專利名稱：一種余熱電站用異步發電機自動并網系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于自動控制領域，尤其是一種小型余熱電站用異步發電機自動并網系統。
背景技術：
目前余熱發電仍然采用一般火電廠的技術和規范，一般均采用同步發電機并配置復雜的調速系統、勵磁、同期裝置等，沒有考慮余熱發電熱源不穩定的特點，更沒有考慮余熱電站必須簡單可靠、便于運行、造價低等要求。余熱電站有不同于一般小火電的特征:余熱電站一般為寄生電站，余熱資源取決于生產過程且具有典型的不穩定性和間歇性。采用同步電機易出故障而且由于啟、停頻繁不僅會降低設備壽命而且受熱源波動的影響，在低出力時發電機輸出功率不穩定、三相電流不平衡、勵磁裝置的功率因數調節功能不起作用。由于余熱資源的不穩定、間歇性，同步發電機并不適于余熱電站。根據數十余座余熱電站運行情況看，小型余熱電站用同步發電機的缺點顯著:1、造價高，需要勵磁裝置和同期裝置，故障多；2:并網困難，先后發生兩次非同期并網重大事故，損壞了發電機；3:由于熱源不穩定造成停機次數多。異步發電機具有結構簡單、造價低、不需勵磁裝置、不需并網同期裝置，從發電狀態到電動機狀態可自動平穩過渡，熱源短期中斷不需停機，非常適用于不穩定動力源的發電。但是目前沒有開發出適宜異步發電機在余熱電站中應用的控制系統，所以，目前小型余熱電站均未使用異步發電機。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術余熱發電系統采用同步發電機的導致系統故障多、并網困難等技術問題，提供一種通過設計同步并/脫網系統，實現了將簡單、價格低廉的三相異步發電機引入小型余熱電站取代同步電機的余熱電站用異步發電機自動并網系統。為實現以上目的，本實用新型采取了以下的技術方案:一種余熱電站用異步發電機自動并網系統，包括有汽輪機，與汽輪機連接并的異步發電機，異步發電機通過脫網/電動機模式模塊和并網開關以電動機和發電機兩種形式與電網相連，以及PLC控制器，所述PLC控制器一端連接到上位機并與上位機相互通訊，PLC控制器另一端的PLC輸入模塊與汽輪機側的蒸汽溫度、壓力、流量、事故報警信號線及異步發電機側電機轉速、扭矩、事故報警信號線和電網的電壓、電流信號線相連；PLC控制器的輸出模塊分別與并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊相連，并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊的另一端與電網相連。本實用新型工作原理如下:系統通過配置PLC、上位機、并網開關、電容補償器及相應的電機轉速、扭矩、汽輪機蒸汽溫度、壓力、流量、電網電壓、電流傳感器組成一個控制系統。異步發電機啟動由汽輪機帶動避免了大功率異步電機啟動大電流對電網的沖擊，通過對轉速及蒸汽參數的檢測由PLC發出指令實現自動并網，并根據功率因數調整補償電容投入量。當熱源工況發生變化時，PLC檢測蒸汽參數和電機轉速，如果低于設定值則由PLC發指令斷開并網開關并使發電機脫網進入電動機運行模式。在電動機運行模式時，PLC發指令到調速裝置將電動機設定為低速運行以減少耗電量。當熱源恢復正常時，PLC根據檢測的蒸汽參數發指令停止異步電機退出電動機運行模式，異步電機由汽輪機帶動，當速度超過同步轉速時即可并網，進入發電模式，如此反復。當汽輪機或發電機發生故障發出報警信號，PLC將斷開異步電機與電網的連接，停止運行。故障解除后，PLC可實現自動復位。PLC與上位機之間可以進行通訊，可實現遠程操控和監測。如此，為小型余熱電站實現無人值守創造了條件，同時，用異步發電機代替同步機可以實現削減初投資、降低運行維修費用、減少占地面積，系統更為簡單易控。此系統為小型余熱電站發電系統設計了貼合其熱源特性的高效、簡單的發電系統，勢必將實現小型余熱電站發電系統的技術升級。同時三相異步發電機作為小型余熱電站發電機組取代現有的同步發電機組及相應的勵磁和同期并網裝置等配套裝置，系統可根據余熱情況，實現自動并脫網，機組可在發電機和電動機模式間的平滑切換。本實用新型與現有技術相比，具有如下優點:本發明提出的異步發電機自動并網系統可以依據熱源狀況實現發電機和電動機間的平穩切換，實現了以異步發電機代替同步機，異步機啟動由汽輪機 帶動避免了大功率異步電機啟動大電流對電網的沖擊，避免了因為熱源工況引起的不必要停機。為小型余熱電站實現無人值守創造了條件，同時采用異步電機可以削減初投資、減少建筑用地、降低維修成本，系統更為簡單易控，此系統為小型余熱電站發電系統設計了貼合其熱源特性的高效、簡單的發電系統，勢必將實現小型余熱電站發電系統的技術升級，對于小型余熱電站而已，意義非比尋常。
圖1為余熱電站用異步發電機自動并網系統示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內容做進一步詳細說明。實施例:請參閱圖1所示，一種余熱電站用異步發電機自動并網系統，包括有汽輪機，與汽輪機連接并的異步發電機，異步發電機通過脫網/電動機模式模塊和并網開關以電動機和發電機兩種形式與電網相連，以及PLC控制器，所述PLC控制器一端連接到上位機并與上位機相互通訊，PLC控制器另一端的PLC輸入模塊與汽輪機側的蒸汽溫度、壓力、流量、事故報警信號線及異步發電機側電機轉速、扭矩、事故報警信號線和電網的電壓、電流信號線相連；PLC控制器的輸出模塊分別與并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊相連，并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊的另一端與電網相連。本實施例工作過程如下，異步發電機由汽輪機帶動，PLC檢測輸入信號(汽輪機主蒸汽的溫度、壓力、流量、故障報警、電機轉速、扭矩、故障報警、電網電壓、電流、頻率，這些信號即為狀態參數)，當汽輪機轉速達到η彡3000r/min, PLC輸出信號至并網開關，實現自動并網。同時，根據功率因數，調整補償電容器補償電容投入量。當汽輪機轉速n < 3000r/min時，同時檢測主蒸汽溫度/壓力/流量參數小于設定下限值，PLC輸出信號至并網開關并調整機組自動進入脫網電動機運行模式，PLC將發信號將電動機置為低速運行狀態。此夕卜，當PLC接受汽輪機或發電機的故障報警信號時，PLC將發出信號將電機與電網斷開，電機停止運行。當故障消除后，PLC將自動復位，進入調控模式。上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求1.一種余熱電站用異步發電機自動并網系統，其特征在于:包括有汽輪機，與汽輪機連接并的異步發電機，異步發電機通過脫網/電動機模式模塊和并網開關以電動機和發電機兩種形式與電網相連，以及PLC控制器，所述PLC控制器一端連接到上位機并與上位機相互通訊，PLC控制器另一端的PLC輸入模塊與汽輪機側的蒸汽溫度、壓力、流量、事故報警信號線及異步發電機側電機轉速、扭矩、事故報警信號線和電網的電壓、電流信號線相連；PLC控制器的輸出模塊分別與并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊相連，并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊的另一端與電網相連。
專利摘要本實用新型公開了一種余熱電站用異步發電機自動并網系統，包括有汽輪機，與汽輪機連接并的異步發電機，異步發電機通過脫網/電動機模式模塊和并網開關以電動機和發電機兩種形式與電網相連，以及PLC控制器，所述PLC控制器一端連接到上位機并與上位機相互通訊，PLC控制器另一端的PLC輸入模塊與汽輪機側的蒸汽溫度、壓力、流量、事故報警信號線及異步發電機側電機轉速、扭矩、事故報警信號線和電網的電壓、電流信號線相連；PLC控制器的輸出模塊分別與并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊相連，并網開光、電容補償器、脫網/電動機模式模塊的另一端與電網相連。
文檔編號H02J3/38GK203056603SQ201220695900
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者徐曉麗, 陳恩鑒 申請人:北京世紀源博科技股份有限公司