[发明专利]小型水轮发电机组荷载式快速并网装置

权利要求书

1.小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：该装置包括电子负荷控制器、中央处理器(7)和水轮机导叶控制装置(14)，电子负荷控制器包括调频装置(3)、移相触发器(4)、固态继电器(5)和电阻丝(6)，水轮机导叶控制装置(14)控制水轮机(1)导叶开度；调频装置(3)同时接入发电机组(2)供电线路和电网线路，采集发电机组(2)中的当前频率值f_N和电网线路的目标频率f_T，调频装置(3)连接所述的中央处理器(7)，将当前频率值f_N输送给中央处理器(7)，中央处理器(7)连接控制水轮机导叶控制装置(14)和电子负荷控制器；中央处理器(7)内置有控制程序，控制程序设定频率值在48～52赫兹以内为电子负荷调节器和水轮机导叶控制装置(14)的联合调节工作区间，并且控制程序执行以下的步骤：

(1)若发电机组(2)当前频率值f_N低于48赫兹时，电子负荷调节器不投入电阻丝(6)工作，同时水轮机导叶控制装置(14)缓慢增加水轮机导叶开度；当发电机组(2)当前频率值f_N高于52赫兹时，电子负荷调节器全部投入电阻丝(6)工作，同时水轮机导叶控制装置(14)快速减少水轮机导叶开度；

(2)若发电机组(2)当前频率值f_N在联合调节工作区间以内，在联合调节区间内调频目标频率f_T，当前频率值f_N大于目标频率f_T则需要增加电阻丝(6)消耗功率值P_C，当前频率f_N小于目标频率f_T则需要减少电阻丝(6)消耗功率值P_C；当前频率值f_N与目标频率f_T之差的绝对值部分|f_T-f_N|乘以系数n，加上当前频率值f_N与上一次频率f_N-1之差即|f_T-f_N|×n+(f_N-f_N-1)作为电阻丝(6)消耗功率值P_C；电阻丝(6)消耗功率值P_C与安装的电阻丝(6)总功率值P_T的比值P_C/P_T小于25％，则通过水轮机导叶控制装置(14)增加导叶开度；比值P_C/P_T大于75％，则通过水轮机导叶控制装置(14)减少导叶开度。

2.根据权利要求1所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：调频装置(3)的输出端还连接到移相触发器(4)，在调频装置(3)中将当前频率值f_N和目标频率f_T进行比较，输出模拟量控制电压给移相触发器(4)，电阻丝(6)与固态继电器(5)串联后并联在供电线路上，固态继电器(5)与移相触发器(4)相连接，移相触发器(4)控制固态继电器(5)的导通比，实现电阻丝(6)的功率调节。

3.根据权利要求2所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：调频装置(3)包括依次连接的信号整理电路(10)、信号转换电路(11)和单片机(12)，信号整理电路(10)将采集的当前频率值f_N和目标频率f_T分别整理成方波，两路方波输出给信号转换电路(11)，信号转换电路(11)将两路方波分别转换成中断信号，中断信号输出给单片机(12)，单片机(12)内部开定时器，计算两次触发时间间隔，计算频率值，然后根据两次频率的时间差，计算相角，通过D/A端口(13)输出模拟量控制电压。

4.根据权利要求2所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：模拟量控制电压为0～5V。

5.根据权利要求2或3或4所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：调频装置(3)具有RS485通讯接口，采用MODBUS通讯协议，与中央处理器(7)进行数据交互。

6.根据权利要求2或3或4所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于：在供电线路(9)上通过手动开关(8)另外并联有电阻丝(6)。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的小型水轮发电机组荷载式快速并网装置，其特征在于控制程序按以下的周期执行：每次增加或者减少导叶开度以15秒为一输出周期，每次输出步长为5％。