一种余水发电智能控制系统技术方案

本发明专利技术涉及发电系统技术领域，具体位置一种余水发电智能控制系统，其能够实现水轮发电机稳定输出，节能且提高效率，其包括上游储水库，上游储水库通过管道连接水轮机，水轮机上的叶轮出口连接集水池水轮机上安装有变频器且变频器并联连接储能电容、能量回馈单元，能量回馈单元的输出侧与电网电源连接，管道包括上管道，上管道连接三通管的进口，三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，上管道上设置有第一截止阀、第一流量传感器、第一比例控制阀，控制管道上设置有第二截止阀、第二流量传感器、第二比例控制阀，旁路管道上设置有第三截止阀，第一流量传感器、第二流量传感器、变频器连接流量控制器的三个输入端，流量控制器的三个输出端分别连接第一比例控制阀、第二比例控制阀、所述变频器，由流量控制器控制。制器控制。制器控制。

【技术实现步骤摘要】
一种余水发电智能控制系统


[0001]本专利技术涉及发电系统
，具体位置一种余水发电智能控制系统。

技术介绍

[0002]环保干净的天然资源一直是人类世界所追求的完美能源。纵观当前发现且已推广应用的自然能量，不外乎有太阳能、水力势能、风能、地热能、潮汐能等。如何利用这些已知存于大自然的能量，能通过一种科学方法让干净无污染的被开采、能量可循环再利用，是我国这几年来致力于发展的新能源目标。
[0003]水资源是存在大自然中的一种物质，尤其我国属于高山高原众多的地方，水资源存在于高山，为了储备水力资源，建造水库、储水设备一直是重要国策之一。水力发电在2022年已占我国电力资源约15%，且每年以1.5%左右成长，是再生资源发电的重要领头羊。
[0004]所谓“余水发电”，就是在已按原定设计建成的水电站储水坝上开孔钻洞，利用多余的水资源发电。利用水位势能转化为电能，进行储能和或应用，达到节能减排。透过水轮机及辅助技术，各式各样的余水发电设备因应而生。
[0005]水轮机安装在水电站，负责旋转让发动机发电。上游储水库的水流经由管道引入水轮机，推动叶轮旋转，带动发电机发电，作完功的水则通过尾端管道排向下游。水轮机的出力和流量Q有关；发动机的功率Po和转速ω有关。
[0006]传统的水轮机发电，输出的功率不固定，需按当时水库储水状态或工况而定，其原理图如图1所示。例如水位较高时，单位时间通过的水流量大，则水轮机转动快，发电机功率也大；反之低水位时，发电机功率低，节能效率低。如果水位太高，转速过快，发电机超过运行负荷，得关闭部分阀门降低流量，余能浪费没法利用。

技术实现思路

[0007]为了解决现有水轮发电机输出功率不稳定，效率低，造成余能浪费的问题，本专利技术提供了一种余水发电智能控制系统，其能够实现水轮发电机稳定输出，节能且提高效率。
[0008]其技术方案是这样的：一种余水发电智能控制系统，其包括上游储水库，所述上游储水库通过管道连接水轮机，所述水轮机上的叶轮出口连接集水池，其特征在于，所述水轮机上安装有变频器且所述变频器并联连接储能电容、能量回馈单元，所述能量回馈单元的输出侧与电网电源连接，所述管道包括上管道，所述上管道连接三通管的进口，所述三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，所述上管道上设置有第一截止阀、第一流量传感器、第一比例控制阀，所述控制管道上设置有第二截止阀、第二流量传感器、第二比例控制阀，所述旁路管道上设置有第三截止阀，所述第一流量传感器、所述第二流量传感器、所述变频器连接流量控制器的三个输入端，所述流量控制器的三个输出端分别连接所述第一比例控制阀、所述第二比例控制阀、所述变频器，设所述上管道内流量为Q1，控制管道内流量为Q2，旁路管道内流量为Q3，Q1≥Q2+Q3，所述流量控制器的控制过程如下：S1：读取第二流量传感器的流量数据Q2，将Q2与设定值进行比值处理得到比值数
据Q，若Q＞102%，则进入S2，若Q＜97.5%，则进入S3程序，若97.5%≤Q≤102%，则流量处于平衡状态，流量控制器复归，水轮机运行额定转速，发电机运行额定功率，能量回馈单元处于最佳效率；S2：流量过大，流量控制器控制第二比例控制阀减小开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束；当第二比例控制阀达到最小开启幅度时Q仍然大于102%，判断变频器频率是否小于90%额定频率，若为否，则控制第一比例控制阀减小开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束，若为是，则降低变频器频率，如果97.5%≤Q≤102%则流量调节结束，如果Q仍然大于102%，则控制第一比例控制阀减小开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束；S3：流量过小，流量控制器控制第二比例控制阀增大开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束；当第二比例控制阀达到最大开启幅度时Q仍然小于97.5%，判断变频器频率是否大于110%额定频率，若为否，则控制第一比例控制阀增大开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束，若为是，则提高变频器频率，如果97.5%≤Q≤102%则流量调节结束，如果Q仍然小于97.5%，则控制第一比例控制阀增大开启幅度，直到97.5%≤Q≤102%，流量调节结束。
[0009]其进一步特征在于，所述上游储水库与所述水轮机之间设置三个所述管路。
[0010]采用本专利技术后，根据流量传感器反馈的流量大小，可以由流量控制器处理后控制第一、第二比例控制阀的开启大小和变频器频率，将发电保持最大效率的额定转速工作，可以让水轮发电机稳定输出，节能且提高效率；进一步的，将上游储水库与水轮机之间设置三个所述管路，即存在三组发电系统，分解水流流量的发电效率，再集中电能，统一由能量回馈单元回馈电网，发电节能效率可达93%左右，和传统水轮机67
‑
87%的发电效率相比较有明显的成效。
附图说明
[0011]图1为现有技术原理图；图2为本专利技术实施例一原理图；图3为流量传感器控制流程图；图4为本专利技术实施例二原理图；图5为三路发电系统原理图；图6为三路发电系统接线图。
具体实施方式
[0012]实施例一：见图2，图3所示，一种余水发电智能控制系统，其包括上游储水库1，上游储水库1通过管道连接水轮机2，水轮机2上的叶轮出口连接集水池3，水轮机2上安装有连接发电机4的变频器5且变频器5并联连接储能电容6、能量回馈单元7，能量回馈单元7的输出侧通过滤波器8与电网电源9连接，管道包括上管道10，上管道10连接三通管11的进口，三通管11的一个出口连接控制管道12、另一个出口连接旁路管道13，上管道10上设置有第一截止阀14、第一流量传感器15、第一比例控制阀16，控制管道12上设置有第二截止阀17、第二流量传感器18、第二比例控制阀19，旁路管道13上设置有第三截止阀20，第一流量传感器
15、第二流量传感器18、变频器5连接流量控制器21的三个输入端，流量控制器21的三个输出端分别连接第一比例控制阀16、第二比例控制阀19、变频器5。
[0013]为了更好直观了解流量信息，第一流量传感器15和第二流量传感器18旁分别设置有第一流量指示计22和第二流量指示计23。
[0014]三通管选型尽量要求采用Y型120
°
。主要T型水流阻力相较Y型大，在进行势能转换时无形产生耗能，尤其在流阻和流速成正比条件下更趋明显。
[0015]控制管路是本申请针对节能的核心部件，第二比例控制阀19和第二流量传感器18安装位置尽量在管道中间，位置的选择和流量控制响应有绝对关系，因为管道的斜度和长度，也影响截取的信号差，另外控制管路和控制柜的距离也尽量挨近，避免调试安装过程，实际发生的信号失真和干扰，导致控制过程的准确性。
[0016]流量控制器21的信号采用模拟量信号4
‑
20mA，算法控制流量阀调节，由PI控制实现，通过采集上管道内流量为Q1、控制管道内流量Q2数据， Q1≥Q2+Q3，Q3为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余水发电智能控制系统，其包括上游储水库，所述上游储水库通过管道连接水轮机，所述水轮机上的叶轮出口连接集水池，其特征在于，所述水轮机上安装有变频器且所述变频器并联连接储能电容、能量回馈单元，所述能量回馈单元的输出侧与电网电源连接，所述管道包括上管道，所述上管道连接三通管的进口，所述三通管的一个出口连接控制管道、另一个出口连接旁路管道，所述上管道上设置有第一截止阀、第一流量传感器、第一比例控制阀，所述控制管道上设置有第二截止阀、第二流量传感器、第二比例控制阀，所述旁路管道上设置有第三截止阀，所述第一流量传感器、所述第二流量传感器、所述变频器连接流量控制器的三个输入端，所述流量控制器的三个输出端分别连接所述第一比例控制阀、所述第二比例控制阀、所述变频器，设所述上管道内流量为Q1，控制管道内流量为Q2，旁路管道内流量为Q3，Q1≥Q2+Q3，所述流量控制器的控制过程如下：S1：读取第二流量传感器的流量数据Q2，将Q2与设定值进行比值处理得到比值数据Q，若Q＞102%，则进入S2，若Q＜97.5%，则进入S3程序，若97.5%≤Q≤102%，则流量处于平衡状态，流量控制器复归，水轮机运行额定转速，发电机运行额定功率，能量回馈单元处...

【专利技术属性】
技术研发人员：石东哲，
申请(专利权)人：无锡市优利康电气有限公司，
类型：发明
国别省市：