智能电网同步方案制造技术

本公开的发明专利技术名称是“智能电网同步方案”。一种控制系统（32）包含存储指令的存储器（36）以及配置成执行所述指令的处理器（34）。处理器（34）配置成接收电力网（28）电压的第一指示、接收电力网（28）相位角的第二指示、接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）电压的第三指示、以及接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）相位角的第四指示。处理器（34）配置成确定发电机（26）电压和电力网（28）电压之间的电压差额，以及发电机（26）相位角和电力网（28）相位角之间的时间差。处理器（34）配置成生成引起发电机（26）电压和发电机（26）相位角分别与电力网（28）电压和电力网（28）相位角同步的信号。

【技术实现步骤摘要】
智能电网同步方案
本文中所公开的主题涉及电力网，且更特定地，涉及改善电力发电机和电力网之间的同步。
技术介绍
发电机常常被用来给电力网提供电，以给一个或更多负载提供功率。发电机可基于涡轮机（诸如燃气涡轮机、蒸汽涡轮机）或另一原动机的操作来按照一定的电压振幅、相位、以及频率进行操作。例如，涡轮机可提供转动能量到发电机内转动的轴。轴可基于涡轮机的各种设置，诸如进入涡轮机的空气以及燃料的量来转动。为了输出电力到电力网，由发电机生成的电力被控制与电力网上的电力同步，且电路断路器被关闭以将发电机与电力网电耦合。即，由发电机生成的电力的参数（诸如由发电机提供的电压振幅、相位、以及频率）可被控制落入在关闭电路断路器之前电网的相应参数（诸如电压振幅、相位、以及频率）的范围之内。常规系统可包括同步方案，其中跨断路器的电压被感测，且通过发送数字开/关脉冲到电压调节器来调整发电机的电压和速度，从而调整所生成的电压以符合电网电压。这些脉冲被用来匹配发电机电压，且增大或减小涡轮机的速度以使相位角与电网匹配。然而，搜索发现与电力网的电压和相位角相对应的涡轮机的速度可花费相当大数量的时间，从而延迟同步。进一步地，响应时间中的延迟可在弱或动态电网期间被放大，从而导致人工干预，这可花费甚至更多的另外时间来进行同步。因为同步发电机电力与电力网可花费增大的时间量，电网可变得过载或进一步失稳，从而导致断电。备选和/或另外地，涡轮机可在同步期间浪费电力，导致燃料的低效率使用。
技术实现思路
下面总结了与原始要求保护的专利技术在范畴上相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制所要求保护的专利技术的范畴，反而这些实施例只是旨在提供本专利技术的可能的形式的简要的总结。事实上，本专利技术可涵盖可与以下所陈述的实施例类似或不同的各种形式。在第一实施例中，一种控制系统包含存储指令的存储器，以及处理器，所述处理器配置成执行所述指令且配置成接收电力网电压的第一指示、接收电力网相位角的第二指示、接收由发电机提供的电力的发电机电压的第三指示、接收由所述发电机提供的电力的发电机相位角的第四指示、确定所述发电机电压和所述电力网电压之间的电压差额以及所述发电机相位角和所述电力网相位角之间的时间差、以及至少部分地基于所述电压差额和所述时间差来生成引起所述发电机电压和所述发电机相位角分别与所述电力网电压和所述电力网相位角同步的信号。在第二实施例中，一种非暂态计算机可读媒体包含配置成被控制系统的处理器执行的指令，其中所配置的指令引起所述处理器接收电力网上的电力的电压相位角的指示、接收由发电机提供的电力的电压相位角的指示、确定所述发电机电压相位角与所述电力网电压相位角之间的时间差、发送第一信号以至少部分地基于所述时间差控制所述发电机电压相位角、以及发送信号到电路断路器以在所述时间差位于容限之内时关闭所述电路断路器，从而将所述电力网电耦合到所述发电机。在第三实施例中，一种方法包含经由处理器接收指示电力网上的电力的电力网电压的电力网信号、经由所述处理器接收指示由发电机提供的电力的发电机电压的发电机信号、经由所述处理器确定所述发电机电压和所述电力网电压之间的电压差额、以及经由所述处理器发送信号来调整控制所述发电机电压的控制器，以引起所述发电机基于所述电压差额的大小（magnitude）进行同步。本公开由此提供以下技术方案：1.一种控制系统（32），包括：存储器（36），存储指令；以及处理器（34），配置成执行所述指令且配置成：接收电力网（28）电压的第一指示；接收电力网（28）相位角的第二指示；接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）电压的第三指示；接收由所述发电机（26）提供的电力的发电机（26）相位角的第四指示；确定所述发电机（26）电压和所述电力网（28）电压之间的电压差额，以及确定所述发电机（26）相位角和所述电力网（28）相位角之间的时间差；以及至少部分地基于所述电压差额和所述时间差，生成引起所述发电机（26）电压和所述发电机（26）相位角分别与所述电力网（28）电压和所述电力网（28）相位角同步的信号。2.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成发送所述信号到控制所述发电机（26）电压的电压调节器（42），使得所述电压差额被降低。3.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成发送所述信号以在所述电力网（28）和所述发电机（26）之间的同步期间调整控制器（42）的比例、积分、或微分（PID）增益因子中的至少一个。4.如技术方案3所述的控制系统，其中所述处理器（34）配置成基于所述电压差额的大小来调整所述PID增益因子中的至少一个。5.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成经由人机接口（HMI）（44）或从所述存储器（36）检索来获得所述电力网（28）电压和所述发电机（26）电压之间被接受的容限的阈值，以控制何时所述发电机（26）电压和所述发电机（26）相位角被视为与所述电力网（28）电压和电力网（28）相位角同步。6.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成从电压感测变压器（38）接收所述第一和第二指示。7.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成：获得在对应点的所述电力网（28）电压和所述发电机（26）电压的被测量的样本；从所取样的发电机（26）电压减去所取样的电力网（28）电压；以及将所述电压差额识别为所取样的电力网（28）电压和所取样的发电机（26）电压之间的差。8.如技术方案1所述的控制系统（32），包括：第一电压感测变压器（38），所述第一电压感测变压器（38）从所述电力网（28）接收所述第一和第二指示；以及第二电压感测变压器（40），所述第二电压感测变压器（40）接收由所述发电机（26）提供的电力的所述第三和第四指示。9.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成至少部分地基于所述时间差来确定涡轮机（12）的速度中的改变。10.如技术方案1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成将均方根电压差额确定为所述电压差额。11.一种非暂态计算机可读媒体，包括配置成由控制系统（32）的处理器（34）执行的指令，其中所述指令包括配置成引起所述处理器（34）执行以下操作的指令：接收电力网（28）上的电力的电力网（28）相位角的第一指示；接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）相位角的第二指示；确定所述发电机（26）相位角和所述电力网（28）相位角之间的时间差；发送第一信号以至少部分地基于所述时间差来控制所述发电机（26）相位角；以及发送第二信号到电路断路器以在所述时间差位于容限之内时关闭所述电路断路器，从而将所述电力网（28）电耦合到所述发电机（26）。12.如技术方案11所述的非暂态计算机可读媒体，包括配置成引起所述处理器（34）执行以下操作的指令：发送所述第一信号到控制发电机（26）速度的电压调节器，以控制所述发电机（26）相位角，其中所述发电机（26）速度至少部分地基于当前发电机（26）速度以及所述时间差来被控制。13.如技术方案11所述的非暂态计算机可读媒体，包括配置成引起所述处理器（34）执行以下操作的指令：通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制系统（32），包括：存储器（36），存储指令；以及处理器（34），配置成执行所述指令且配置成：接收电力网（28）电压的第一指示；接收电力网（28）相位角的第二指示；接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）电压的第三指示；接收由所述发电机（26）提供的电力的发电机（26）相位角的第四指示；确定所述发电机（26）电压和所述电力网（28）电压之间的电压差额，以及确定所述发电机（26）相位角和所述电力网（28）相位角之间的时间差；以及至少部分地基于所述电压差额和所述时间差，生成引起所述发电机（26）电压和所述发电机（26）相位角分别与所述电力网（28）电压和所述电力网（28）相位角同步的信号。

【技术特征摘要】
2016.03.22 US 15/0776651.一种控制系统（32），包括：存储器（36），存储指令；以及处理器（34），配置成执行所述指令且配置成：接收电力网（28）电压的第一指示；接收电力网（28）相位角的第二指示；接收由发电机（26）提供的电力的发电机（26）电压的第三指示；接收由所述发电机（26）提供的电力的发电机（26）相位角的第四指示；确定所述发电机（26）电压和所述电力网（28）电压之间的电压差额，以及确定所述发电机（26）相位角和所述电力网（28）相位角之间的时间差；以及至少部分地基于所述电压差额和所述时间差，生成引起所述发电机（26）电压和所述发电机（26）相位角分别与所述电力网（28）电压和所述电力网（28）相位角同步的信号。2.如权利要求1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成发送所述信号到控制所述发电机（26）电压的电压调节器（42），使得所述电压差额被降低。3.如权利要求1所述的控制系统（32），其中所述处理器（34）配置成发送所述信号以在所述电力网（28）和所述发电机（26）之间的同步期间调整控制器（42）的比例、积分、或微分（PID）增益因子中的至少一个。4.如权利要求3所述的控制系统，其中所述处理器（34）配置成基于所述电压差额的大小来调整所述PID增益因子中的至少一个。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T沙基尔，RJ克林，M拉希姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US