CN207234422U - 冗余并网监控系统以及发电系统 - Google Patents

Abstract

一种冗余并网监控系统以及发电系统，涉及并网发电设备领域，该冗余并网监控系统包括第一并网控制器、第二并网控制器以及通讯线，第一并网控制器内设置有相互耦合的第一控制模块和第一通讯模块，第二并网控制器内设置有相互耦合的第二控制模块和第二通讯模块，第一通讯模块和第二控制模块通过通讯线连接且相互检测；第二通讯模块和第一控制模块通过通讯线连接且相互检测。本实用新型利用通讯技术对并网控制器进行实时相互检测，使两个并网控制器处于互为备用的状态，实现双机冗余，使得整个并网系统可靠性大大提升。此外，提供的具有上述冗余并网监控系统的发电系统，其可靠性大大提升。

Description

冗余并网监控系统以及发电系统

技术领域

本实用新型涉及并网发电设备领域，具体而言，涉及一种冗余并网监控系统以及发电系统。

背景技术

近年来，国民经济的快速发展，为我国电力工业平稳较快的发展提供了持续的动力。目前，全国用电需求快速增长，电力供应能力稳步增强，燃气发电机组作为电力工业的重要设备，其市场借势陡增。但目前燃气发电机组的并网技术只能实现一个控制器对燃气发电机组和市电进行并网，其可靠性无法达到要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冗余并网监控系统，其能够实现双机冗余，使得整个并网系统可靠性大大提升。

本实用新型的另一目的在于提供一种发电系统，其可靠性大大提升。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种冗余并网监控系统，用于控制为负载供电的燃气发电机组与市电并网，其包括第一并网控制器、第二并网控制器以及通讯线，第一并网控制器内设置有相互耦合的第一控制模块和第一通讯模块，第二并网控制器内设置有相互耦合的第二控制模块和第二通讯模块，第一通讯模块和第二控制模块通过通讯线连接且相互检测；第二通讯模块和第一控制模块通过通讯线连接且相互检测；

第一控制模块用于控制燃气发电机组与市电并网，且用于向第一通讯模块定时发送第一信号；

第二控制模块用于控制燃气发电机组与市电并网，且用于向第二通讯模块定时发送第二信号；

第一通讯模块用于接收第一信号，并在第一信号消失时通过通讯线启用控制模块，当第二并网控制器启用后，第一通讯模块控制第一控制模块重启；

第二通讯模块用于接收第二信号，并在第二信号消失时通过通讯线启用第一控制模块，当第一并网控制器启用后，第二通讯模块控制第二控制模块重启。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述第一并网控制器内设置有第一报警模块，第二并网控制器内设置有第二报警模块，第一报警模块与第一通讯模块耦合，第二报警模块与第二通讯模块耦合。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述燃气发电机组安装有两套独立的传感器组件，两套传感器组件分别与第一控制模块和第二控制模块连接，两套传感器组件用于分别检测燃气发电机组的参数并分别传输至第一控制模块和第二控制模块。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述传感器组件包括水温传感器、油压传感器、转速传感器、进气压力传感器以及排气温度传感器。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述冗余并网监控系统还包括发电输电线、市电输电线、发电开关和市电开关，燃气发电机组与负载通过发电输电线电连接，市电与负载通过市电输电线连接，发电开关安装于发电输电线，市电开关安装于市电输电线。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述第一并网控制器和第二并网控制器内均设置有发电开关监控模块和市电开关监控模块，两个发电开关监控模块分别与第一控制模块和第二控制模块连接，两个发电开关监控模块均与发电开关连接，两个市电开关监控模块分别与第一控制模块和第二控制模块连接，两个市电开关监控模块均与市电开关连接。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述第一并网控制器和第二并网控制器内均设置有发电采样模块以及市电采样模块，两个发电采样模块分别与第一控制模块和第二控制模块电连接，两个发电采样模块同时与发电输电线电连接；两个市电采样模块分别与第一控制模块和第二控制模块电连接，两个市电采样模块同时与市电输电线电连接；

发电采样模块用于对发电输电线的发电参数进行采样并传输至控制模块；

市电采样模块用于对市电输电线的市电参数进行采样并传输至控制模块；

第一控制模块用于接收发电参数和市电参数并对比发电参数和市电参数，当发电参数和市电参数同期时，控制燃气发电机组与市电并网；

第二控制模块用于接收发电参数和市电参数并对比发电参数和市电参数，当发电参数和市电参数同期时，控制燃气发电机组与市电并网。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述发电采样模块包括发电电流互感器以及发电电压采样器；市电采样模块包括市电电流互感器以及市电电压采样器。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，上述第一并网控制器和第二并网控制器内均设置有调压系统和调速系统，燃气发电机组内设置有调压板和调速线，调压系统与调压板连接，调速系统与调速线连接。

一种发电系统，其包括燃气发电机组以及上述冗余并网监控系统，冗余并网监控系统与燃气发电机组连接。

本实用新型实施例的有益效果例如包括：

本实用新型实施例提供的冗余并网监控系统能够利用通讯技术对并网控制器进行实时相互检测，本实施例中，提供第一并网控制器、第二并网控制器以及连接第一并网控制器和第二并网控制器的通讯线，使两个并网控制器处于互为备用的状态，可设置任意一个控制器作为主用，当检测到主控制器故障，另一个控制器可无间断切换至工作状态，实现双机冗余，使得整个并网系统可靠性大大提升。

此外，本实用新型实施例还提供了一种发电系统，其包括上述冗余并网监控系统。具有上述冗余并网监控系统的发电系统，其可靠性大大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的发电系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的第一并网控制器的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的冗余并网监控系统的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的第一并网控制器作为主控状态时的流程图。

图标：10-发电系统；100-冗余并网监控系统；110-第一并网控制器；111-第一控制模块；112-第一通讯模块；113-发电开关监控模块；114-市电开关监控模块；115-发电采样模块；1151-发电电流互感器；1152-发电电压采样器；116-市电采样模块；1161-市电电流互感器；1162-市电电压采样器；117-第一报警模块；120-第二并网控制器；121-第二控制模块；122-第二通讯模块；123-第二报警模块；130-通讯线；200-燃气发电机组；201-发电输电线；202-发电开关；203-传感器组件；204-调压调速系统；300-市电；301-市电输电线；302-市电开关；400-负载。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种发电系统10，其包括冗余并网监控系统100以及燃气发电机组200，该冗余并网监控系统100，用于控制燃气发电机组200与市电300并网以用于为负载400供电。

冗余并网监控系统100的结构请参阅图1，冗余并网监控系统100包括并网柜(图未示)、第一并网控制器110、第二并网控制器120以及用于连接第一并网控制器110和第二并网控制器120的通讯线130。并网柜用于安装第一并网控制器110和第二并网控制器120。

请参阅图2和图3，第一并网控制器110内设置有相互耦合的第一控制模块111和第一通讯模块112，第二并网控制器120内设置有相互耦合的第二控制模块121和第二通讯模块122，第一通讯模块112和第二控制模块121通过通讯线130连接且相互检测，第二通讯模块122和第一控制模块111通过通讯线130连接且相互检测。

第一控制模块111用于控制燃气发电机组200与市电300并网，且用于向第一通讯模块112定时发送第一信号。

第二控制模块121用于控制燃气发电机组200与市电300并网，且用于向第二通讯模块122定时发送第二信号。

第一通讯模块112用于接收第一信号，并在第一信号消失时启用第二控制模块121，当第二并网控制器120启用后，第一通讯模块112控制第一控制模块111重启。

第二通讯模块122用于接收第二信号，并在第二信号消失时启用第一控制模块111，当第一并网控制器110启用后，第二通讯模块122控制第二控制模块121重启。

将燃气发电机组200所需的启动、电磁阀等信号分别接入第一并网控制器110和第二并网控制器120，使第一并网控制器110和第二并网控制器120能够相互独立且互不影响的控制燃气发电机组200与市电300并网，第一并网控制器110和第二并网控制器120中的任一者都可以为主用状态，另一者为备用状态，从而实现双机冗余，使得整个并网系统可靠性大大提升。

进一步地，第一并网控制器110内设置有第一报警模块117，第二并网控制器120内设置有第二报警模块123。第一报警模块117和第二报警模块123可以为扬声器、蜂鸣器或者指示灯等能够发声或发光的报警设备。第一报警模块117与第一通讯模块112耦合，在第一通讯模块112控制第一并网控制器110重启时，若重启失败，则第一通讯模块112控制第一报警模块117进行报警；第二报警模块123与第二通讯模块122耦合，在第二通讯模块122控制第二并网控制器120重启时，若重启失败，则第二通讯模块122控制第二报警模块123进行报警。

此外，请返回参阅图1，冗余并网监控系统100还包括发电输电线201、市电输电线301、发电开关202和市电开关302，燃气发电机组200与负载400通过发电输电线201电连接，市电300与负载400通过市电输电线301连接，发电开关202安装于发电输电线201，市电开关302安装于市电输电线301。

请参阅图2和图3，第一并网控制器110和第二并网控制器120内均设置有发电开关监控模块113和市电开关监控模块114，两个发电开关监控模块113分别与第一控制模块111和第二控制模块121连接，两个发电开关监控模块113均与发电开关202连接，用于控制发电开关202的启闭，两个市电开关监控模块114分别与第一控制模块111和第二控制模块121连接，两个市电开关监控模块114均与市电开关302连接，用于控制市电开关302的启闭。

燃气发电机组200需要与市电300同期后才能进行并网操作，对此，本实施例中，在第一并网控制器110和第二并网控制器120内均设置有发电采样模块115以及市电采样模块116，两个发电采样模块115分别与第一控制模块111和第二控制模块121电连接，两个发电采样模块115同时与发电输电线201电连接，两个市电采样模块116分别与第一控制模块111和第二控制模块121电连接，两个市电采样模块116同时与市电输电线301电连接。

发电采样模块115用于对发电输电线201的发电参数进行采样并传输至第一控制模块111和第二控制模块121；市电采样模块116用于对市电输电线301的市电参数进行参演并传输至第一控制模块111和第二控制模块121；第一控制模块111和第二控制模块121均用于接收发电参数和市电参数并对比发电参数和市电参数，当发电参数和市电参数同期时，控制燃气发电机组200与市电300并网，也即是，控制发电开关监控模块113闭合发电开关202。

具体地，发电采样模块115包括发电电流互感器1151以及发电电压采样器1152，市电采样模块116包括市电电流互感器1161以及市电电压采样器1162。

并且第一并网控制器110和第二并网控制器120还分别设置有调压调速系统204，将调压调压调速系统204中的调压系统分别接入燃气发电机组200的调压板实现无功调整，将调压调压调速系统204中的调速系统分别接入燃气发电机组200的ECU调速线实现并网系统的有功调整。

通过发电电流互感器1151以及市电电流互感器1161对燃气发电机组200和市电300的电流进行检测和监控，同时利用发电电压采样器1152和市电电压采样器1162对燃气发电机组200和市电300的低压进行检测和监控。进而对燃气发电机组200以及市电300的电流、电压、功率等进行对比，通过调压系统和调速系统对燃气发电机组200进行调节，使燃气发电机组200的电流、电压、功率等与市电300满足同期的要求，再进行并网。

接下来将详细阐述燃气发电机组200的结构：燃气发电机组200可以选自天然气发电机组、瓦斯气发电机组、桔梗气发电机组以及沼气发电机组中的一种或多种。其中，以瓦斯气、桔梗气以及沼气等为燃料的发电机组不仅运行可靠，成本低，而且能变废为宝，不会产生污染。

请参阅图1，燃气发电机组200安装有两套独立的传感器组件203，两套传感器组件203分别与第一并网控制器110的第一控制模块111以及第二并网控制器120的第二控制模块121连接，两套传感器组件203用于分别检测燃气发电机组200的参数并分别传输至第一控制模块111以及第二控制模块121。

传感器组件203检测的燃气发电机组200的参数有助于第一并网控制器110和第二并网控制器120实时了解燃气发电机组200的工作情况，便于第一并网控制器110和第二并网控制器120在对燃气发电机组200和市电300进行并网时，能够调节燃气发电机组200的各种参数，以使燃气发电机组200和市电300能够实现同期。需注意，本文提及的“同期”表示燃气发电机组200和市电300的参数相等，参数包括电压大小、相位和频率等，上述条件不被满足时进行并网，会引起冲击电流。电压的差值越大，冲击电流就越大；频率的差值越大，冲击电流的周期越短。而冲击电流对发电机和电力系统都是不利的。因此，在对燃气发电机组200和市电300进行并网之前，需将燃气发电机组200和市电300的参数同期。

具体地，传感器组件203包括但不限于水温传感器、油压传感器、转速传感器、进气压力传感器以及排气温度传感器。水温传感器、油压传感器、转速传感器、进气压力传感器以及排气温度传感器均为相互独立的两套并且分别与第一并网控制器110以及第二并网控制器120连接，从而实现第一并网控制器110和第二并网控制器120对燃气发电机组200的工作参数的监督和控制。应理解，上述涉及的传感器组件203的结构均为现有技术。

发电系统10的工作原理是：

第一并网控制器110处于主用状态时，请参阅图4，第一并网控制器110运行正常时，第一控制模块111始终定时向第一通讯模块112发送第一信号，当第一并网控制器110出现故障后第一信号消失，第一通讯模块112立即发送启动第二并网控制器120的第二控制模块121的命令，此时所有任务均由第二并网控制器120接管，实现无间断冗余切换，当确定切换完成后，第一通讯模块112对第一并网控制器110的第一控制模块111发送重启命令，第一并网控制器110重启完成后自动进行备用状态，第一控制模块111依然保持向第一通讯模块112定时发送第一信号，若重启依然无法发送第一信号，第一通讯模块112控制第一报警模块117进行报警。

第二并网控制器120处于主用状态时，其流程图大致与第一并网控制器110处于主用状态时的流程图相同。具体地，第二并网控制器120运行正常时，第二控制模块121始终定时向第二通讯模块122发送第二信号，当第二并网控制器120出现故障后第二信号消失，第二通讯模块122立即发送启动第一并网控制器110的第一控制模块111的命令，此时所有任务均由第一并网控制器110接管，实现无间断冗余切换，当确定切换完成后，第二通讯模块122对第二并网控制器120的第二控制模块121发送重启命令，第二并网控制器120重启完成后自动进行备用状态，第二控制模块121依然保持向第二通讯模块122定时发送第二信号，若重启依然无法发送第二信号，第二通讯模块122控制第二报警模块123进行报警。

市电300正常情况下，市电开关302处于合闸状态，市电300对负载400进行供电，当需要燃气发电机组200并网时启动燃气发电机组200，由第一并网控制器110或第二并网控制器120自动调整燃气发电机组200的各个参数，调整燃气发电机组200与市电300同期，达到同期后发电开关202合闸，实现并网，并可根据实际使用情况随时设置输出功率，但输出功率不可大于燃气发电机组200的额定输出功率。当负载400大于燃气发电机组200的额定功率时，燃气发电机组200所有功率全部供给负载400，剩余负载400由市电300供给，当负载400小于燃气发电机组200的额定功率时，燃气发电机组200大于部分的功率送往市电300。

在用电高峰期时市电300容量有限且电费较高，此时可将燃气发电机组200并网实现错峰用电。

若收到市电300停电通知时，可提前将燃气发电机组200并网运行后再将市电300断电，即使长期并联运行中突然市电300停电，只要负载400不大于燃气发电机组200的额定功率，系统将不会宕机，市电300来电后再将市电开关302合闸，实现无间断切换。

本实用新型实施例提供的冗余并网监控系统100能够利用利用通讯技术对并网控制器进行实时相互检测，本实施例中，提供第一并网控制器110、第二并网控制器120以及连接第一并网控制器110和第二并网控制器120的通讯线130，使两个并网控制器处于互为备用的状态，可设置任意一个控制器作为主用，当检测到主控制器故障，另一个控制器可无间断切换至工作状态，实现双机冗余，使得整个并网系统可靠性大大提升。

此外，本实用新型实施例提供的发电系统10，其包括上述冗余并网监控系统100以及燃气发电机组200，冗余并网监控系统100与燃气发电机组200连接。具有上述冗余并网监控系统100的发电系统10，其可靠性大大提升。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冗余并网监控系统，用于控制为负载供电的燃气发电机组与市电并网，其特征在于，其包括第一并网控制器、第二并网控制器以及通讯线，所述第一并网控制器内设置有相互耦合的第一控制模块和第一通讯模块，所述第二并网控制器内设置有相互耦合的第二控制模块和第二通讯模块，所述第一通讯模块和所述第二控制模块通过所述通讯线连接且相互检测；所述第二通讯模块和所述第一控制模块通过所述通讯线连接且相互检测；

所述第一控制模块用于控制所述燃气发电机组与所述市电并网，且用于向所述第一通讯模块定时发送第一信号；

所述第二控制模块用于控制所述燃气发电机组与所述市电并网，且用于向所述第二通讯模块定时发送第二信号；

所述第一通讯模块用于接收所述第一信号，并在所述第一信号消失时通过所述通讯线启用所述控制模块，当所述第二并网控制器启用后，所述第一通讯模块控制所述第一控制模块重启；

所述第二通讯模块用于接收所述第二信号，并在所述第二信号消失时通过所述通讯线启用所述第一控制模块，当所述第一并网控制器启用后，所述第二通讯模块控制所述第二控制模块重启。

2.根据权利要求1所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述第一并网控制器内设置有第一报警模块，所述第二并网控制器内设置有第二报警模块，所述第一报警模块与所述第一通讯模块耦合，所述第二报警模块与所述第二通讯模块耦合。

3.根据权利要求1所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述燃气发电机组安装有两套独立的传感器组件，两套所述传感器组件分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，两套所述传感器组件用于分别检测所述燃气发电机组的参数并分别传输至所述第一控制模块和所述第二控制模块。

4.根据权利要求3所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述传感器组件包括水温传感器、油压传感器、转速传感器、进气压力传感器以及排气温度传感器。

5.根据权利要求1所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述冗余并网监控系统还包括发电输电线、市电输电线、发电开关和市电开关，所述燃气发电机组与所述负载通过所述发电输电线电连接，所述市电与所述负载通过所述市电输电线连接，所述发电开关安装于所述发电输电线，所述市电开关安装于所述市电输电线。

6.根据权利要求5所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述第一并网控制器和所述第二并网控制器内均设置有发电开关监控模块和市电开关监控模块，两个所述发电开关监控模块分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，两个所述发电开关监控模块均与所述发电开关连接，两个所述市电开关监控模块分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，两个所述市电开关监控模块均与所述市电开关连接。

7.根据权利要求5所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述第一并网控制器和所述第二并网控制器内均设置有发电采样模块以及市电采样模块，两个所述发电采样模块分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块电连接，两个所述发电采样模块同时与所述发电输电线电连接；两个所述市电采样模块分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块电连接，两个所述市电采样模块同时与所述市电输电线电连接；

所述发电采样模块用于对所述发电输电线的发电参数进行采样并传输至所述控制模块；

所述市电采样模块用于对所述市电输电线的市电参数进行采样并传输至所述控制模块；

所述第一控制模块用于接收所述发电参数和所述市电参数并对比所述发电参数和所述市电参数，当所述发电参数和所述市电参数同期时，控制所述燃气发电机组与所述市电并网；

所述第二控制模块用于接收所述发电参数和所述市电参数并对比所述发电参数和所述市电参数，当所述发电参数和所述市电参数同期时，控制所述燃气发电机组与所述市电并网。

8.根据权利要求7所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述发电采样模块包括发电电流互感器以及发电电压采样器；所述市电采样模块包括市电电流互感器以及市电电压采样器。

9.根据权利要求1所述的冗余并网监控系统，其特征在于，所述第一并网控制器和所述第二并网控制器内均设置有调压系统和调速系统，所述燃气发电机组内设置有调压板和调速线，所述调压系统与所述调压板连接，所述调速系统与所述调速线连接。

10.一种发电系统，其特征在于，其包括燃气发电机组以及如权利要求1～9任一项所述的冗余并网监控系统，所述冗余并网监控系统与所述燃气发电机组连接。