[发明专利]一种基于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法

权利要求书

1.一种基于抽水蓄能电站的过速保护与流量控制方法，其特征在于：该方法整体采用流量控制系统，所述流量控制系统包括航道分析模块、过速分析模块和抽水蓄电模块，所述航道分析模块用于观测抽水蓄能电站航道的通行船只，所述过速分析模块用于检测水轮机转速过快的异常升温情况，所述抽水蓄电模块用于通过水泵水轮机组从下游水库抽水到上游水库，以位能形式蓄存能量；

所述航道分析模块包括图像收集模块、数据集比对模块和距离分析模块，所述过速分析模块包括温度检测模块和温差分析模块，所述抽水蓄电模块包括水轮机负荷模块和电力分配模块，所述温差分析模块与电力分配模块电连接；

所述图像收集模块用于采集航道信息，所述数据集比对模块用于识别航道上的船只，所述数据集比对模块用于比对图像信息，识别图像中的通航船只，所述距离分析模块用于计算水库下游各通航船只与水电站距离，所述温度检测模块用于检测水泵水轮机负荷转动时的电机温度，所述温差分析模块用于判断电机的升温情况，所述水轮机负荷模块用于通过水泵水轮机从下游水库抽水到上游水库，所述电力分配模块用于根据水轮机的温度情况调节转速负荷达到对水轮机过速保护的效果；

所述流量控制系统的具体工作过程包括以下步骤：

S1、图像收集模块收集下游船舶在河道航行时的图像信息，数据集比对模块识别图像中的船只信息并统计船只数量N，距离分析模块计算下游各通航船只与水电站距离D；

S2、抽水蓄电模块根据航道分析模块的计算结果，计算水轮机组所需要的总抽水电力负荷Y；

S3、温度检测模块检测各水轮机的电机转动温度t，温差分析模块分析分析各水轮机的升温情况T；

S4、在满足抽水流量的总功耗为Y的情况下，电力分配模块根据各水轮机的升温情况调节各水轮机的单机工作电流I；

上述步骤S1中航道分析模块的具体工作过程包括以下步骤：

S1-1、图像收集模块安装于下游河道两岸，收集河道通航的船舶信息；

S1-2、数据集比对模块存储船只图像，数据集比对模块将图像中的船只信息与存储信息进行比对，识别河道通航的船舶，并统计船只数量N；

S1-3、距离分析模块分析河道通航图像中每一个船舶与下水库的距离D_i，其中i＝1，2，3，......，N；

所述河道分析模块根据船舶数量和距离计算河道的船舶冗余度W，具体为：其中为各航运船只与下水库的平均距离；

上述步骤S2中抽水蓄电模块的具体工作过程包括以下步骤：

S2-1、在电力系统负荷低于基本负荷时，抽水蓄能电站根据多余发电能力，水轮机组以功率Y₀从下游水库抽水到上游水库；

S2-2、抽水蓄电模块根据下游河道船舶冗余度调节水轮机组的总工作功率Y，具体为：

其中W为河道船舶的冗余程度，μ为负荷系数，与通过船舶冗余度调节水轮机组工作功率有关；

上述步骤S3中过速分析模块的具体工作工程包括以下步骤：

S3-1、在水泵水轮机抽水时，温度检测模块检测各水轮机的电机工作温度t_i，i＝1，2，3，......，n，其中n为水轮机的工作数量；

S3-2、温差分析模块统计水轮机工作时的环境温度K，并计算电机的工作温度与环境温度的差值T_i＝t_i-K；

上述步骤S4中电力分配模块的具体工作过程包括以下步骤：

S4-1、各水轮机负荷模块以初始电流I₀进行抽水蓄能工作，I₀需满足条件：其中R为水轮机负荷模块的负载电阻；

S4-2、温差分析模块判断电机是否升温过高，当差值T_i大于系统预设值T₀时，温差分析模块该电机是否升温过高，需要以低功率模式运行，当差值T_i小于系统预设值T₀时，温差分析模块该电机温度正常，需要以高功率模式运行弥补抽水量的不足；

S4-3、电力分配模块根据温差分析模块的结果调节各水轮机负荷模块的单机工作电流I；

所述电力分配模块调节各水轮机负荷模块的单机工作电流I，具体为：

其中I_max为水轮机的最大工作电流，k₁，k₂均为流量系数，与根据温差计算水轮机工作电流有关，k₁，k₂需满足

所述抽水蓄电模块包括手动控制单元，所述手动控制单元用于手动调节水轮机的抽水量。