本技术属于水力发电设备，具体是潜水式智能变速水力发电系统。
背景技术：
1、目前，受交流电网固定频率的限制，常规的水力发电系统一般采用固定转速的同步发电机，它由水轮机，发电机、调速器、励磁装置、同期装置及其它控制系统组成。由于水轮机运行特点，其最佳运行范围是在水轮机综合运行曲线最优单位转速点附近的一个比较小的范围内，而水轮机出力、流量、水头等参数并不是固定的，当出力、流量、水头参数变化时，为保证频率的稳定，会使水轮机工况点偏离最优工况范围，使水轮机效率急剧下降，水轮机工况条件恶化，引起振化、空化等一系列问题，也影响电站水能的经济性。
2、同时现有的低水头小型水轮发电机，一般采用固定叶片的转轮，正常运行满范围为75%～100%额定出力，在部分负荷运行时效率极低，并且容量出现汽蚀和振动，影响机组的安全运行，水能不能得到充分利用。
技术实现思路
1、为解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型提供了潜水式智能变速水力发电系统，能根据当前水头、出力，自动调整水轮机的运行转速，始终使水轮机运行在最优单位转速点，使水能转换效率达到最高，同时也使水轮机可运行的水头和流量的范围拓宽，提高电站的经济性，同时也改善了部分负荷运行条件的工况，减小机组振动、汽蚀和磨损，延长机组寿命。
2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：潜水式智能变速水力发电系统，包括有潜水式水轮发电机组，所述潜水式水轮发电机组活动连接有电力电缆管道，所述电力电缆管道的一端连接有整流逆变智能控制单元，所述整流逆变智能控制单元的一端连接有潜水式水轮发电机组，所述潜水式水轮发电机组在正常工作时，其转速随工作水头、出力和流量参数自动进行调整，所述潜水式水轮发电机组的最优工作转速由整流逆变智能控制单元进行调节；所述潜水式水轮发电机组输出的交流电整流后变成直流电，直流电经过逆变器转换成工频交流电输送到电网。
3、优选地，所述潜水式水轮发电机组在不同工作水头、出力和流量参数对应的最优工作转速通过模型水轮机综合特性曲线或原型水轮机试验确定并作出水头、出力、流量和转速关系曲线，曲线经分组离散处理后存贮在所述整流逆变智能控制单元中。
4、优选地，水头、流量信号通过所述水头流量监测装置输入到所述整流逆变智能控制单元，所述整流逆变智能控制单元在水头、出力、流量与转速的关系曲线数据进行计算比较后，得出所在工作水头、流量、出力条件下的最优转速。
5、优选地，所述潜水式水轮发电机组在水头发生变化时，所述整流逆变智能控制单元计算出相应的最优转速，并通过控制主轴扭矩调整机组的转速，使机组运行在最优单位转速附近。
6、优选地，所述潜水式水轮发电机组为潜水整装式水轮发电机组，其水轮机和发电机组成一个整体潜于水下运行，发电机发出的交流电通过所述电力电缆管道内的电力电缆输入到所述整流逆变智能控制单元中，发电机采用永磁发电机。
7、优选地，整个水力发电机系统为无人值守的智能型水电站并可通过远程终端对整个系统进行监控。
8、优选地，所述水头流量监测装置用于测量工作水头、流量信号并把水头、流量信号送入所述整流逆变智能控制单元的内部。
9、优选地，所述整流逆变智能控制单元用于根据水头、流量、出力的参数对控制水轮机的最优转速，并对整个水力发电系统进行监控和保护，并将发电机输出的交流电整流成直流电，直流电逆变转换为工频交流电，采用扭矩控制方法精确控制水轮发电机的转速，变流器优先采用igbt。
10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
11、本实用新型通过潜水式水轮发电机组工作转速的调整，使潜水式水轮发电机组的工作效率达到最高，提高潜水式水轮发电机组的运行效率，以改善水轮机的工作条件，节约耗水量，并提高水电厂的经济性，潜水式水轮发电机组整体潜入水下运行，无厂房，占地面积小。
1.潜水式智能变速水力发电系统，包括有水头流量监测装置（1）和潜水式水轮发电机组（2），所述潜水式水轮发电机组（2）活动连接有电力电缆管道（3），所述电力电缆管道（3）的一端连接有整流逆变智能控制单元（4），所述整流逆变智能控制单元（4）的一端连接有潜水式水轮发电机组（2），其特征在于：所述潜水式水轮发电机组（2）在正常工作时，其转速随工作水头、出力和流量参数自动进行调整，所述潜水式水轮发电机组（2）的最优工作转速由整流逆变智能控制单元进行调节；所述潜水式水轮发电机组（2）输出的交流电整流后变成直流电，直流电经过逆变器转换成工频交流电输送到电网。
2.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：所述潜水式水轮发电机组（2）在不同工作水头、出力和流量参数对应的最优工作转速通过模型水轮机综合特性曲线或原型水轮机试验确定并作出水头、出力、流量和转速关系曲线，曲线经分组离散处理后存贮在所述整流逆变智能控制单元（4）中。
3.根据权利要求2所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：水头、流量信号通过所述水头流量监测装置（1）输入到所述整流逆变智能控制单元（4），所述整流逆变智能控制单元（4）在水头、出力、流量与转速的关系曲线数据进行计算比较后，得出所在工作水头、流量、出力条件下的最优转速。
4.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：所述潜水式水轮发电机组（2）在水头发生变化时，所述整流逆变智能控制单元（4）计算出相应的最优转速，并通过控制主轴扭矩调整机组的转速，使机组运行在最优单位转速附近。
5.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：所述潜水式水轮发电机组（2）为潜水整装式水轮发电机组，其水轮机和发电机组成一个整体潜于水下运行，发电机发出的交流电通过所述电力电缆管道（3）内的电力电缆输入到所述整流逆变智能控制单元（4）中，发电机采用永磁发电机。
6.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：整个水力发电机系统为无人值守的智能型水电站并可通过远程终端对整个系统进行监控。
7.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：所述水头流量监测装置（1）用于测量工作水头、流量信号并把水头、流量信号送入所述整流逆变智能控制单元（4）的内部。
8.根据权利要求1所述的潜水式智能变速水力发电系统，其特征在于：所述整流逆变智能控制单元（4）用于根据水头、流量、出力的参数控制水轮机的最优转速，并对整个水力发电系统进行监控和保护，并将发电机输出的交流电整流成直流电，直流电逆变转换为工频交流电，采用扭矩控制方法精确控制水轮发电机的转速，变流器优先采用igbt。
