发电机全出力智能型补偿节电装置制造方法及图纸

一种发电机全出力智能型补偿节电装置，它由智能型无功功率控制器ＧＺＫ，补偿单元［９］、执行单元［１１］、保护稳压单元［１２］、晶闸管模块［１３］、无功电源装置［１４］和外接计量单元［１５］等组成，其特征是分别从电流和电压互感器ＣＴ、ＰＴ测取ｕ、ｉ及其夹角φ等电量信号，送至无功功率补偿控制器ＧＺＫ，经其各单元检测、比较和计算等智能化处理后，分别发出投切信号、过压保护信号给执行单元［１１］，控制晶闸管模块［１３］，投切无功电源装置［１４］，另有ＰＴ补偿信号给补偿单元［９］，经智能处理后，其信号分别输入外接计量单元［１５］和反馈至ＧＺＫ装置，发电机Ｇ１经保护稳压单元［１２］，通过［１３］吸收［１４］输出的无功功率，其补偿后的有功功率经变压器Ｔ↓［１］输送给电网，实现全出力高效节电运行。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为一种发电机全出力智能型补偿节电装置。本技术可应用于各种中小型发电机，包括水轮发电机及柴油发电机等，既能与电力系统中的发电机配合使用，也可与单独的发电机配合使用，是一种节约能源，提高发电机有功出力，改善系统无功状况的新型产品。
技术介绍
按照传统规定，发电机在额定运行状态时，其额定功率因数为cosN＝0.8。这是因为按照电网规定，发电机不仅要输出有功功率，而且要提供一定数量的无功功率，以满足网络电压稳定和负荷需要。即使是单独工作的发电机，由于其必须为感性负载提供无功功率，一般也不能达到全出力(即发电机cos＝1，全发有功)的运行状态。因此，对于柴油发电机等需要燃料的中小发电机，就必须多耗费15％～20％宝贵的燃料以转换为无功功率。而对于众多的中小型水电站来说，由于其水量因季节而变化，其无功功率更是难以达到规定的要求。它们在丰水期，发电量充足，不仅能满足地方电网负荷要求，还可输送给大电网；而在枯水期，则因发电量不足，又需从大电网反供电给用户。由于发电运行的需要和经济利益的考虑，这些中小水电机群的功率因数往往在丰水期定得很高，抢发有功，欠发无功，从而使得由它们供电的地方电网需从大电网吸收无功功率。对于这种情况，现行的做法是根据并网协议，对功率因数超过额定值(cosN＝0.8)，无功电量发不足的水电站罚款了事。其实，从电力运行的角度来看，问题远非如此简单。这是因为绝大多数水电站地处偏远山区，电力传输路途遥远，以中小水电站供电为主的地方电网，往往由于无功不足，造成无功潮流在网内无序运动，导致网(线)损增加，电压波动过大，甚至威胁整个系统的运行安全。对中小发电机群来说，它们自身更是深受其害，特别是那些引水式(径流式)水电厂。这是由于水量变化，水轮发电机组的有功功率、无功功率需要经常调节，按照现行额定运行状态功率因数cosN＝0.8，其发出的有功功率仅为其视在额定容量的80％，这不仅是一种动力资源的浪费，也使得设备容量被占用而得不到发挥。此外，因地方电网和中小水电站的自动化水平均较低，系统无功功率不能自我平衡，当电网电压升高时，水电机组自动吸收大网无功电流而进相运行，迫使水轮机加大导叶开度，以增加有功出力，最后导致机组失稳、跳闸而解列；而当电网电压降低时，水电机组则会自动增发无功，限制有功功率输出，造成丰水期水量的浪费。
技术实现思路
本技术为发电机全出力智能型补偿节电装置，它由智能型无功功率控制器GZK，补偿单元[9]、执行单元[11]、保护稳压单元[12]、晶闸管模块[13]、无功电源装置[14]和外接计量单元[15]等组成，其特征是分别从电流和电压互感器CT、PT测取u、i及其夹角等电量信号，送至无功功率补偿控制器GZK，经其各单元检测、比较和计算等智能化处理后，分别发出投切信号、过压保护信号给执行单元[11]，控制晶闸管模块[13]，投切无功电源装置[14]，另有PT补偿信号给补偿单元[9]，经智能处理后，其信号分别输入外接计量单元[15]和反馈至GZK装置，发电机G1经保护稳压单元[12]，通过[13]吸收[14]输出的无功功率，其补偿后的有功功率经变压器T1输送给电网，实现全出力高效节电运行。本技术针对中小型发电机存在的为发无功功率而不得不少发有功功率，造成能源浪费的现状，以无功电源(如并联电容器组等)代替发电机产生无功，并运用在负荷侧(或升压变压器高压侧)测取信号，在发电机侧(或升压变压器低压侧)进行控制的模糊数学控制理论及方法，对无功电源的投切进行智能化控制，使在满足负荷和系统无功要求的同时，发电机能够稳定运行在全出力(即cos＝0.95～1)状态下。本技术由在高压侧(也可在低压侧)测取μ、i，cos电量信号，在低压侧进行控制，以实现无功功率补偿的控制器GZK、PT补偿单元、执行单元、晶闸管功率模块、无功电源装置(如并联电容器组等)及保护稳压单元组成。控制器GZK通过电压互感器PT、专用电流互感器CT在升压变压器T1高压端(也可在低压端)测取电量信号μ、i，并将其送至功率因数角测量单元[1]，通过其测量出功率因数角的大小并转换为电压值(数字信号)输送至中央处理单元CPU(89C51)[5]，同时电流i及电压μ信号分别经电流变换单元[2]和电压变换单元[3]后至A/D转换模块(ADC0890)[4]转换为数字信号，再输入中央处理单元CPU(89C51)[5]；PT二次侧的电压损耗信号由PT补偿模块[9]转换为数字信号输入中央处理单元CUP[5]。经CPU计算后通过并行接(8155)[6]发出以下信号无功电源投切信号、PT二次侧补偿信号以及可能的过压保护信号和电容器组放电报警信号。其中无功电源投切信号与过压保护信号将控制执行单元(如固态继电器组)[11]，由执行单元[11]控制晶闸管功率模块[13]投、切无功电源装置[14]。无功电源由固定电容器组和可调电容器组构成，其容量应满足以下公式QGB＝Qd+Qb＝QF+QM+QT(1)其中QF＝SNG·cos1·α·(tg1-tg2) (2)QM＝K0QMN+(1-K0)βM2QMN(3)QT=ID*100·SNT+β2·UK100·SNT---(4)]]>以上式中QGB——本技术补偿装置供给的无功功率总量(Kvar)；Qd——固定电容器组提供的无功功率总量(Kvar)；Qb——可调电容器组提供的无功功率总量(Kvar)QF——发电机G1应为支路负荷提供的无功功率总量(Kvar)；QM——发电站自身负荷(即厂用电)所需的无功功率量(Kvar)QT——升压变压器无功功率损耗(Kvar)；SNG——发电机的额定功率(KW)；cos1——补偿前负荷功率因数；α——升压变压器T1的经济负载系数，可取α＝0.8；β——变压器负载率；I*D——变压器负载电流标么值； ——变压器短路电压百分比(标么值)；SNT——变压器额定视在容量(KVA)；QMN——厂用负载额定运行状态下的无功功率量；K0QMN——厂用负载空载时的无功功率损耗，它与负载运行情况无关而基本固定不变，空载系数K0约为0.6～0.7；βM＝PM/PMN——厂用负载受载率，PM为实际机械负荷，PMN为额定运行状态下的有功功率。由(4)式可知其中变压器空载时的无功功率损耗 是固定不变的，因此可用固定的无功电源组来补偿这部份的无功需求。为完全替代补偿发电机应提供的无功功率，本技术补偿装置提供的无功功率总量QGB应按下式校核QGB≥PNG·tgIN(5)式中PNG—发电机G的额定功率(KW)；IN—按照发电机G所在电站与供电部门签订的并网协议所规定功率因数角(即通常所讲的功率因数cosIN)；tgIN-规定功率因数角的正切值(即发电机无功功率量与有功功率之比。(Kvar/KW)本技术适用于容量为12kw～6300kw的发电机；适用电压等级为0.4kv～10kv；发电机功率因数cos可达到0.95～1.0(滞后)；稳压精度不低于2.5％；动作响应速度不低于2ms并有过压、放电等故障指示和μ、i、cos等电量及脉冲显示功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机全出力智能型补偿节电装置，它由智能型无功功率控制器GZK，补偿单元[9]、执行单元[11]、保护稳压单元[12]、晶闸管模块[13]、无功电源装置[14]和外接计量单元[15]等组成，其特征是分别从电流和电压互感器CT、PT测取u、i及其夹角等电量信号，送至无功功率补偿控制器GZK，经其各单元检测、比较和计算等智能化处理后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍，
申请(专利权)人：陈巍，
类型：实用新型
国别省市：