【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电防腐，特别涉及基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法。
技术介绍
1、海上风电服役环境腐蚀破坏性较大，针对全浸区的钢结构保护，通常有牺牲阳极及外加电流两种保护方法，其中外加电流保护技术原理为通过恒电位仪装置（需要外接电流），给钢结构持续输出保护电流，减少钢结构的腐蚀。但能源消耗较大，尤其当风机内部出现故障时，外加电流装置将不能正常工作，将不能为钢结构产生保护，特别当风机较长时间处于断电情况下，钢结构所面临的风险将增大，亟需一种外加辅助电流的形式作为补充和应急方式，同时还可以当风机出现停电时，充当内部光源的作用，以方便风电运维人员开展作业。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，本方法融合多参数的自适应pid策略能够更好地适应复杂多变的海上风电环境，实现更加精确和高效的电位控制，减少腐蚀。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，步骤为：
4、在套笼周围安装集中式光伏板阵列，集中式光伏板阵列与储能设备进行电性连接，将储能设备与风电供电系统作为并联供电线路与恒电位仪连接，恒电位仪通过阳极尾线电缆与辅助阳极连接，恒电位仪通过阴极汇流电流与被保护结构电性连接；
5、在恒电位仪内安装电控单元，所述的电控单元用于根据工况自动切换恒电位仪的接入电流；
6、在阳光富裕的情况下，电控单元控制恒电位仪由
7、在阳光不富裕情况下，电控单元控制恒电位仪由集中式光伏板阵列和风电供电系统同时供电，若储能设备的电量低于上限阈值q1时，断开集中式光伏板阵列供电，利用集中式光伏板阵列对储能设备进行充电；
8、在紧急情况下，风电供电系统断电，电控单元控制恒电位仪由集中式光伏板阵列单独供电。
9、优选地，电控单元包括传感器模块、数据处理模块和自适应控制算法模块；
10、所述的传感器模块用于监测和采集被保护结构的实时状态信息，传感器模块包括电位传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器和盐度传感器；
11、数据处理模块用于接收来自传感器模块的原始数据，进行包括滤波、校准在内的预处理，并将数据转发至自适应控制算法模块；
12、自适应控制算法模块根据数据处理模块提供的实时数据，运用pid控制算法进行动态调整。
13、优选地，采用pid控制算法动态调节的过程如下：
14、1）参数预处理：首先，对每个输入信号进行适当的预处理，输入信号包括温度t、湿度h、电流i、盐度s、电位e；比如归一化或标准化，确保所有信号在同一尺度上，便于后续计算和比较。
15、2）影响因子评估：为每个输入信号分配一个影响因子，其中温度t的影响因子为wt，湿度h的影响因子为wh，电流i的影响因子为wi，盐度s的影响因子为ws，电位e的影响因子为we，影响因子根据历史数据分析或专家知识预先设定或通过在线学习动态调整，以反映不同环境因素对腐蚀速率的影响程度；
16、3）融合信号：将预处理后的信号与相应的权重相乘，然后加总，形成一个综合的控制误差信号etotal：
17、；
18、其中，esetpoint为目标电位；emeasured为实际测量电位；(esetpoint-emeasured)反映了电位控制的直接误差。
19、优选地，得到etotal后，将etotal输入到pid控制器中进行调参和验证，过程如下：
20、1）直接使用etotal作为误差，计算比例项输出；
21、2）对etotal进行积分，考虑到多变量可能导致的积分饱和问题，可能需要设置积分限幅；
22、3）计算etotal的变化率，用于预测和抑制过冲。
23、优选地，pid控制器将数据处理后对恒电位仪进行自适应调节，步骤如下：
24、1）初始化：设置pid参数kp、ki、kd，以及各输入信号的影响因子wt、wh、wi、ws、we。
25、2）实时监测与处理：每周期采集一次温度t、湿度h、电流i、盐度s、电位e的实际值，并进行预处理；
26、3）计算综合误差：按照上述公式计算etotal。
27、4）pid计算：根据综合误差etotal，计算pid控制输出 u( t)：
28、；
29、式中，u(t) 是控制器的输出；d 是微分时间常数，τ是一个积分变量；
30、表示对综合误差信号 ， etotal( τ)从时间起点 0到当前时间τ的积分，它随时间变化而变化，体现了误差随时间累积的效果；
31、kp、ki、kd分别表示比例、积分、微分系数；
32、5）自适应调整：根据控制效果和系统反馈，在线调整pid参数或各输入的权重，以优化控制性能。
33、6）执行与反馈：将u(t)输出到恒电位仪，调节输出电流或电压，同时继续监测系统状态，形成闭环控制。
34、优选地，数据处理模块采用数字信号处理器dsp或微控制器mcu对数据进行快速处理，确保数据的准确性和实时性。
35、一种海上风电外加电流阴极保护系统，采用了所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法。
36、一种电控单元，执行的程序指令为所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法。
37、本专利技术可达到以下有益效果：
38、1、通过将光生电流技术与传统的外加电流保护系统相结合，本专利技术在风电机组内部故障或外部电网不稳定时，仍能依靠太阳能独立供电，持续为钢结构提供阴极保护，有效防止腐蚀，大大增强了保护措施的连续性和系统的可靠性。
39、2、集成的电控单元和自适应控制算法模块，能够根据实时监测数据动态调整保护策略，自动优化电流输出，确保在各种工况下都能提供最适宜的电位保护，避免过度保护或保护不足，提升了保护效率和资源利用的智能化水平。
40、3、在紧急情况下，光生电流装置不仅为防腐保护供电，还能充当应急照明，为运维人员提供必要的工作照明，保障了维修和检查工作的顺利进行，提高了作业安全性和效率，尤其是在夜间或昏暗环境下尤为重要。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：电控单元包括传感器模块、数据处理模块和自适应控制算法模块；
3.根据权利要求2所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：采用PID控制算法动态调节的过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：得到Etotal后，将Etotal输入到PID控制器中进行调参和验证，过程如下：
5.根据权利要求4所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：PID控制器将数据处理后对恒电位仪进行自适应调节，步骤如下：
6.根据权利要求1所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：数据处理模块采用数字信号处理器DSP或微控制器MCU对数据进行快速处理，确保数据的准确性和实时性。
7.一种海上风电外加电流阴极保护系统，其特征在于：采用了根据权利要求1-6中任意一项所述的基于光生电流的
8.一种电控单元，其特征在于：执行的程序指令为根据权利要求1-6中任意一项所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法。
...【技术特征摘要】
1.基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：电控单元包括传感器模块、数据处理模块和自适应控制算法模块；
3.根据权利要求2所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：采用pid控制算法动态调节的过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于光生电流的海上风电外加电流阴极保护方法，其特征在于：得到etotal后，将etotal输入到pid控制器中进行调参和验证，过程如下：
5.根据权利要求4所述的基于光生电流的...
【专利技术属性】
技术研发人员：单晓晖，金少强，朱元张，王冰，禹杨华，季洋阳，周福星，韩辉，
申请(专利权)人：三峡新能源海上风电运维江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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