一种用于发电系统的智能调控装置及其方法与流程

1.本发明涉及一种用于发电系统的智能调控装置及其方法，属电力系统技术领域。


背景技术：

2.随着技术发展及工作需要，当前的发电系统种类也随之增加，且在放电作业时，往往需要多个同类发电设备或多个不同类型发电设备协同运行，同时在发电过程中另需要根据电网需求、负载需求对发电设备运行状态、发电效率及发电电能的电压、电流等参数进行同一的调控调度作业，针对这一需要，当前开发了多种的发电调控设备及技术，专利公开号为cn114629173a，专利名称为一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置，专利公开号为 cn114928113a ，专利名称为一种发电成本调控方法、装置、介质以及设备的专利申请，虽然可以一定程度满足使用的需要，但当前的该类系统运行时，系统设备结构相对单一固定，因此仅能满足特定发电系统使用的需要，系统使用灵活性、通用性差，同时在运行中，对发电系统数据采集监控手段单一，无法有效对采集数据进行精确的识别检测，从而导致检测数据精度相对较差，从而为后续发电设备运行调控作业时的控制精度相对较差，难以有效满足实际工作的需要。
3.因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的发电系统的智能调控装置及相应的调控方法，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种用于发电系统的智能调控装置及其方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于发电系统的智能调控装置，包括现场检测终端、电力主检测机构、调度操控电路、通讯网关，其中电力主检测机构通过导线与至少一个现场检测终端电气连接，现场检测终端另通过导线与调度操控电路间电气连接，此外，调度操控电路另与通讯网关间通过数据线连接，并通过通讯网关与外部通讯网络建立数据连接，其中现场检测终端包括承载机架、万向联轴器、转速传感器、传动轴、辅助发电机、电流检测电路、电压检测电路及控制电路，承载机架为轴向截面呈矩形的框架结构，所述辅助发电机通过减震底座与承载机架连接，辅助发电机通过万向联轴器与传动轴一端连接，传动轴另一端通过万向联轴器与待检测发电机的输出轴连接，辅助发电机另通过传动轴与转速传感器间连接，电流检测电路、电压检测电路及控制电路均嵌于承载机架内，电流检测电路、电压检测电路及控制电路均通过导线分别与辅助发电机电气连接，电流检测电路、电压检测电路另分别与控制电路电气连接，电力主检测机构包括配电柜、励磁电机、电源母排、前馈mfa控制器、pid控制器、电流检测电路、电压检测电路、接线端子及控制电路，励磁电机、电源母排、前馈mfa控制器、pid控制器、电流检测电路、电压检测电路及控制电路均位于配电柜内，其中接线端子通过导线与待检测发电机的电源输出端子间电气连接，同时接线端子通过电源母排电气连接，
电源母排若干，并构成两条并联的反馈检测电路，且每条反馈检测电路均分别与pid控制器、电流检测电路、电压检测电路电气连接，同时其中一条反馈检测电路输入端直接与接线端子电气连接；另一条反馈检测电路的输入端与励磁电机电气连接，且励磁电机另通过导线分别与接线端子及前馈mfa控制器间电气连接，同时前馈mfa控制器及各pid控制器、电流检测电路、电压检测电路另均与控制电路电气连接，同时现场检测终端、电力主检测机构的控制电路分别通过导线与调度操控电路电气连接，同时现场检测终端的控制电路另与电力主检测机构的控制电路电气连接。
6.进一步的，所述传动轴在通过万向联轴器与待检测发电机的输出轴连接时，万向联轴器与待检测发电机的输出轴间采用直接连接及通过传动机构间接连接两种方式，当采用传动机构间接连接时，待检测发电机的输出轴与传动机构的输入轴连接，万向联轴器与传动机构的一条输出轴连接。
7.进一步的，所述传动机构为传动带、传动链条、齿轮箱、齿轮组中的任意一种。
8.进一步的，所述配电柜内设隔板及至少一个托架，所述隔板及托架均嵌于配电柜内，其中隔板与配电柜同轴分布，并将配电柜从上向下分割为一个电控腔和一个配电腔，其中其中所述励磁电机、接线端子均位于电控腔内，并与隔板连接，所述前馈mfa控制器、pid控制器、电流检测电路、电压检测电路及控制电路均位于电控腔内，并分别通过托架与配电柜连接，所述隔板和托架均为横断面呈矩形的框架结构，其中托架包括承载基座、承载架、转台机构、导向滑槽、伸缩调节柱、定位销，其中所述承载基座为横断面呈矩形的柱状结构，承载基座共两个，对称分布在配电柜中线两侧，并与配电柜侧壁连接，所述承载架为横断面呈矩形板状框架结构，位于两承载基座之间，并通过转台机构与承载基座侧壁铰接，所述承载架板面与配电柜轴线呈0
°
—90
°
夹角，所述转台机构对应的承载架侧壁设与承载架轴线平行分布的导向滑槽滑动连接，所述承载基座前端面及后端均设一条伸缩调节柱，所述伸缩调节柱后端通过棘轮机构与承载基座铰接，且承载基座轴线与伸缩调节柱轴线相交并呈0
°
—180
°
夹角，且交点位于转台机构下方并与转台机构间间距为伸缩调节柱最小长度的50%—90%，所述伸缩调节柱前端面设定位销，且当承载架板面与配电柜轴线夹角大于0
°
时，伸缩调节柱前端面通过弹性垫块与承载架相抵。
9.进一步的，所述伸缩调节柱为至少两级液压伸缩柱、气压伸缩柱及弹簧伸缩柱中的任意一种。
10.进一步的，所述控制电路为以工业计算机为基础的电路系统，且所述控制电路另设至少一个串口通讯端口、至少一个i/o通讯端口及至少一组接线排，其中现场检测终端的控制电路通过接线排分别与转速传感器、辅助发电机的输出端、电流检测电路、电压检测电路、电力主检测机构的控制电路及调度操控电路电气连接，同时电力主检测机构通过接线排分别与电力主检测机构的前馈mfa控制器、pid控制器、电流检测电路、电压检测电路及调度操控电路电气连接。
11.进一步的，所述调度操控电路为基于工业计算机的电路系统，同时调度操控电路另通过通讯网关连接至少一个操控机构，并与操控机构构成一个调度服务局域网，其中所述操控机构为工业计算机、pc计算机、网络服务器及移动智能通讯终端中的任意一种。
12.进一步的，所述用于发电系统的智能调控装置的调控方法包括以下步骤：s1，设备配置，首先根据实际发电作业机组的数量及位置，分别为各发电作业机组
处设置一个现场检测终端，并将现场检测终端与发电作业机组发电机的输出轴间连接，然后在发电作业机组控制机房位置设置电力主检测机构、调度操控电路和通讯网关，并对各设备进行连接，最后由调度操控电路分别与各现场检测终端和电力主检测机构设置独立的硬件识别码及通讯地址，接口完成设备的配置；s2，发电状态监控，完成s1步骤后，即可在发电作业机组发电作业时对其发电状态进行监控，监控作业分为直接监控、间接监控及调制监控三类，且三类监控同时进行，其中：间接监控：由现场检测终端执行，检测时，首先由现场检测终端的辅助发电机随发电作业机组的发电机设备同步运行并发电，然后一方面由转速传感器对辅助发电机的转速进行检测，从而获得发电作业机组的发电机设备运转状态参数；另一方面通过电流检测电路、电压检测电路对辅助发电机运行时的发电量、发电状态进行检测，并将检测结果通过控制电路分析运算，通过控制电路对辅助发电机运行状态参数计算，间接得到发电作业机组运行状态数据；直接监控：由电力主检测机构的接线端子直接与发电作业机组的电能输出端电气连接，然后将发电作业机组的电能输出端通过接线端子直接与电力主检测机构的pid控制器、电流检测电路、电压检测电路电气连接，通过pid控制器、电流检测电路、电压检测电路对发电作业机组的发电量、发电状态进行检测，从而实现电力主检测机构的控制电路直接获得发电作业机组运行状态数据；调制监控，由电力主检测机构的接线端子直接与发电作业机组的电能输出端电气连接，然后将发电作业机组的电能输出端通过接线端子与电力主检测机构励磁电机电气连接，并驱动励磁电机运行并由励磁电机在发电作业机组驱动下运行，再由pid控制器、电流检测电路、电压检测电路对励磁电机运行状态进行检测，实现电力主检测机构的控制电路间接获得发电作业机组运行状态数据，然后以获得的数据为基础，由前馈mfa控制器对励磁电机的驱动电路的电压、电流值进行补偿，调整励磁电机运行状态，并在调整后励磁电机运行状态达到设定要求时，由电力主检测机构的控制电路获取前馈mfa控制器的补偿参数，从而得到发电作业机组运行状态数据调制后理论运行状态。
13.s3，发电调度，将现场检测终端和电力主检测机构获得检测数据反馈至调度操控电路，由工作人员根据调度操控电路获得的直接监控、间接监控及调制监控三类发电作业机组发电机运行状态参数为基础，同时通过通讯网关获取外部用电负载能耗参数，为发电作业机组发电机分配发电调度指令，由发电作业机组发电机根据发电调度指令发电运行，并在发电作业机组执行完成发电调度指令后，延时3—10分钟后，返回至s2步骤进行持续发电状态监控作业。
14.进一步的，所述电力主检测机构在布设时，当电力主检测机构内的励磁电机为一个时，采用每个电力主检测机构和一个现场检测终端构成一个工作组方式运行；当电力主检测机构内的励磁电机为多个时，每个励磁电机均与一个现场检测终端对应，同时每个现场检测终端均对应在电力主检测机构内设置两条反馈检测电路。
15.进一步的，所述s1步骤在进行现场检测终端配置时，当发电作业机组无发电机设备时，则仅将辅助发电机与发电作业机组的电源输出端连接。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明系统结构调整灵活方便，拓展能力好，可有效满足多种发电系统配套运行
使用的需要，极大的提高了本发明使用灵活性和适用性；另一方面在运行中，可实现精确获得发电设备状态，并可对检测结果实现系统内纠偏作业，从而提高检测作业的精度的目的，同时在获取发电系统运行状态时，可同步获得发电系统进行同步补充调制机制，从而满足不同用电负载状态下发电系统调控作业的需要，同时提高调控作业的精度和及时性。
附图说明
17.图1为本发明的系统结构示意图；图2为现场检测终端结构示意图；图3为电力主检测机构结构示意图；图4为托架横断面局部结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
19.如图1—图4所示，一种用于发电系统的智能调控装置，包括现场检测终端1、电力主检测机构2、调度操控电路3、通讯网关4，其中电力主检测机构2通过导线与至少一个现场检测终端1电气连接，现场检测终端1另通过导线与调度操控电路3间电气连接，此外，调度操控电路3另与通讯网关4间通过数据线连接，并通过通讯网关4与外部通讯网络建立数据连接。
20.本实施例中，现场检测终端1包括承载机架101、万向联轴器102、转速传感器103、传动轴104、辅助发电机105、电流检测电路106、电压检测电路107及控制电路108，承载机架101为轴向截面呈矩形的框架结构，所述辅助发电机105通过减震底座109与承载机架1连接，辅助发电机105通过万向联轴器102与传动轴104一端连接，传动轴104另一端通过万向联轴器102与待检测发电机的输出轴连接，辅助发电机105另通过传动轴与103间连接，电流检测电路106、电压检测电路107及控制电路108均嵌于承载机架101内，电流检测电路106、电压检测电路107及控制电路108均通过导线分别与辅助发电机105电气连接，电流检测电路106、电压检测电路107另分别与控制电路108电气连接。
21.本实施例中，电力主检测机构2包括配电柜21、励磁电机22、电源母排23、前馈mfa控制器24、pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107、接线端子26及控制电路108，励磁电机22、电源母排23、前馈mfa控制器24、pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107及控制电路108均位于配电柜21内，其中接线端子26通过导线与待检测发电机的电源输出端子间电气连接，同时接线端子26通过电源母排23电气连接，电源母排23若干，并构成两条并联的反馈检测电路，且每条反馈检测电路均分别与pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107电气连接，同时其中一条反馈检测电路输入端直接与接线端子26电气连接；另一条反馈检测电路的输入端与励磁电机22电气连接，且励磁电机22另通过导线分别与接线端子26及前馈mfa控制器24间电气连接，同时前馈mfa控制器24及各pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107另均与控制电路108电气连接，同时现场检测终端1、电力主检测机构2的控制电路108分别通过导线与调度操控电路3电气连接，同时现场检测终端1
的控制电路108另与电力主检测机构2的控制电路108电气连接。
22.本实施例中，所述传动轴104在通过万向联轴器102与待检测发电机的输出轴连接时，万向联轴器102与待检测发电机的输出轴间采用直接连接及通过传动机构间接连接两种方式，当采用传动机构间接连接时，待检测发电机的输出轴与传动机构的输入轴连接，万向联轴器与传动机构的一条输出轴连接。
23.进一步优化的，所述传动机构为传动带、传动链条、齿轮箱、齿轮组中的任意一种。
24.重点说明的，所述配电柜21内设隔板211及至少一个托架212，所述隔板211及托架212均嵌于配电柜21内，其中隔板211与配电柜21同轴分布，并将配电柜21从上向下分割为一个电控腔213和一个配电腔214，其中其中所述励磁电机22、接线端子26均位于电控腔213内，并与隔板211连接，所述前馈mfa控制器24、pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107及控制电路108均位于电控腔213内，并分别通过托架212与配电柜21连接，所述隔板211和托架212均为横断面呈矩形的框架结构。
25.本实施例中，所述托架212包括承载基座2121、承载架2122、转台机构2123、导向滑槽2125、伸缩调节柱2126、定位销2124，其中所述承载基座2121为横断面呈矩形的柱状结构，承载基座2121共两个，对称分布在配电柜21中线两侧，并与配电柜21侧壁连接，所述承载架2122为横断面呈矩形板状框架结构，位于两承载基座2121之间，并通过转台机构2123与承载基座2121侧壁铰接，所述承载架2122板面与配电柜21轴线呈0
°
—90
°
夹角，所述转台机构2123对应的承载架2122侧壁设与承载架2124轴线平行分布的导向滑槽2125滑动连接，所述承载基座2121前端面及后端均设一条伸缩调节柱2126，所述伸缩调节柱2126后端通过棘轮机构与承载基座2123铰接，且承载基座2123轴线与伸缩调节柱2126轴线相交并呈0
°
—180
°
夹角，且交点位于转台机构2123下方并与转台机构2123间间距为伸缩调节柱2126最小长度的50%—90%，所述伸缩调节柱2126前端面设定位销2124，且当承载架板2122面与配电柜21轴线夹角大于0
°
时，伸缩调节柱2123前端面通过定位销2124与承载架2122相抵。
26.优选的，所述伸缩调节柱2126为至少两级液压伸缩柱、气压伸缩柱及弹簧伸缩柱中的任意一种。
27.本实施例中，所述控制电路108为以工业计算机为基础的电路系统，且所述控制电路另设至少一个串口通讯端口、至少一个i/o通讯端口及至少一组接线排，其中现场检测终端1的控制电路108通过接线排分别与转速传感器103、辅助发电机105的输出端、电流检测电路106、电压检测电路107、电力主检测机构2的控制电路108及调度操控电路3电气连接，同时电力主检测机构2通过接线排分别与电力主检测机构2的前馈mfa控制器24、pid控制器25、电流检测电路106、电压检测电路107及调度操控电路3电气连接。
28.本实施例中，所述调度操控电路3为基于工业计算机的电路系统，同时调度操控电路另通过通讯网关连接至少一个操控机构，31并与操控机构31构成一个调度服务局域网，其中所述操控机构31为工业计算机、pc计算机、网络服务器及移动智能通讯终端中的任意一种。
29.用于发电系统的智能调控装置的调控方法，包括以下步骤：s1，设备配置，首先根据实际发电作业机组的数量及位置，分别为各发电作业机组处设置一个现场检测终端，并将现场检测终端与发电作业机组发电机的输出轴间连接，然后在发电作业机组控制机房位置设置电力主检测机构、调度操控电路和通讯网关，并对各
设备进行连接，最后由调度操控电路分别与各现场检测终端和电力主检测机构设置独立的硬件识别码及通讯地址，接口完成设备的配置；s2，发电状态监控，完成s1步骤后，即可在发电作业机组发电作业时对其发电状态进行监控，监控作业分为直接监控、间接监控及调制监控三类，且三类监控同时进行，其中：间接监控：由现场检测终端执行，检测时，首先由现场检测终端的辅助发电机随发电作业机组的发电机设备同步运行并发电，然后一方面由转速传感器对辅助发电机的转速进行检测，从而获得发电作业机组的发电机设备运转状态参数；另一方面通过电流检测电路、电压检测电路对辅助发电机运行时的发电量、发电状态进行检测，并将检测结果通过控制电路分析运算，通过控制电路对辅助发电机运行状态参数计算，间接得到发电作业机组运行状态数据；直接监控：由电力主检测机构的接线端子直接与发电作业机组的电能输出端电气连接，然后将发电作业机组的电能输出端通过接线端子直接与电力主检测机构的pid控制器、电流检测电路、电压检测电路电气连接，通过pid控制器、电流检测电路、电压检测电路对发电作业机组的发电量、发电状态进行检测，从而实现电力主检测机构的控制电路直接获得发电作业机组运行状态数据；调制监控，由电力主检测机构的接线端子直接与发电作业机组的电能输出端电气连接，然后将发电作业机组的电能输出端通过接线端子与电力主检测机构励磁电机电气连接，并驱动励磁电机运行并由励磁电机在发电作业机组驱动下运行，再由pid控制器、电流检测电路、电压检测电路对励磁电机运行状态进行检测，实现电力主检测机构的控制电路间接获得发电作业机组运行状态数据，然后以获得的数据为基础，由前馈mfa控制器对励磁电机的驱动电路的电压、电流值进行补偿，调整励磁电机运行状态，并在调整后励磁电机运行状态达到设定要求时，由电力主检测机构的控制电路获取前馈mfa控制器的补偿参数，从而得到发电作业机组运行状态数据调制后理论运行状态。
30.s3，发电调度，将现场检测终端和电力主检测机构获得检测数据反馈至调度操控电路，由工作人员根据调度操控电路获得的直接监控、间接监控及调制监控三类发电作业机组发电机运行状态参数为基础，同时通过通讯网关获取外部用电负载能耗参数，为发电作业机组发电机分配发电调度指令，由发电作业机组发电机根据发电调度指令发电运行，并在发电作业机组执行完成发电调度指令后，延时3—10分钟后，返回至s2步骤进行持续发电状态监控作业。
31.特别说明的，所述电力主检测机构在布设时，当电力主检测机构内的励磁电机为一个时，采用每个电力主检测机构和一个现场检测终端构成一个工作组方式运行；当电力主检测机构内的励磁电机为多个时，每个励磁电机均与一个现场检测终端对应，同时每个现场检测终端均对应在电力主检测机构内设置两条反馈检测电路。
32.本实施例中，所述s1步骤在进行现场检测终端配置时，当发电作业机组无发电机设备时，则仅将辅助发电机与发电作业机组的电源输出端连接。
33.重点说明的，在前馈mfa控制器对励磁电机运行状态补偿时，可通过调度操控电路向前馈mfa控制器发送控制参数，以满足模拟不同负载条件补偿的需要。
34.同时，励磁电机与接线端子间设调压整流电路，且前馈mfa控制器通过调压整流电路与励磁电机电气连接。
35.在运行中，其中：前馈mfa控制器：前馈控制是一种利用扰动信号的控制策略。如果过程具有严重的可测扰动，前馈控制器就可以在反馈回路产生纠正作用前减少干扰对回路的影响。前馈控制器能相当经济地改善控制系统的性能。前馈补偿可以象两个信号比值一样简单，也可以涉及到复杂的能量和物料平衡计算。前馈mfa控制器是一种通用型前馈控制器。由于反馈mfa控制器有很强的自适应能力，因此前馈mfa控制器的设计相对简单，只需前馈增益和时间常数这两个参数。
36.励磁电机：励磁电机即发电装置和三相同步发电机相连的电机。维持发电机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压，提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性。
37.pid控制器：比例-积分-微分控制器，由比例单元(p)、积分单元(i)和微分单元(d)组成。透过kp，ki和kd三个参数的设定。pid控制器主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统。pid 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，pid控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个pid反馈回路却可以保持系统的稳定。
38.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明系统结构调整灵活方便，拓展能力好，可有效满足多种发电系统配套运行使用的需要，极大的提高了本发明使用灵活性和适用性；另一方面在运行中，可实现精确获得发电设备状态，并可对检测结果实现系统内纠偏作业，从而提高检测作业的精度的目的，同时在获取发电系统运行状态时，可同步获得发电系统进行同步补充调制机制，从而满足不同用电负载状态下发电系统调控作业的需要，同时提高调控作业的精度和及时性。
39.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例子，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。