具有惯性组件的电力系统及操作方法技术方案

本公开涉及一种电力系统(100)，该电力系统包括：涡轮组件(104)，其包括涡轮(132)和涡轮轴(134)；发电机组件(106)，其包括发电机(114)和发电机轴(116)；惯性组件(108)，其包括联接到发电机轴(116)的飞轮(144)；和离合器组件(120)，其用于将涡轮轴(134)联接到发电机轴(116)。离合器组件(120)能够在关闭状态与打开状态之间转换，在该关闭状态中，涡轮轴(134)联接到发电机轴(116)，在该打开状态中，涡轮轴(134)与发电机轴(116)分离。当离合器组件(120)处于关闭状态时，电力系统(100)能够在发电模式下操作，而当离合器组件(120)处于打开状态时，电力系统能够在同步电容器模式下操作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
具有惯性组件的电力系统及操作方法

技术介绍

[0001]本公开整体涉及电力系统，该电力系统具有与输电电网一起使用的惯性组件，并且更具体地涉及能够在多种不同惯性模式下操作的电力系统。
[0002]至少一些已知的电力系统包括电力发电机，该电力发电机具有发电机和涡轮，该涡轮使发电机的转子旋转以向电网提供电力。至少一些其他已知的电力系统包括同步电容器。同步电容器可用于调整电网的状况，例如通过生成或吸收无功功率以调整电网的电压、提供短路电流、提供无功功率过载能力和/或向电网添加惯性。
[0003]在至少一些已知的电力发电机中，涡轮被固定到转子轴上，使得涡轮不可容易地与发电机断开连接。这样，至少一些已知的发电系统提供为电网上的单独设施或系统。例如，单个装置可充当发电装置，并且电网上完全分离的设施可充当同步电容器设施。另外，同步电容器系统和发电系统通常需要单独的发电机。同样，虽然至少一些已知的同步电容器可包括惯性组件诸如飞轮，但此类组件通常无法断开连接。

技术实现思路

[0004]在一个方面，提供了一种电力系统。该电力系统包括：涡轮组件，其包括涡轮和涡轮轴；发电机组件，其包括发电机和发电机轴；惯性组件，其包括联接到发电机轴的飞轮；和离合器组件，其用于将涡轮轴联接到发电机轴。离合器组件能够在关闭状态与打开状态之间转换，在该关闭状态中，涡轮轴联接到发电机轴，在该打开状态中，涡轮轴与发电机轴分离。当离合器组件处于关闭状态时，电力系统能够在发电模式下操作，而当离合器组件处于打开状态时，电力系统能够在同步电容器模式下操作。
[0005]在另一方面，提供了一种用于操作电力系统的方法。该方法包括通过将离合器组件转换到关闭状态来将涡轮组件的涡轮轴联接到发电机组件的发电机轴，该发电机轴联接到惯性组件的飞轮。该方法还包括当离合器组件处于关闭状态时，在发电模式下操作电力系统。该方法还包括将离合器组件打开到打开状态以将涡轮轴与发电机轴和飞轮分离，并且当离合器组件处于打开状态时，在同步电容器模式下操作电力系统。
[0006]在又一个方面，提供了一种电力系统。该电力系统包括：涡轮组件，其包括涡轮和涡轮轴；发电机组件，其包括发电机和发电机轴，该发电机轴从第一端部延伸到相对的第二端部；和惯性组件，其包括联接到飞轮轴的飞轮。该电力系统还包括第一离合器组件，该第一离合器组件能够操作以将涡轮轴联接到发电机轴的第一端部；和第二离合器组件，该第二离合器组件能够操作以将飞轮轴联接到发电机轴的第二端部。当第一离合器组件关闭时，电力系统能够在发电模式下操作，而当第一离合器组件打开时，电力系统能够在同步电容器模式下操作。
附图说明
[0007]当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件，其中：
[0008]图1是示例性电力系统的示意图；
[0009]图2是图1的示例性电力系统的另一示意图，其示出了处于第一操作模式的电力系统；
[0010]图3是图1的电力系统的示意图，其示出了处于第二操作模式的电力系统；
[0011]图4是图1的电力系统的示意图，其示出了处于第三操作模式的电力系统；
[0012]图5是图1的电力系统的示意图，其示出了处于第四操作模式的电力系统；
[0013]图6是用于控制图1至图5的电力系统的操作表；并且
[0014]图7是操作电力系统的示例性方法的流程图，该电力系统诸如图1至图5的电力系统。
[0015]除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施方案的特征。据信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图不旨在包括本领域的普通技术人员已知的实践本文所公开的实施方案所需的所有常规特征。
具体实施方式
[0016]在以下说明书和权利要求书中，将引用多个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。
[0017]除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。
[0018]除非另外指示，否则如本文所使用的近似语言，诸如“大体地”、“基本上”和“约”指示如本领域普通技术人员将认识到的，如此修饰的术语可以仅适用于近似程度，而不是绝对或完美程度。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里以及整个说明书和权利要求书中，可以识别范围限制。除非上下文或语言另有指示，否则这些范围可以组合和/或互换，并且包括其中包含的所有子范围。除此之外，除非另外指示，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，并且不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序、位置或分级要求。此外，例如，对“第二”项目的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的项目或者“第三”或更高编号的项目。应当注意，如本文所用，术语“耦接”不限于部件之间的直接机械、热、电气和/或流体连通连接，也可以包括多个部件之间的间接机械、热、电气和/或流体连通连接。
[0019]如本文所用，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语例如，“处理设备”、“计算设备”和“控制器”不限于本领域中称为计算机的那些集成电路，而且在广义上是指微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和/或其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。在本文所述的实施方案中，“存储器”可包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)以及计算机可读非易失性介质，诸如闪存存储器。另选地，也可使用软盘、光盘只读存储器(CD
‑
ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字通用光盘(DVD)。另外，在本文所述的实施方案中，附加的输入通道可以是但不限于仅与操作员界面相关联的计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。另选地，例如，也可使用其他计算机外围设备，诸如但不限于扫描仪。此外，在本文所述的实施方案中，附加的输出通道可包括但不限于仅为操作员界面监视器。
[0020]虽然在本文中利用用于特定应用的例示性实施方案描述了本公开，但是应当理
解，本公开不限于此。获得本文所提供教导内容的本领域技术人员将认识到在其范围内的附加修改、应用和实施方案以及其中本公开将具有显著效用的附加领域。
[0021]本文所描述的系统涉及电力系统，该电力系统包括惯性组件和离合器组件，该惯性组件和离合器组件能够操作以使电力系统在发电模式与同步电容器模式之间转换。具体地，在示例性实施方案中，电力系统包括：涡轮组件，其包括涡轮和涡轮轴；发电机组件，其包括发电机和发电机轴；和惯性组件，其包括联接到发电机轴的飞轮。离合器组件还设置用于将涡轮轴联接到发电机轴。离合器组件能够在关闭状态与打开状态之间转换，在该关闭状态中，涡轮轴联接到发电机轴，在该打开状态中，涡轮轴与发电机轴分离。当离合器组件处于关闭状态时，电力系统能够在发电模式下操作，而当离合器组件处于打开状态时，电力系统能够在同步电容器模式下操作。
[0022]在示例性实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统(100)，所述电力系统包括：涡轮组件(104)，所述涡轮组件包括涡轮(132)和涡轮轴(134)；发电机组件(106)，所述发电机组件包括发电机(114)和发电机轴(116)；惯性组件(108)，所述惯性组件包括联接到所述发电机轴(116)的飞轮(144)；和离合器组件(120)，所述离合器组件用于将所述涡轮轴(134)联接到所述发电机轴(116)，所述离合器组件(120)能够在关闭状态与打开状态之间转换，在所述关闭状态中，所述涡轮轴(134)联接到所述发电机轴(116)，在所述打开状态中，所述涡轮轴(134)与所述发电机轴(116)分离，其中当所述离合器组件(120)处于所述关闭状态时，所述电力系统(100)能够在发电模式下操作，而当所述离合器组件(120)处于所述打开状态时，所述电力系统能够在同步电容器模式下操作。2.根据权利要求1所述的电力系统(100)，其中所述惯性组件(108)还包括飞轮轴(146)，所述飞轮轴联接到所述飞轮(144)和所述发电机轴(116)。3.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中所述发电机轴(116)包括第一端部(118)和与所述第一端部(118)相对的第二端部(122)，其中所述离合器组件(120)在所述第一端部(118)处联接到所述发电机轴(116)，并且其中所述飞轮轴(146)在所述第二端部(122)处联接到所述发电机轴(116)。4.根据权利要求2所述的电力系统(100)，其中所述离合器组件(120)是第一离合器组件(120)，并且其中所述电力系统(100)还包括第二离合器组件(124)，所述第二离合器组件用于将所述飞轮轴(146)联接到所述发电机轴(116)。5.根据权利要求4所述的电力系统(100)，还包括控制器(160)，所述控制器与所述第一离合器组件(120)和所述第二离合器组件(124)连通联接，所述控制器(160)被配置成控制所述第一离合器组件(120)和所述第二离合器组件(124)的状态，以在如下模式中的至少三个模式之间切换所述电力系统(100)：标准惯性发电模式、高惯性发电模式、标准惯性同步电容器模式和高惯性同步电容器模式。6.根据权利要求5所述的电力系统(100)，其中所述电力系统(100)在所述标准惯性发电模式下操作时具有第一惯性常数并且在所述高惯性发电模式下操作时具有第二惯性常数，所述第二惯性常数是所述第一惯性常数的至少1.25倍。7.根据权利要求6所述的电力系统(100)，其中所述第二惯性常数是所述第一惯性常数的2倍。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：