一种潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法技术

本发明专利技术公开了一种潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法，潮流能发电机组为水平轴式，采用0°‑270°变桨距发电机正反转系统；方法包括：如短时间平均流向在0°‑180°，发电机组桨距角在‑5°‑95°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为逆时针正向旋转；如短时间平均流向不在0°‑180°，发电机组桨距角在175°‑275°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为顺时针反向旋转；还可通过主控系统给定的发电机正反转指令和发电机编码器实际反馈的发电机旋转方向对比进行进一步判断；本发明专利技术解决了潮流能机组在涨潮、退潮以及平潮期间发电机转向的自动控制和监测问题，实现了机组安全稳定运行，适于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法
本专利技术涉及潮流能发电
，特别是涉及一种潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法。
技术介绍
潮汐是海水在月球、太阳等引力作用下形成的周期性海水涨落现象，海水潮流伴随两种运动形式：一是涨潮和退潮引起的海水垂直升降，即所指的潮汐；二是海水的水平运动，即潮流。潮汐所携带的能量为势能；而潮流所携带的能量为动能。潮流能发电具有以下特点：潮流能是可再生清洁能源；潮流能的能量密度远大于风能；潮流能是一种可随空间、时间变化的能源，变化规律性明显，并可进行预测预报；潮流能发电无需像水电站进行建坝，对海洋环境影响小。因此，开发设计利用潮流能发电的机组对于能源供应多样性、利用可再生清洁能源都具有重要的意义。现有的潮流能发电机组一般无偏航系统，主要采用单向转动的发电设备，其中，单向转动的发电设备只捕获单向潮流的能量，会产生潮流能资源的浪费。因此，申请人针对该种情况设计了具有双向转动的发电设备，通过大角度变桨系统可实现双向来流时候的能量捕获，对潮流能资源的利用率大大提高；但针对双向转动的发电设备，目前没有实际的双向切换方法，一般为手动操作正反向切换。而手动操作一般缺乏判断依据容易产生误判，进而导致出现故障需要停机而错过部分潮流能资源。由此可见，上述现有的潮流能发电机组在正反转控制监测上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种能高效利用双向来流时的潮流能资源并实现安全稳定运行的潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法,成为当前业界急需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能高效利用双向来流时的潮流能资源并实现安全稳定运行的潮流能发电机组及其发电机转向控制监测方法,。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，所述潮流能发电机组为水平轴式，采用0°-270°变桨距发电机正反转系统；所述方法包括：如短时间平均流向在0°-180°，发电机组桨距角在-5°-95°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为逆时针正向旋转；如短时间平均流向不在0°-180°，发电机组桨距角在175°-275°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为顺时针反向旋转。作为本专利技术进一步地改进，首先根据短时间平均流向进行判断，再进一步根据发电机组桨距角进行判断，如不符合相应的桨距角条件则返回至短时间平均流向判断。进一步地，所述短时间平均流向为3-10min平均流向。进一步地，所述短时间平均流向为5min平均流向。进一步地，所述潮流能发电机组发电机转向控制监测方法还包括：通过主控系统给定的发电机正反转指令和发电机编码器实际反馈的发电机旋转方向进行对比，如果出现不一致，则先与预先设置的平潮期发电机转速限制值进行对比，超出平潮期发电机转速限制值时，需要进行故障停机。进一步地，所述平潮期发电机转速限制值为45-55RPM/s。进一步地，所述平潮期发电机转速限制值为50RPM/s。另一方面，本专利技术提供一种潮流能发电机组，包括主控系统及与主控系统连接的变桨系统、变流器和海流计；所述主控系统内存储有计算机程序，所述主控系统执行所述计算机程序时实现上述的方法步骤。进一步地，所述潮流能发电机组为水平轴式，采用0°-270°变桨距发电机正反转系统。进一步地，所述潮流能发电机组为水平轴式两叶片发电机组。通过采用上述技术方案，本专利技术至少具有以下优点：1、本专利技术针对采用水平轴式、0°-270°变桨距发电机正反转系统的潮流能发电机组，为其提供了一种在涨潮退潮发电运行期间发电机转速方向的自动控制、监测方法，避免了手动操作正反转切换所带来的弊端，可高效利用双向来流时的潮流能资源，同时，针对平潮期停机期间发电机转速方向切换给出了自动判断方法，避免了非故障停机，实现了机组安全稳定运行。2、本专利技术经过大量实验证明，采用短时间平均流向，尤其是5min平均流向来作为判断依据，判断精准，大大提高了切换的准确率。3、本专利技术经过长期实验发现，平潮期发电机转速限制值为50RPM/s时，误判率最低。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是主控系统给定发电机正反转标志位程序流程图；图2是主控系统监测发电机正反转程序故障流程图。具体实施方式本专利技术主要是在开发潮流能机组的过程中，针对自行设计的水平轴式、两叶片、0°-270°变桨距发电机正反转系统的潮流能发电机组，为其设计了一种发电机转向控制监测方法，以解决机组在涨潮和退潮以及平潮期间，发电机转向的控制和监测问题，该控制监测方法主要包括两个部分，分别为主控系统给定发电机正反转标志位及主控系统监测发电机正反转程序故障，下面对其进行详细介绍。(一)主控系统给定发电机正反转标志位，配合图1所示：(1)因为海水在涨潮和退潮时，海水的流向不同，且流向比较稳定。因此首先要进行流向的采集和判断。本专利技术的方法中采用短时间平均流向进行判断，其范围为0°-360°，当在0°-180°内定义为退潮流向范围，在180°-360°内定义为涨潮流向范围。经过大量实验证明，采用3-10min平均流向，尤其是5min平均流向来作为判断依据，判断精准，可大大提高切换的准确率。(2)机组设计了0°-270°变桨距系统，在退潮的时候桨距角在0°-90°进行调节，涨潮的时候桨距角在180°-270°进行调节。通过叶片桨距角的变动,调节对潮流能量的吸收，进而带动发电机旋转发电。因此主控系统给定发电机正反转标志位，需要对桨距角度所处的状态进行判断。上述流向条件满足的前提下，当桨距角在-5°-95°时，发电机受力要逆时针(正向)旋转，主控系统给定发电机旋转方向标志位为1(代表逆时针正向旋转)。当桨距角在175°-275°时，发电机要顺时针(反向)旋转，主控系统给定发电机旋转方向标志位为-1(顺时针方向旋转)。通常机组运行桨距角在0°-90°和180°-270°的区间内运行，但是由于变桨系统是通过转速差，进行PI调节后输出桨距角指令，给定变桨执行机构，实现桨距角调节。桨距角PI调节有超调，因此这里给定了退潮桨距角-5°-95°和涨潮桨距角175°-275°的判断范围。(二)主控系统监测发电机正反转程序故障，配合图2所示：主控系统监测发电机正反转程序故障总体思路，通过主控系统给定的发电机正反转标志位指令和发电机编码器实际反馈的发电机旋转方向进行对比，如果出现不一致，需要进行故障停机。当发电机编码器实际反馈的发电机方向为逆时针(正向)，且主控系统给定发电机标志位也为逆时针(正向)，此时为正常状态。同理当发电机编码器实际反馈的发电机方向为顺时针(反向)，且主控系统给定发电机标志位也为顺时针(反向)，此时也为正常状态。上述两种状态之外的其他状态为非正常状态。机组在平潮时，需要停机进行桨距角换向，去符合涨潮、退潮的流向。其桨距角将出现95°-175°区间的角度，但是由于是平潮期，流速较小，发电机的转速较小，可以通过平潮期发电机转速设置限制值躲过此种故障情况。本专利技术的方法中的平潮期发电机转速设置限制值45-55RPM/s，优选地，通过1S平均发电机转速变量GenSpee本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，其特征在于，所述潮流能发电机组为水平轴式，采用0°‑270°变桨距发电机正反转系统；所述方法包括：如短时间平均流向在0°‑180°，发电机组桨距角在‑5°‑95°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为逆时针正向旋转；如短时间平均流向不在0°‑180°，发电机组桨距角在175°‑275°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为顺时针反向旋转。

【技术特征摘要】
1.一种潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，其特征在于，所述潮流能发电机组为水平轴式，采用0°-270°变桨距发电机正反转系统；所述方法包括：如短时间平均流向在0°-180°，发电机组桨距角在-5°-95°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为逆时针正向旋转；如短时间平均流向不在0°-180°，发电机组桨距角在175°-275°时，则主控系统给定变流器控制发电机转速方向为顺时针反向旋转。2.根据权利要求1所述的潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，其特征在于，首先根据短时间平均流向进行判断，再进一步根据发电机组桨距角进行判断，如不符合相应的桨距角条件则返回至短时间平均流向判断。3.根据权利要求1所述的潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，其特征在于，所述短时间平均流向为3-10min平均流向。4.根据权利要求3所述的潮流能发电机组发电机转向控制监测方法，其特征在于，所述短时间平均流向为5min平均流向。5.根据权利要求1-4任一项所述的潮流能发电机组发电机转向控制监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚景春，袁凌，于红理，王文亮，潘磊，董健，李颖，张会广，朱世龙，朱莲，曹晓玲，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11