[发明专利]一种余水发电智能控制系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

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，本发明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。

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；