[发明专利]一种用于燃气轮机发电机组的控制装置及功率保护方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于燃气轮机控制技术领域，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。

背景技术

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。