[发明专利]一种用于钻机电网的储能补偿方法及其装置

权利要求书

1.一种用于钻机电网的储能补偿方法，其特征在于：提供给钻机电网的主动力是由一个或数个燃气发电机组并网与供电控制系统控制的补偿电能电网并网组成，而补偿电能是先由电网逆变器整流成直流电，储存在超级电容中，再经电网逆变器逆变成交流电，然后由滤波器有效滤除掉该交流电中的谐波后反馈到电网中。

2.一种用于钻机电网的储能补偿装置，其包括：电网供电控制系统（1），用于检测控制电网与储能补偿装置之间的断开/连通状态；还包括并网逆变器（2）：对交流电流的大小和相位进行控制而进行交流和直流电的转化储放；还包括滤波器（3）：输出交流电流中的谐波滤除掉，降低输出电流的THD值；还包括超级电容器（4），也称双电层电容器，用于从电网获取电能储存或向其补充储存的电能。

3.一种如权利要求1所属的用于钻机电网的储能补偿方法，其特征在于：电网逆变器和滤波器均由供电控制系统控制，逆变器经差动放大器控制正弦脉冲的输出宽度，使逆变器响应和持续工作时间都在豪秒量级，并与燃气发电机组电网瞬时电压和频率下降的持续时间相同。

4.一种如权利要求2所述的钻机电网的储能补偿装置，其特征在于：该装置按照野营房尺寸设计，总体装置安装在一栋移动式房体内，方便跟随电动钻机一起运输，房内所有控制单元按照柜体设计，采用双面排列方式，尽量利用房体内空间，减少房体占用面积，配备空调设备，保持房内装置在20℃-25℃环境温度中运行。

5.根据权利要求书2所述的钻机电网的储能补偿其装置，其特征在于，所述的超级电容器也称双电层电容器，是基于双电层原理工作的、兼具普通电容器功率密度高和蓄电池能量密度高等优点的电容器，其采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成两个集电层，相当于两个电容器串联。

6.根据权利要求书2所述的钻机电网的储能补偿装置，其特征在于，并网逆变器采用正弦脉宽调制模式（SPWM），它既可以作为整流器工作(给电容充电)，也可作用逆变器工作(向电网提供能量)，由于采用了自关断器件IGBT，通过恰当的SPWM模式，可对交流电流的大小和相位进行控制，并通过前端的各滤波、储能环节使交流输入电流接近正弦波。

7.根据权利要求书2所述的钻井电网储能缓冲装置，其特征在于：所述的电网供电控制系统能实时检测监控燃气发电机、钻井负荷、超级电容器、并网逆变器的运行状态和参数，经过精确计算和精密分析后控制燃气发电机、超级电容器、并网逆变器动作，进行储能和补偿，还能在检测到电网压力下降和钻井负荷增加超过设定值、且储能装置电压低于最低值时发出声光警报信号，岗位操作者可综合判断后采取停止增加负载、减小负载、卸载等操作措施，如人工操作不能及时采取有效措施保证电网电压稳定时，钻机电网供电控制系统可自动断开与各载荷的联接，停止向其输送电能，保证电网压力恢复正常。

8.根据权利要求2所述的电网供电控制系统，其特征在于：所述的电网供电控制系统、人机接口和站控设备等共享所述电网供电控制系统产生的事件信息、保护信息和录波数据。

9.如上述权利要求1~8所述的用于钻机电网的储能补偿方法及其装置，其特征在于：用于采用电动钻机进行油气勘探开发领域、专门针对以纯燃气发电机组为钻井主动力的钻机电网在突加负载时频率和电压降低较大、从而通过超级电容提前储存能量进行瞬时补偿来支撑电网达到稳定电压和频率的方法及其装置。