CN110086210B - 一种水电站电力分配系统及分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电站电力分配系统，包括数据服务器、数据通讯网络、水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、数据采集终端、输变电站、电能计量装置；其分配方法包括数据采集，发电任务分配及发电运行及调整等三个步骤。本发明一方面可有效的实现多个水电站间组网联机运行，最大程度达到发挥水电站资源综合利用率，另一方面在水电站运行过程中，可根据实际电能需要及河道水量情况，及时有效对各水电站发电量进行高精度的调配，在满足水电站对电网供电作业的同时，有效的提高水电站运行效率和水电站输电作业的稳定性及可靠性。
Description
技术领域
本发明属于水力发电的电力分配技术领域，具体是涉及一种水电站电力分配系统及分配方法。
背景技术
目前随着水电站建设数量增多，为同一供电网进行供电作业的各水电站往往均位于不同河道上和同一河道之上，且数量众多，因此在各水电站运行过程中，需要对各水电站的发电量进行统一的调节分配，而当前在对多个发电站进行发电任务分配时，往往仅时通过以河流水量数据为依据或发电站理论最大发电量为依据，虽然也可以满足对多个水电站发电量进行统一调配作业的需要，但调配发电任务量与发电站实际运行情况之间存在较大的偏差，不能充分发挥各发电站的资源优势，严重影响了水电站运行效率和水电站供电作业的稳定性及可靠性，除此之外，当前在对多个水电站进行发电任务统一调配时，所采用的数据信息采集及通讯网络结构相对复杂，网络拓展能力、数据通讯效率及稳定性也相对较差，不能及时有效的根据水电站运行实际状态对水电站发电任务进行及时调配，从而也影响了水电站设备运行的可靠性和稳定性，因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的水电站发电分配系统及分配方法，以满足实际水电站运行发电作业的需要。
发明内容
为了解决现有分类技术上的一些不足，本发明提供一种水电站电力分配系统及分配方法。
为了实现上面提到的效果，提出了一种水电站电力分配系统及分配方法。
一种水电站电力分配系统，包括数据服务器、数据通讯网络、水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、数据采集终端、输变电站、电能计量装置，其中水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、数据采集终端、输变电站、电能计量装置均若干，且每个水电站内均设至少一个数据采集终端、水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置和一个输变电站，同一水电站内的数据采集终端分别与各水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置电气连接，其中水量检测装置至少两个，其中至少一个位于水电站所在河流上游段，至少一个位于水电站所在河流下游段，水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置中，一个水力发电机有功功率检测装置和水力发电机无功功率检测装置构成一个工作组，每个工作组均与一台水力发电机相互电气连接，水电站内的各水力发电机均通过电能计量装置与输变电站电气连接，输变电站通过电能计量装置与外部供电电网电气连接，数据采集终端通过数据通讯网络与数据服务器相互连接。
进一步的，各水电站内的各数据采集终端与数据服务器构成一级数据服务网，各水电站内的数据采集终端间通过数据通讯网络相互连接构成二级数据服务网。
进一步的，所述的水量检测装置均与水电站间间距为10—100米。
进一步的，所述的数据服务器为基于云数据处理的网络服务器。
进一步的，所述的数据采集终端包括基于FPGA基础的数据处理模块、数据通讯总线模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块及操控界面单元，其中所述的数据通讯总线模块分别与基于FPGA基础的数据处理模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块电气连接，所述的I/O模块另与至少一个操控界面单元电气连接。
进一步的，所述的数据通讯模块包括至少一个在线通讯单元和至少一个无线数据通讯单元。
进一步的，所述的操控界面单元为操控键盘、显示器及移动通讯智能终端中的任意一种或几种共用，且当操控界面为两个或两个以上时，则各操控界面单元间相互并联。
一种水电站电力分配系统的分配方法包括以下步骤：
第一步，数据采集，由数据服务器通过数据通讯网络与各水电站的数据采集终端间建立数据连接关系，构建同一管理分配系统并驱动管理分配系统运行，在管理分配系统运行时，首先对水电站内各发电机组理论最大发电量进行统计和对水电站所在河道位置水流平均值进行采集，然后通过水量检测装置对各水电站所在河道的当前水量进行采集，同时通过水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置和电能计量装置对当前水电站内各发电机组运行发电能力进行采集，最后通过电能计量装置对水电站的输变电站向外部供电电网馈电量进行采集，同时通过数据服务器获取当前外部供电电网电能需求数据进行采集，并将采集到的数据分别保存在数据服务器和各水电站的数据采集终端内备用；
第二步，发电任务分配，在完成数据采集后，首先以外部供电电网电能需求数据作为各水电站发电任务分配基准，然后根据当前检测到的河道水流数据信息和水电站内发电机组理论最大发电量信息比对，优先为水量可满足水电站理论最大发电量的水电站分配发电任务，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为一级发电任务组，然后将剩余发电任务分配到水电站理论最大发电量低于河道水流数据信息的水电站处，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为二级发电任务组，最后将剩余发电任务根据剩余水电站中水电站理论最大发电量自高向低等比例分配，并使该类水电站作为三级发电任务组，且三级发电任务组中的各水电站的发电量均不低于该水电站理论最大发电量的15%。
第三步，发电运行及调整，完成第二步作业后，通过数据服务器将分配好的各水电站的发电任务及级别分配分别发送到各水电站的数据采集终端，并通过数据采集终端调控水电站内各发电机发电运行，并在完成发电任务分配并发电运行时，另通过水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置及数据服务器对河流水量数据及水电站内各发电机运行状态和外部供电电网电能需求数据进行采集，并将采集信息及时返回到第二步操作，对发电任务进行修正并再次分配。
进一步的，所述的第二步中，一级发电任务组和二级发电任务组中的各水电站实际发电量均为理论最大发电量的75%—95%。
与现有技术相比，本发明系统构建简单，通用性及扩展性好，运行自动化程度高，数据处理能力强且数据交互及更新能力好，一方面可有效的实现多个水电站间组网联机运行，最大程度达到发挥水电站资源综合利用率，另一方面在水电站运行过程中，可根据实际电能需要及河道水量情况，及时有效对各水电站发电量进行高精度的调配，在满足水电站对电网供电作业的同时，有效的提高水电站运行效率和水电站输电作业的稳定性及可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明结构示意图；
图2为数据采集终端结构示意图；
图3为本发明方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1和2所述的一种水电站电力分配系统，包括数据服务器1、数据通讯网络2、水量检测装置3、水力发电机有功功率检测装置4、水力发电机无功功率检测装置5、数据采集终端6、输变电站7、电能计量装置8，其中水量检测装置3、水力发电机有功功率检测装置4、水力发电机无功功率检测装置5、数据采集终端6、输变电站7、电能计量装置8均若干，且每个水电站9内均设至少一个数据采集终端6、水量检测装置3、水力发电机有功功率检测装置4、水力发电机无功功率检测装置5、电能计量装置8和一个输变电站7，同一水电站9内的数据采集终端6分别与各水量检测装置3、水力发电机有功功率检测装置4、水力发电机无功功率检测装置5、电能计量装置8电气连接，其中水量检测装置3至少两个，其中至少一个位于水电站9所在河流上游段，至少一个位于水电站9所在河流下游段，水力发电机有功功率检测装置4、水力发电机无功功率检测装置5中，一个水力发电机有功功率检测装置4和水力发电机无功功率检测装置5构成一个工作组，每个工作组均与一台水力发电机10相互电气连接，水电站9内的各水力发电机10均通过电能计量装置8与输变电站7电气连接，输变电站7通过电能计量装置8与外部供电电网11电气连接，数据采集终端6通过数据通讯网络2与数据服务器1相互连接，且各水电站9内的各数据采集终端6与数据服务器1构成一级数据服务网，各水电站9内的数据采集终端6间通过数据通讯网络2相互连接构成二级数据服务网。
所述的水量检测装置3均与水电站9间间距为10—100米。
所述的数据服务器1为基于云数据处理的网络服务器。
所述的数据采集终端包括基于FPGA基础的数据处理模块、数据通讯总线模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块及操控界面单元，其中所述的数据通讯总线模块分别与基于FPGA基础的数据处理模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块电气连接，所述的I/O模块另与至少一个操控界面单元电气连接。
所述的数据通讯模块包括至少一个在线通讯单元和至少一个无线数据通讯单元。
所述的操控界面单元为操控键盘、显示器及移动通讯智能终端中的任意一种或几种共用，且当操控界面为两个或两个以上时，则各操控界面单元间相互并联。
如图3所示，一种水电站电力分配系统的分配方法包括以下步骤：
第一步，数据采集，由数据服务器通过数据通讯网络与各水电站的数据采集终端间建立数据连接关系，构建同一管理分配系统并驱动管理分配系统运行，在管理分配系统运行时，首先对水电站内各发电机组理论最大发电量进行统计和对水电站所在河道位置水流平均值进行采集，然后通过水量检测装置对各水电站所在河道的当前水量进行采集，同时通过水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置和电能计量装置对当前水电站内各发电机组运行发电能力进行采集，最后通过电能计量装置对水电站的输变电站向外部供电电网馈电量进行采集，同时通过数据服务器获取当前外部供电电网电能需求数据进行采集，并将采集到的数据分别保存在数据服务器和各水电站的数据采集终端内备用；
第二步，发电任务分配，在完成数据采集后，首先以外部供电电网电能需求数据作为各水电站发电任务分配基准，然后根据当前检测到的河道水流数据信息和水电站内发电机组理论最大发电量信息比对，优先为水量可满足水电站理论最大发电量的水电站分配发电任务，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为一级发电任务组，然后将剩余发电任务分配到水电站理论最大发电量低于河道水流数据信息的水电站处，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为二级发电任务组，最后将剩余发电任务根据剩余水电站中水电站理论最大发电量自高向低等比例分配，并使该类水电站作为三级发电任务组，且三级发电任务组中的各水电站的发电量均不低于该水电站理论最大发电量的15%。
第三步，发电运行及调整，完成第二步作业后，通过数据服务器将分配好的各水电站的发电任务及级别分配分别发送到各水电站的数据采集终端，并通过数据采集终端调控水电站内各发电机发电运行，并在完成发电任务分配并发电运行时，另通过水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置及数据服务器对河流水量数据及水电站内各发电机运行状态和外部供电电网电能需求数据进行采集，并将采集信息及时返回到第二步操作，对发电任务进行修正并再次分配。
本实施例中，所述的第二步中，一级发电任务组和二级发电任务组中的各水电站实际发电ie，量均为理论最大发电量的75%—95%。
本发明系统构建简单，通用性及扩展性好，运行自动化程度高，数据处理能力强且数据交互及更新能力好，一方面可有效的实现多个水电站间组网联机运行，最大程度达到发挥水电站资源综合利用率，另一方面在水电站运行过程中，可根据实际电能需要及河道水量情况，及时有效对各水电站发电量进行高精度的调配，在满足水电站对电网供电作业的同时，有效的提高水电站运行效率和水电站输电作业的稳定性及可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种水电站电力分配系统，其特征在于：所述的水电站电力分配系统包括数据服务器、数据通讯网络、水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、数据采集终端、输变电站、电能计量装置，其中所述水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、数据采集终端、输变电站、电能计量装置均若干，且每个水电站内均设至少一个数据采集终端、水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置和一个输变电站，同一水电站内的数据采集终端分别与各水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置电气连接，其中所述的水量检测装置至少两个，其中至少一个位于水电站所在河流上游段，至少一个位于水电站所在河流下游段，所述的水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置中，一个水力发电机有功功率检测装置和水力发电机无功功率检测装置构成一个工作组，每个工作组均与一台水力发电机相互电气连接，所述的水电站内的各水力发电机均通过电能计量装置与输变电站电气连接，所述的输变电站通过电能计量装置与外部供电电网电气连接，所述的数据采集终端通过数据通讯网络与数据服务器相互连接，且各水电站内的各数据采集终端与数据服务器构成一级数据服务网，各水电站内的数据采集终端间通过数据通讯网络相互连接构成二级数据服务网；
所述的水电站电力分配系统的分配方法，包括以下步骤：
第一步，数据采集，由数据服务器通过数据通讯网络与各水电站的数据采集终端间建立数据连接关系，构建同一管理分配系统并驱动管理分配系统运行，在管理分配系统运行时，首先对水电站内各发电机组理论最大发电量进行统计和对水电站所在河道位置水流平均值进行采集，然后通过水量检测装置对各水电站所在河道的当前水量进行采集，同时通过水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置和电能计量装置对当前水电站内各发电机组运行发电能力进行采集，最后通过电能计量装置对水电站的输变电站向外部供电电网馈电量进行采集；
第二步，发电任务分配，在完成数据采集后，首先以外部供电电网电能需求数据作为各水电站发电任务分配基准，然后根据当前检测到的河道水流数据信息和水电站内发电机组理论最大发电量信息比对，优先为水量可满足水电站理论最大发电量的水电站分配发电任务，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为一级发电任务组，然后将剩余发电任务分配到水电站理论最大发电量低于河道水流数据信息的水电站处，确保该类水电站发电量处于最佳状态，并使该类水电站作为二级发电任务组，最后将剩余发电任务根据剩余水电站中水电站理论最大发电量自高向低等比例分配，并使该类水电站作为三级发电任务组，且三级发电任务组中的各水电站的发电量均不低于该水电站理论最大发电量的15％；
第三步，发电运行及调整，完成第二步作业后，通过数据服务器将分配好的各水电站的发电任务及级别分配分别发送到各水电站的数据采集终端，并通过数据采集终端调控水电站内各发电机发电运行，并在完成发电任务分配并发电运行时，另通过水量检测装置、水力发电机有功功率检测装置、水力发电机无功功率检测装置、电能计量装置及数据服务器对河流水量数据及水电站内各发电机运行状态和外部供电电网电能需求数据进行采集，并将采集信息及时返回到第二步操作，对发电任务进行修正并再次分配。
2.根据权利要求1所述的一种水电站电力分配系统，其特征在于：所述的水量检测装置均与水电站间间距为10—100米。
3.根据权利要求1或2所述的一种水电站电力分配系统，其特征在于：所述的数据服务器为基于云数据处理的网络服务器。
4.根据权利要求3所述的一种水电站电力分配系统，其特征在于：所述的数据采集终端包括基于FPGA基础的数据处理模块、数据通讯总线模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块及操控界面单元，其中所述的数据通讯总线模块分别与基于FPGA基础的数据处理模块、驱动模块、通讯地址编码模块、编码译码模块、数据通讯模块、GNSS卫星授时定位模块、I/O模块电气连接，所述的I/O模块另与至少一个操控界面单元电气连接。
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