[发明专利]一种低水头水利发电智能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种低水头水利发电智能控制系统及方法，该系统包括水轮机、永磁发电机、逆变器、并网柜、检测模块、控制器、卸荷器和水门调节装置；该系统可以根据检测模块检测到的数据控制水门开度从而对发电功率进行适应性调节，并通过控制器对检测模块检测到的数据实时分析，在电网工作异常时及时控制并网柜解列并将永磁发电机发出的电能通过卸荷器释放，在保证水电站在高负荷状况下运行的前提下，又不至于使逆变器因过压或过载而烧毁，使水电站可以稳定连续运行。

技术领域

本发明涉及水电站发电配置系统技术领域，更具体的说是涉及一种低水头水利发电智能控制系统及方法。

背景技术

目前，随着经济的发展，水利发电站数量不断增多，水力发电主要利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。但是，借助高水势建坝进行水利发电的方式破坏生态环境，造成大面积土地被淹没，问题凸显。为此，自然状态下的低水头发电或河流发电方式逐渐受到人们关注，但是，这种发电方式水位低，水的势能小，水力推动水轮机转速低，现有的发电机在这个转速下要达到同步速发电运行，要增多发电机极数，而发电机极数增多后，将使发电机体积变得非常庞大，发电机造价异常变高，工程上难以采用，从经济层面看也是严重不合理的。

申请公布号为CN107276111A，名称为新型水利发电配置系统的发明专利申请提出了一种解决低水头水利发电并网的新方法，即发电机采用永磁发电机，且在水轮机永磁发电机后面增加一个逆变器系统，永磁发电机发出的电能首先进入逆变器，永磁发电机可以在非同步速下运行，所发出的电能可以不是50HZ或60HZ，逆变器将不是50Hz或60HZ的电能转换成50HZ或60HZ的电能，满足并网条件并入电网。经过几年时间的工程应用后，该方法出现了水电站运行可靠性变差的问题，主要原因是现有的逆变器本身不足以满足水力发电的特殊需要，经常发生保护脱网，水轮机超速运行，永磁发电机发电电压急速升高，进而发生逆变器高电压击穿问题，同时，当电网故障或突然停电时，逆变器也会进入脱网状态，进而损坏逆变器。

因此，如何提供一种可靠性高、安全稳定的低水头水利发电系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低水头水利发电智能控制系统及方法，该系统和方法通过加设检测模块和卸荷器，配合水门调节装置和并网柜，实现对发电站内发电功率的适应调节，同时，在电网供电异常时，可以及时将并网柜解列并将永磁发电机发出的电能及时通过卸荷器释放，避免了逆变器因永磁发电机电压升高而烧毁的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种低水头水利发电智能控制系统，该系统包括：水轮机、永磁发电机、逆变器、并网柜、检测模块、控制器、卸荷器和水门调节装置；

所述水轮机与所述永磁发电机的输入端传动连接，所述水轮机在水流驱动下旋转带动所述永磁发电机运转；

所述永磁发电机的输出端与所述逆变器的输入端电连接，所述逆变器将所述永磁发电机输出的电能进行整流逆变处理；

所述逆变器的输出端与所述并网柜电连接，所述并网柜连接至电网，所述并网柜用于在电网供电异常时及时与电网解列；

所述逆变器的输出端还与所述卸荷器电连接，所述卸荷器用于在并网柜与电网解列后将所述逆变器处理后的电能及时释放；

所述检测模块分别与水轮机、永磁发电机、逆变器和并网柜电连接，所述检测模块用于实时检测多项发电相关参数；

所述水轮机还与所述水门调节装置连接，所述水门调节装置用于控制水轮机的水门开启或关闭；

所述控制器分别与所述卸荷器、水门调节装置、并网柜和检测模块电连接，所述控制器用于根据所述检测模块检测到的多项发电相关参数对所述卸荷器、水门调节装置和并网柜进行实时控制。