[发明专利]一种水力发电机组的变速恒频发电系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种水力发电机组的变速恒频发电系统及控制方法，发电单元包括水轮机以及由水轮机驱动的发电机；发电机的输出端通过单元开关连接电网；辅助转换装置包括整流器和逆变器，整流器的输出端与逆变器的输入端电性连接，逆变器的输出端与电网电性连接；单元控制模块包括流量传感器、流量控制器和导叶控制器；流量控制器安装在进水通道向水轮机供水位置处，导叶控制器用于控制水轮机的导叶开度；总控制装置包括中央控制器、与中央控制器进行数据交换的数据存储器，中央控制器用于电性连接并控制辅助转换装置、单元控制模块、单元开关和辅助开关；解决了水轮机组发电机输出的电流难以做到与电网中的电流频率和相位同步。

技术领域

本发明属于水力发电机技术领域，尤其涉及一种水力发电机组的变速恒频发电系统及控制方法。

技术背景

水力发电时一种重要的清洁能源获取方式，随着我国的工业化越来越多的水电组开始在开始在大小河流上作业。水力发电过程中水流将穿过水轮机从而带动水轮机的转子进行转动，再利用水轮机的转子带动发电机进行发电。但是水电机组在实际使用时却需要解决很多问题，首先是小型水电机组所采用的水库由于受到不同季节降雨量的影响难以保持水头稳定，同时不同季节水电机组所需要向外部输出的功率也不同，因此就需要实时的调整水电机组的运行参数。其次是我国采用三相电进行电力的远程输送，水轮机组由于存在各种因素容易影响其转速的稳定性，从而导致发电机输出的电流难以做到与电网中的电流频率和相位同步，这就造成了电能的大量浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种水力发电机组的变速恒频发电系统及控制方法，以解决采用三相电进行电力的远程输送，水轮机组由于存在各种因素容易影响其转速的稳定性，从而导致发电机输出的电流难以做到与电网中的电流频率和相位同步，这就造成了电能的大量浪费等技术问题。

本发明技术方案：

一种水力发电机组的变速恒频发电系统，所述系统包括：

发电单元，发电单元包括水轮机以及由水轮机驱动的发电机；发电机的输出端通过单元开关连接电网，变频器通过发电机输出端电流变化调整发电机控制绕组电流频率；

辅助转换装置，辅助转换装置包括整流器和逆变器，整流器的输出端与逆变器的输入端电性连接，逆变器的输出端与电网电性连接，发电机的输出端通过辅助开关与整流器电性连接；

单元控制模块，单元控制模块包括流量传感器、流量控制器和导叶控制器；流量传感器安装在水轮机的尾水管上，水轮机的进水端通过进水通道供水，流量控制器安装在进水通道向水轮机供水位置处，导叶控制器用于控制水轮机的导叶开度；

总控制装置，总控制装置包括中央控制器、与中央控制器进行数据交换的数据存储器，中央控制器用于电性连接并控制辅助转换装置、单元控制模块、单元开关和辅助开关。

发电机为无刷双馈发电机，变频器为密闭式IP65型变频器。

中央控制器为PLC控制器或者工控机，流量控制器为采用液压驱动控制开闭的闸板阀。

数据存储器通过键盘或人机交互设备录入数据，水库中安装有能够监测水库状态并将检测数据通过数据线传送至数据存储器的水库监控模块。

所述控制方法包括：

S1、初始化任务；首先由操作人员将各个水轮机所对应的单元开关关闭，同时打开相应的辅助开关，随后将水轮机作业所需的数据存入数据存储器内，并向中央控制器内发送待执行计划；

S2、应用参数设置；当中央控制器接收到待执行计划后，中央控制器开始调取数据存储器中存储的任务数据，随后根据数据中水库的水头高度、发电系统所需输出的总功率以及指定需要开启的水轮机来设定每个水轮机的运行参数，此时每个需要工作的水轮机所对应的导叶控制器将根据中央控制器提供的数据来调整相应水轮机的导叶开度，随后中央控制器打开需要作业的水轮机所对应的流量控制器，从而使水流开始流过需要作业的水轮机内；

S3、通过调整参数实现初期并网；