一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法，其中。控制装置包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的功率变送器、燃料控制阀线性位置变送器、功率因数变送器、功率保护单元；其中，所述功率变送器用于对发电机组实时功率进行测量并传输到所述控制器，所述燃料控制阀线性位置变送器用于对所述燃料控制阀的阀位进行实时监控并将监控数据传输到所述控制器；所述功率因数变送器用于实时地测量所述发电机组的功率因数并传输到所述控制器；所述控制器根据接收的数据启动所述功率保护单元。本发明专利技术综合考虑发电机低功率时多种关联特性，从而实现发电机的逆功率跳闸控制。

A Control Device and Power Protection Method for Gas Turbine Generator Set

The invention provides a control device and a power protection method for a gas turbine generator set, in which the control device and the power protection method are used. The control device comprises a controller and a power transmitter, a fuel control valve linear position transmitter, a power factor transmitter and a power protection unit connected with the controller respectively, wherein the power transmitter is used to measure and transmit the real-time power of the generating unit to the controller, and the fuel control valve linear position transmitter is used to control the fuel. The valve position of the valve is monitored in real time and transmitted to the controller; the power factor transmitter is used to measure the power factor of the generator set in real time and transmit to the controller; and the controller starts the power protection unit according to the received data. The invention comprehensively considers various correlative characteristics of the generator at low power, thereby realizing the inverse power trip control of the generator.

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法
本专利技术属于燃气轮机控制
，更具体涉及一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法。
技术介绍
逆功率运行工况就是发电机组的电动机运行方式，燃气轮机发电机组逆功率保护的现有控制方法在国内目前属于空白，国内的发电机组保护方案都是基于汽轮发电机组的保护方案，对于汽轮机，当由于某种原因使主汽门突然关闭或机组保护动作使主汽门关闭，如果发电机出口断路器没有跳闸，则发电机逐渐过渡到电动机运行状态，即由向电网系统发出有功功率转变为从电网吸收有功功率，拖着汽轮机旋转，由于气缸中充满蒸汽，它与汽轮机尾部叶片摩擦产生热，从而使汽轮机尾部的长叶片产生过热而造成损坏，对汽轮机造成危害，因此通常情况下不允许汽轮机长期运行在此工况下，逆功率保护可以起到很好的保护作用，现有汽轮机逆功率保护是基于两种情况：1、当主汽门关闭时，在控制室内发出声光信号。如果主汽门是误关闭，则迅速进行恢复，机组即可正常运行。如果在规定时间内不能恢复供汽，则由值班人员将发电机组切除。图1为现有的主汽门关闭时的逆功率保护逻辑示意图。采取电气连锁切除发电机断路器的方法，当主汽门关闭后，引入主汽门关断阀的辅助触点经延时去切除发电机出口断路器。当主汽门关闭后，如果发电机有功功率小于等于系统设置的逆功率继电器整定值时，在时间内发出信号进行报警，值班人员密切关注功率变化，如果在t1时间内发电机出口断路器未跳闸，经过延时后在t2时刻跳发电机出口断路器并发送报警信号，t1和t2整定时间一般为0.5～1.5s。2、装设灵敏度高的逆功率继电器保护装置，带时限动作于信号，经汽轮机允许的逆功率时间延时动作于解列发电机。图2为带时限动作的逆功率保护逻辑，当发电机有功功率测量值小于逆功率保护动作整定值时，在初始t1时间内发送报警信号，在t2时间内发声光报警信号并动作于发电机解列，该保护作为逆功率保护的后备保护，其报警及跳发电机出口断路器整定时间较长，一般设置为10s～60s。对于目前国内引进的主流F/E级重型燃气轮机发电机组，其发电机逆功率保护设置如下：图3为发电机逆功率保护逻辑示意图。控制系统检测机组是否接收到停机信号，当接收到正常停机或者紧急跳机信号时，逆功率限制值设置为发电机额定功率的1.5％左右，当没有接收到停机信号或者紧急停机信号时，逆功率限值设置为－1％发电机额定功率。将发电机逆功率限值与功率变送器高选值进行比较，当发电机功率变送器高选值小于逆功率限值时，延时2.5s跳发电机出口断路器。现有发电机逆功率保护在主汽门关闭时，如系误动引起的关闭，在控制系统中没有给出判断条件及方法；如果系统确实需要正常停机或者紧急停机，控制信号已经发出而此时主汽门仍然没有关闭造成拒动但发电机出口断路器已跳闸，或者控制信号已经发出但主汽门未关严，此时虽然进汽不多，但发电机出口断路器已跳闸都可能造成机组飞车的严重事故，对于燃气轮机发电机组，如果燃料控制阀未关严，未燃尽物质有爆炸和着火的危险，缺少对汽门或者燃料控制阀阀位的检测，无法可靠保证机组的安全运行。现有技术缺少对测量仪表电流互感器TA和电压互感器TV异常或断线的监视保护，如果由于功率测量仪表本身造成的误判引起低功率或逆功率跳闸，对发电企业来说不仅造成很大的经济损失，对电力系统稳定性也会造成影响。现有技术的逆功率继电器动作整定值只考虑了汽轮机在逆功率运行时的最小损耗、发电机在逆功率运行时的最小损耗，没有考虑传动轴的机械效率、汽轮机主油泵及发电机顶轴油泵的损耗，负荷齿轮箱的机械效率，燃气轮机发电机组逆功率继电器动作整定值目前也没有公开的资料可供借鉴。
技术实现思路
基于上述技术问题，本专利技术提供一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法，综合考虑发电机低功率时多种关联特性，从而实现发电机的逆功率保护控制。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于燃气轮机发电机组的控制装置，包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的功率变送器、燃料控制阀线性位置变送器、功率因数变送器、功率保护单元；其中，所述功率变送器用于对发电机组实时功率进行测量并传输到所述控制器，所述燃料控制阀线性位置变送器用于对所述燃料控制阀的阀位进行实时监控并将监控数据传输到所述控制器；所述功率因数变送器用于实时地测量所述发电机组的功率因数并传输到所述控制器；所述控制器根据接收的数据启动所述功率保护单元。其中，所述功率保护单元包括设置在所述燃气轮机发电机组中的双冗余的第一正向低功率继电器和第二正向低功率继电器、功率方向继电器、电压互感器、电流互感器；其中，当所述控制器判断所述第一正向低功率继电器或第二正向低功率继电器动作，所述功率方向继电器检测到发电机功率方向由母线流向电网线路，所述电压互感器异常闭锁及电流互感器异常闭锁无释放时，并且发电机工作电压满足机组并网允许电压时，延时设定的时间启动逆功率跳闸或启动正向低功率保护。其中，所述功率保护单元还包括：检测单元，第一逆功率继电器、第二逆功率继电器；检测单元，用于检测是否启动正向功率保护或发电机出口断路器是否处于合闸状态；其中，所述检测单元检测到发电机出口断路器处于合闸状态，且正向低功率保护启动后，当所述控制器判断所述电压互感器断线异常闭锁和电流互感器断线闭锁未释放，功率方向继电器检测到发电机有功功率为负启动跳闸，发电机工作电压高于发电机组并网允许工作电压，判断所述发电机组的第一有功功率值小于或等于第一逆功率继电器的动作整定功率值得大小，或第二有功功率值小于或等于第二逆功率继电器的启动正整定率值的大小时，启动逆功率跳闸。其中，所述燃料控制阀线性位置变送器包括燃料主控制阀线性位置变送器和燃料次控制阀线性位置变送器，所述燃料主控制阀线性位置变送器用于监测所述主控制阀的开闭，所述燃料次控制阀线性位置变送器用于监测所述次控制阀的开闭。其中，所述功率保护单元还包括报警器，所述报警器用于所述控制单元启动正向低功率保护或逆功率跳闸时，发出报警信号。其中，所述报警信号为声音报警信号。其中，所述报警信号为光信号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于燃气轮机发电机组的功率保护方法，所述燃气轮机发电机组包括上述的控制装置，该方法包括：控制器接收到设置在发电机组的燃料控制阀阀门的开度信号后，检测发电机组的正向有功功率值；判断所述发电机组的正向功率是否低于预设的阈值；是，则启动正向低功率保护或逆功率跳闸，断开所述发电机的出口线路。其中，所述判断发电机组的正向功率是否低于预设的阈值，具体包括：当所述控制器判断所述第一正向低功率继电器或第二正向低功率继电器动作，所述功率方向继电器检测到发电机功率方向由母线流向电网线路，所述电压互感器异常闭锁及电流互感器异常闭锁无释放时，并且发电机工作电压满足机组并网允许电压时，则判断所述发电机组的正向功率低于预设的第一阈值，需要启动正向低功率保护。其中，所述判断发电机组的正向功率是否低于预设的阈值，还包括：当控制器检测到发电机出口断路器处于合闸状态，且正向低功率保护启动后，当所述控制器判断所述电压互感器断线异常闭锁和电流互感器断线闭锁未释放，功率方向继电器检测到发电机有功功率为负启动跳闸，发电机工作电压高于发电机组并网允许工作电压，所述发电机组的第一有功功率值小于或等于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气轮机发电机组的控制装置，其特征在于，包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的功率变送器、燃料控制阀线性位置变送器、功率因数变送器、功率保护单元；其中，所述功率变送器用于对发电机组实时功率进行测量并传输到所述控制器，所述燃料控制阀线性位置变送器用于对所述燃料控制阀的阀位进行实时监控并将监控数据传输到所述控制器；所述功率因数变送器用于实时地测量所述发电机组的功率因数并传输到所述控制器；所述控制器根据接收的数据启动所述功率保护单元。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机发电机组的控制装置，其特征在于，包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的功率变送器、燃料控制阀线性位置变送器、功率因数变送器、功率保护单元；其中，所述功率变送器用于对发电机组实时功率进行测量并传输到所述控制器，所述燃料控制阀线性位置变送器用于对所述燃料控制阀的阀位进行实时监控并将监控数据传输到所述控制器；所述功率因数变送器用于实时地测量所述发电机组的功率因数并传输到所述控制器；所述控制器根据接收的数据启动所述功率保护单元。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述功率保护单元包括设置在所述燃气轮机发电机组中的双冗余的第一正向低功率继电器和第二正向低功率继电器、功率方向继电器、电压互感器、电流互感器；其中，当所述控制器判断所述第一正向低功率继电器或第二正向低功率继电器动作，所述功率方向继电器检测到发电机功率方向由母线流向电网线路，所述电压互感器异常闭锁及电流互感器异常闭锁无释放时，并且发电机工作电压满足机组并网允许电压时，延时设定的时间启动逆功率跳闸或启动正向低功率保护。3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述功率保护单元还包括：检测单元，第一逆功率继电器、第二逆功率继电器；检测单元，用于检测是否启动正向功率保护或发电机出口断路器是否处于合闸状态；其中，所述检测单元检测到发电机出口断路器处于合闸状态，且正向低功率保护启动后，当所述控制器判断所述电压互感器断线异常闭锁和电流互感器断线闭锁未释放，功率方向继电器检测到发电机有功功率为负启动跳闸，发电机工作电压高于发电机组并网允许工作电压，判断所述发电机组的第一有功功率值小于或等于第一逆功率继电器的动作整定功率值得大小，或第二有功功率值小于或等于第二逆功率继电器的启动正整定率值的大小时，启动逆功率跳闸。4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述燃料控制阀线性位置变送器包括燃料主控制阀线性位置变送器和燃料次控制阀线性位置变送器，所述燃料主控制阀线性...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹韦瑜，
申请(专利权)人：北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11