测量点相连接，所述第二测量器的输出端与所述可编程控制器的第二输入端相连接，所述可编程控制器的输出端与所述发电机组的输入端相连接；所述发电机组为接入电网的发电机组，所述发电机组和所述电网均与厂区负荷的接入端相连接；
所述第一测量器，用于测量所述电网的第一负荷功率；
所述第二测量器，用于测量所述发电机组的第二负荷功率；
所述可编程控制器，用于根据所述第一负荷功率和所述第二负荷功率控制所述发电机组的输出功率。
2.根据权利要求1所述的功率调整装置，其特征在于，所述功率调整装置还包括控制终端，所述控制终端与所述可编程控制器的第三输入端相连接，
所述控制终端，用于显示所述第一负荷功率、所述第二负荷功率和所述发电机组的输出功率。
3.根据权利要求2所述的功率调整装置，其特征在于，所述控制终端与所述可编程控制器之间的连接方式包括以下至少之一：有线连接，无线连接。
4.根据权利要求2所述的功率调整装置，其特征在于，所述控制终端为触摸屏。
5.根据权利要求1所述的功率调整装置，其特征在于，所述功率调整装置还包括：控制开关，所述控制开关的安装位置包括以下至少之一：电网的供电线路上，所述发电机组和公共连接点之间的线路上，所述厂区负荷和公共连接点之间的线路上，所述公共连接点为所述电网、所述厂区负荷和所述发电机组的公共连接点。
6.根据权利要求5所述的功率调整装置，其特征在于，所述功率调整装置还包括：开关信号采集装置，所述开关信号采集装置的输入端与所述控制开关相连接，所述开关信号采集装置的输出端与所述可编程控制器的第四输入端相连接，
所述开关信号采集装置，用于采集所述控制开关的状态信息，所述状态信息包括以下任一项：开关闭合，开关断开。
7.一种发电机组的功率调整方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至6任一项所述的功率调整装置，包括：
获取在电网的第一采集端采集到的所述电网的第一负荷功率，以及获取在发电机组的第二采集端采集到的所述发电机组的第二负荷功率，其中，所述发电机组为接入到所述电网的发电机组，所述发电机组与所述电网均与厂区负荷的接入端相连接；
计算所述第一负荷功率和所述第二负荷功率之和，得到厂区负荷功率；
获取所述发电机组的加减负荷性能曲线；
根据所述厂区负荷功率和所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述厂区负荷功率和所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率包括：
获取所述发电机组的额定功率；
判断所述厂区负荷功率是否小于所述额定功率；
如果是，则根据所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率为所述厂区负荷功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果判断所述厂区负荷功率大于或等于所述额定功率，则控制所述发电机组的输出功率为额定功率。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据所述加减负荷性能曲线控制所述发电机组的实际输出功率为所述厂区负荷功率之后，所述方法还包括：
若判断出所述厂区负荷功率小于所述发电机组的输出功率下限功率值，则控制所述发电机组关闭。
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