[发明专利]一种高效分布式余压发电电能质量管理系统及方法

说明书

本发明公开一种高效分布式余压发电电能质量管理系统及方法，径向气浮余压透平发电系统连接蒸汽输入管道，蒸汽温度与流量一体表计和蒸汽输入调节阀安装在蒸汽输入管道上，径向气浮余压透平发电系统、变流器、并网开关和电能质量管理控制装置依次通过电缆连接；透平转速计与径向气浮余压透平发电系统连接；蒸汽温度与流量一体表计、蒸汽输入调节阀、径向气浮余压透平发电系统、透平转速计、变流器和并网开关均与电能质量管理控制装置进行通信。通过监测系统输出的电能质量参数，及时调节蒸汽压力、流量、变流器和透平转速，使发电系统输出的电能质量不仅满足用户用电要求，还可在质量存在偏差情况下自动调节相关参数，保证系统提供高品质电能。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体地讲，涉及一种高效分布式余压发电电能质量管理系统及方法，主要应用于蒸汽负荷供能场所。

背景技术

分布式能源站集中向蒸汽参数需求不同的企业供热，由于分布式能源供热只有一个供热管网，且提供一种蒸汽品质，而供热区域内的负荷对蒸汽压力和温度需求不一致，面对供用双方参数不匹配的情况，常见的解决方法是通过减温减压阀，将供方的参数降低至用户端所需的参数。虽然使用减温减压阀可以解决供方用方参数不匹配的问题，但是却使得所供蒸汽的㶲下降，浪费了大量蒸汽做功能力。例如授权公告号为CN202596802，授权公告日为2012.12.12的中国专利：蒸汽余压余热发电及平衡供汽供热模块化装置，该专利解决了高压蒸汽减温减压送往不同压力需求的蒸汽热用户导致的不可逆损失过大的难题，但是系统整体繁琐、不能实现自动调节。

针对使用减温减压阀带来的蒸汽品质下降的问题，采用高效径向气浮透平的分布式余压发电系统可以节约大量的能源，提高了分布式能源系统综合能源利用效率，实现了节能减排。但是高效径向气浮透平的分布式余压发电系统对输入蒸汽、变流器、蒸汽输出要求严格，目前其控制无法实现对输出的电能质量与蒸汽输入自动调节、变流器动态调整、气浮轴承透平转速闭环控制等功能，同时无法达到输出高品质电能质量的目标，因此，有必要对现有余压发电系统进行改进。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高效分布式余压发电电能质量管理系统及方法，用于解决高效径向气浮透平的分布式余压发电系统控制无法实现输出的电能质量与蒸汽输入自动调节、变流器动态调整、气浮轴承透平转速闭环控制等功能的问题，以及解决无法达到输出高品质电能质量的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种高效分布式余压发电电能质量管理系统包括蒸汽温度与流量一体表计、蒸汽输入调节阀、径向气浮余压透平发电系统、透平转速计、变流器、并网开关和电能质量管理控制装置；所述径向气浮余压透平发电系统连接一根蒸汽输入管道，所述蒸汽温度与流量一体表计和蒸汽输入调节阀均安装在蒸汽输入管道上，并且蒸汽输入调节阀设置在蒸汽温度与流量一体表计和径向气浮余压透平发电系统之间；所述径向气浮余压透平发电系统、变流器、并网开关和电能质量管理控制装置依次通过电缆连接；所述透平转速计与径向气浮余压透平发电系统连接；所述蒸汽温度与流量一体表计、蒸汽输入调节阀、径向气浮余压透平发电系统、透平转速计、变流器和并网开关均与电能质量管理控制装置进行通信。

本发明中，径向气浮余压透平发电系统集成了径向透平机与永磁发电机，通过输入的蒸汽膨胀做功推动透平机内叶轮旋转，然后带动转子旋转而切割磁感线产生电能，从而实现高速永磁发电机发电，高速永磁发电机输出的高频交流电经过变流器处理后提供380V、50Hz高品质电能，就近消纳。

本发明中，电能质量管理控制装置通过对输出的电能频率、谐波、电压偏差、三相电压不平衡度、波动和闪变等电能质量参数进行实时监测。若超出设定值，电能质量管理控制装置就对蒸汽输入调节阀、径向气浮余压透平发电系统的转速、变流器进行调节，同时也可以控制并网开关的并离网状态；若径向气浮余压透平发电系统超转速运行，径向气浮余压透平发电系统的中央控制器经过计算便会，给蒸汽输入调节阀和并网开关发关闭送相应调节指令，从而实现了系统重大故障的自我保护功能。