CN109630357A - 一种供电管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种供电管理系统，包括：风力发电机、太阳能发电板、控制器、蓄电池组，其中：风力发电机用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；太阳能发电板用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；控制器用于根据所采集的参数调整风力发电机；并将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；蓄电池组用于在存储电能和供应电能之间切换，当所述风力发电机或所述太阳能发电板为其传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。通过本发明的方案，实现了利用风能或太阳能为负载提供电能。

Description

一种供电管理系统及方法

技术领域

本发明涉及海洋工程，尤其涉及一种供电管理系统及方法。

背景技术

半潜式深水钻井平台上有一些警示灯和提示灯，例如：平台轮廓灯、井架障碍灯、二层台障碍灯、飞机坪照明灯等，警示灯和提示灯为钻井平台与外界的联系起到警示和提示作用。目前半潜式深水钻井平台上的警示灯和提示灯的电源供电是由蓄电池组来提供的，即钻井平台上设置一定容量的蓄电池组，以用于向这些警示灯和提示灯供电。蓄电池组的电源平时由主发电机供给并存储；当使用时，用蓄电池组所储存的电向警示灯和提示灯进行供电。

由于钻井平台上的空间布置和重量规定都有要求，因此，不能布置过多的蓄电池。当钻井平台在避台风期间或者无人值守期间，主发电机将停止工作，并且这个时期，钻井平台上没有操作人员，无法对这些蓄电池组进行及时充电，蓄电池组供电能力有限；会引起蓄电池组不能为警示灯和提示灯提供足够的电源，警示灯和提示灯将无法正常工作，钻井平台的安全性将会受到严重的影响。因此，亟待提供一种供电管理系统以解决了钻井平台在避台风期间或者无人值守期间，蓄电池组无法为负载供电的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种供电管理系统，实现了当钻井平台在避台风期间或者无人值守期间时，能够为蓄电池组提供电源，并为负载提供电能。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种供电管理系统，其特征在于，所述系统包括：风力发电机、太阳能发电板、控制器、蓄电池组，其中：

风力发电机，用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；

太阳能发电板，用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；

控制器，用于根据所采集的参数调整风力发电机；并将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；

蓄电池组，用于在存储电能和供应电能之间切换，当所述风力发电机或所述太阳能发电板为其传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

所述控制器包括：整流器、充电器、数据记录存储器和处理器；

所述整流器，用于将所述风力发电机产生的交流电整流成直流电；

所述充电器，用于使用所述直流电对蓄电池组充电，并提供直流电供负载使用；

所述数据记录存储器，用于对所采集的参数进行记录；

所述处理器，用于根据所采集的参数调整风力发电机。

一种示例性的实施例中，所述系统还包括采集元件，该采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器、温度传感器和电压传感器；

所述采集元件用于采集相应的参数，并将所采集的参数发送给所述数据记录存储器；

其中，所述采集元件用于采集相应的参数，包括:

所述风速仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风速；

所述风向仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风向；

所述转速传感器，用于采集风力发电机的转速；

所述温度传感器，用于采集风力发电机的轴温；

所述电压传感器，用于采集风力发电机的电压。

一种示例性的实施例中，还包括：

卸荷器，用于被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能；

所述根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；

若调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器。

一种示例性的实施例中，所述控制器，还用于当判断所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机停止转动。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种供电管理方法，所述方法基于上述的供电管理系统实现，所述方法包括：

当风力发电机启动后，控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机；所述风力发电机获取风能后，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；

当太阳能发电板启动后，获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；

所述控制器对所接收的所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；

所述蓄电池组接收到所述风力发电机或所述太阳能发电板传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

一种示例性的实施例中，所述控制器对所接收的所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电，包括：

所述控制器将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的交流电整流成直流电，对所述蓄电池组充电，并将所述直流电供负载使用。

一种示例性的实施例中，所述控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机之前，还包括：

通过采集元件采集外界参数，并将所采集的数据发送给所述控制器；其中，所述采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器和温度传感器；所述外界参数包括：风速、风向、风力发电机的转速、风力发电机的轴温和风力发电机的电压。

一种示例性的实施例中，所述控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；

若调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器；

所述卸荷器被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能。

一种示例性的实施例中，方法还包括：

当所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机停止转动。

与现有技术相比，本发明提供了一种供电管理系统，包括：风力发电机、太阳能发电板、控制器、蓄电池组，其中：风力发电机用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；太阳能发电板用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；控制器用于根据所采集的参数调整风力发电机；并将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；蓄电池组用于在存储电能和供应电能之间切换，当所述风力发电机或所述太阳能发电板为其传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。通过本发明的方案，实现了当钻井平台在避台风期间或者无人值守期间，利用风能或太阳能为蓄电池组提供电源，并为负载提供电能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例一供电管理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例又一供电管理系统的结构示意图

图3为本发明实施例一的供电管理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

图1是本发明的一种供电管理系统的结构示意图，根据该结构示意图，本发明的一种供电管理系统，其特征在于，所述系统包括：风力发电机11，太阳能发电板12，控制器13，蓄电池组14，其中：

风力发电机11用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；

太阳能发电板12用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；

控制器13用于根据所采集的参数调整风力发电机；并将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；

蓄电池组14用于在存储电能和供应电能之间切换，当所述风力发电机或所述太阳能发电板为其传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

一种示例性的实施例中，所述控制器13包括：整流器、充电器、数据记录存储器和处理器；

所述整流器用于将所述风力发电机产生的交流电整流成直流电；

所述充电器用于使用所述直流电对蓄电池组充电，并提供直流电供负载使用；

所述数据记录存储器用于对所采集的参数进行记录；

所述处理器用于根据所采集的参数调整风力发电机。

一种示例性的实施例中，所述供电管理系统还包括采集元件，该采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器、温度传感器和电压传感器；

所述采集元件用于采集相应的参数，并将所采集的参数发送给所述数据记录存储器；

其中，所述采集元件用于采集相应的参数，包括:

所述风速仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风速；

所述风向仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风向；

所述转速传感器，用于采集风力发电机的转速；

所述温度传感器，用于采集风力发电机的轴温；

所述电压传感器，用于采集风力发电机的电压。

一种示例性的实施例中，所述供电管理系统还包括：

卸荷器，用于被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能；

一种示例性的实施例中，所述根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；

若调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器。

一种示例性的实施例中，所述控制器，还用于当判断所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机停止转动。

实施例二

为了达到本发明目的，本发明又提供了一种供电管理系统，如图2所示，该系统包括：风力发电机21，太阳能发电板22，控制器23，采集元件24，蓄电池组25，正常供电电源26，逆变器27、负载28和卸荷器29；

风力发电机21，用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；所述风力发电机21包括：机头、转体、尾翼和叶片；所述叶片用于接受风力；所述机头用于将叶片接受的风力转为电能；所述尾翼用于调整叶片与风的方向；所述转体用于调整机头的转动和调整尾翼的方向。风力发电机21与所述控制器23相连接，用于将所述风力发电机21产生的电能发送所述控制器23。

太阳能发电板22，所述太阳能发电板22由太阳能板和热电能转换器组成；太阳能发电板22用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器23。

控制器23，用于接收到风力发电机21和太阳能发电板22所产生的电流，对该电流进行整流和并为蓄电池组25充电；控制器23包括：数据记录存储器231、整流器232、充电器233和处理器234；数据记录存储器231用于对外界参数的记录和存储参数；数据记录存储器231也可以利用在线传输系统，随时将所记录存储的参数传送到陆地办公室。所述整流器232用于将所述风力发电机产生的交流电整流成直流电；所述充电器233用于使用所述直流电对蓄电池组24充电，并提供直流电供负载28使用。所述处理器234根据所采集的参数调整风力发电机。

蓄电池组24通过充电器233将控制器23中整流后的电流进行存储或为负载28供应电能。

所述供电管理系统还包括：采集元件24，该采集元件包括风速仪241、风向仪242、转速传感器243、温度传感器244和压力传感器245(未示出)；其中，所述风速仪241用于采集所述风力发电机所处环境的风速；所述风向仪242用于采集所述风力发电机所处环境的风向；所述转速传感器243用于采集风力发电机的转速；所述温度传感器244用于采集风力发电机的轴温；所述电压传感器245用于采集风力发电机的电压。采集元件24获取到外界参数数据后，并将所采集的数据发送给所述控制器23。所述控制器23根据所采集的参数调整风力发电机，过程可以为：当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机21的转速或所述风力发电机21的温度大于预设值时，调整所述风力发电机21的转向，使所述风力发电机21处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机21的转轴所对的方向；若调整所述风力发电机21的转向后，所述风力发电机21的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器29。

所述供电管理系统还包括：卸荷器29；当卸荷器29被启动后，卸荷器29将所述风力发电机21的电能转为热能；

所述控制器23还用于当判断所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机21停止转动。

所述供电管理系统还包括：逆变器27，所述逆变器27用于将直流电能转变为交流电；逆变器27与蓄电池组24、控制器的充电器233以及正常电源26相连接；把风力发电机21发出来的电通过控制器的充电器233传输给逆变器27，逆变器27将充电器233传输的直流电能转变为交流电供负载28使用。逆变器27将蓄电池组24输出的直流电转变为交流电，供负载28使用。逆变器27将正常供电电源26输出的直流电转变为交流电，供负载28使用。

所述供电管理系统还包括：正常供电电源26；所述正常供电电源26用于提供电能供负载使用，同时对蓄电池组进行充电。正常供电电源26可以在风力发电机21和太阳能发电板22由于故障、维护等原因未投入使用的情况下，提供电能供负载28使用，同时对蓄电池组24进行充电。

所述供电管理系统还包括负载28；所述负载28包括钻井平台的提示灯281和警示灯282。提示灯281和警示灯282包括：飞机坪信号灯、左右舷钻井灯、井架顶部障碍灯和二层台障碍灯等钻井平台提示灯和警示灯。

实施例三

为了达到本发明目的，本实施例还提供了一种供电管理的方法，如图3所示，该方法基于上述的供电管理系统实现，所述方法包括S01-S04：

S01：当风力发电机启动后，控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机；所述风力发电机获取风能后，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器。风力发电机启动后，控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机；若外界风速在正常的范围内，通过转体调整机头的转动和调整尾翼的方向，使叶片始终对着来风的方向，从而获得最大的风能调整将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；其中，风力发电机机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能，实现了机头将风力转为电能。

一种示例性的实施例中，控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机之前，通过采集元件采集外界参数，并将所采集的数据发送给所述控制器；其中，所述采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器和温度传感器；所述外界参数包括：风速、风向、风力发电机的转速、风力发电机的轴温和风力发电机的电压。通过高灵敏度及可靠的传感，可有效的检测风速、风向、风力发电机的转速、风力发电机的轴温和风力发电机的电压，以提供所述控制进行精确的判断。

一种示例性的实施例中，所述控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；例如：若外界风速在正常的范围内，通过转体调整机头的转动和调整尾翼的方向，使叶片始终对着来风的方向，从而获得最大的风能调整将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；其中，风力发电机机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能，实现了机头将风力转为电能。

若控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器。

一种示例性的实施例中，当风力发电机的电压超出预设阈值时，所述卸荷器被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能。例如：海上风速范围较大，台风形成过程中风速由10.8米/秒到50米/秒，甚至更高。当外界风速过大时，风力发电机的输入机械功率将迅速增大。由于负载侧逆变器的输出功率容量限制，当风力发电机的输入机械功率大于机械逆功率时，风力发电机的转速将不断提高；如果不抑制的让风力发电机持续增速下去，则会产生极高的电压幅值导致风力发电机绝缘击穿，或直接烧毁电解电容和功率器件。当控制器判断所述风力发电机的电压超出预设阈值时，启动卸荷器，通过该卸荷器将所有的过高电压转为热能释放掉，起到保护供电管理系统不被损坏、使系统可靠运行的作用。

S02：当太阳能发电板启动后，获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器。太阳能发电板获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器。实现过程可以为：太阳能发电板由太阳能板和热电能转换器组成，通过太阳板吸收太阳的辐射热，并通过热电能转换器，将热能转换成电能。

S03：所述控制器对所接收的所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电。所述控制器接收到风力发电机和太阳能发电板所产生的电流，对该电流进行整流和并为蓄电池组充电。

S04：所述蓄电池组接收到所述风力发电机或所述太阳能发电板传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

上述步骤S01和S02所执行的顺序不分先后，具体实现的过程中选择采用太阳能发电还是采用风力发电可以根据外界的环境情况来确定，此处不作限定。

通过本发明的上述步骤，解决了钻井平台在避台风期间或者无人值守期间，蓄电池供电能力有限的问题，能够确保在钻井平台上连续工作，提高钻井平台使用的安全性。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种供电管理系统，其特征在于，所述系统包括：风力发电机、太阳能发电板、控制器、蓄电池组，其中：

风力发电机，用于获取风能，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；

太阳能发电板，用于获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；

控制器，用于根据所采集的参数调整风力发电机；并将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；

蓄电池组，用于在存储电能和供应电能之间切换，当所述风力发电机或所述太阳能发电板为其传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

2.根据权利要求1所述的供电管理系统，其特征在于，所述控制器包括：整流器、充电器、数据记录存储器和处理器；

所述整流器，用于将所述风力发电机产生的交流电整流成直流电；

所述充电器，用于使用所述直流电对蓄电池组充电，并提供直流电供负载使用；

所述数据记录存储器，用于对所采集的参数进行记录；

所述处理器，用于根据所采集的参数调整风力发电机。

3.根据权利要求2所述的供电管理系统，其特征在于，所述系统还包括采集元件，该采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器、温度传感器和电压传感器；

所述采集元件用于采集相应的参数，并将所采集的参数发送给所述数据记录存储器；

其中，所述采集元件用于采集相应的参数，包括:

所述风速仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风速；

所述风向仪，用于采集所述风力发电机所处环境的风向；

所述转速传感器，用于采集风力发电机的转速；

所述温度传感器，用于采集风力发电机的轴温；

所述电压传感器，用于采集风力发电机的电压。

4.根据权利要求3所述的供电管理系统，其特征在于，还包括：

卸荷器，用于被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能；

所述根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；

若调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器。

5.根据权利要求4所述的供电管理系统，其特征在于，

所述控制器，还用于当判断所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机停止转动。

6.一种供电管理方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-5中任一项所述的供电系统实现，所述方法包括：

当风力发电机启动后，控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机；所述风力发电机获取风能后，将所获取的风能转换为电能，并发送给控制器；

当太阳能发电板启动后，获取太阳的辐射热能，将所获取的热能转换成电能，并发送给控制器；

所述控制器对所接收的所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电；

所述蓄电池组接收到所述风力发电机或所述太阳能发电板传输电流时，存储电能；当负载需要电能时，为负载供应电能。

7.根据权利要求6所述的供电管理方法，其特征在于，所述控制器对所接收的所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的电流进行整流，整流后为蓄电池进行充电，包括：

所述控制器将所述风力发电机和所述太阳能发电板产生的交流电整流成直流电，对所述蓄电池组充电，并将所述直流电供负载使用。

8.根据权利要求6所述的供电管理方法，其特征在于，所述控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机之前，还包括：

通过采集元件采集外界参数，并将所采集的数据发送给所述控制器；其中，所述采集元件包括以下一种或多种传感器：风速仪、风向仪、转速传感器和温度传感器；所述外界参数包括：风速、风向、风力发电机的转速、风力发电机的轴温和风力发电机的电压。

9.根据权利要求8所述的供电管理方法，其特征在于，所述控制器根据所采集的参数调整所述风力发电机，包括：

当判断所采集的外界参数中的所述风力发电机的转速或所述风力发电机的温度大于预设值时，调整所述风力发电机的转向，使所述风力发电机处于正常工作状态，其中，所述转向为所述风力发电机的转轴所对的方向；

若调整所述风力发电机的转向后，所述风力发电机的电压超出预设阈值时，则启动卸荷器；

所述卸荷器被启动后，将所述风力发电机输出的电能转为热能。

10.根据权利要求9所述的供电管理方法，其特征在于，方法还包括：

当所采集的外界参数中的风速大于预设阈值时，控制所述风力发电机停止转动。