[发明专利]柴油发电机并联控制装置

摘要

本发明涉及柴油发电机控制装置，具体为柴油发电机并联控制装置。解决现有柴油发电机控制器采用一台控制器采集并控制多个柴油发电机的集散控制方式所产生的缺陷和问题。本发明采用了每台控制器单独控制一台柴油发电机、各控制器间为总线结构的控制方式。在现有控制器硬件基础上增加一个现场总线通讯模块、一个相位检测模块。在软件上，机组启动时采用故障重排法，功率分配时根据功率分配算法平均分配功率，停机时分为机组负荷停机和来电停机两种方式，开合柴油发电机与柴油发电机母线之间的断路器时需要确认该控制器处于正常工作状态，电网与负荷之间的断路器采用一个独立的执行模块。为系统增容或减容提供了极大的方便。

主权项

一种柴油发电机并联控制装置，其特征在于，包括多个控制器，每台控制器单独控制一台柴油发电机；还包括一个含有电网母线断路器的执行模块（pb），其内的电网母线断路器的触点连接于电网母线与负荷之间；所述控制器包括处理器，处理器的输入连接有用于采集电网母线电压（VA、VB、VC）、电流（IA、IB、IC）、频率的电网测量模块，用于采集所控柴油发电机的电压（DkA、DkB、DkC）、电流（IkA、IkB、IkC）、频率、油温（tk）、油压（pk）、转速（nk）的测量模块，用于采集电网母线及所控柴油发电机相位差的第一相位检测模块，用于采集所控柴油发电机与处理器输出的同步信号相位差的第二相位检测模块；处理器有所控柴油发电机的调速器ASR调速输出端、调压器AVR调压输出端，同时连接有包括机组母线断路器并输出控制含有电网母线断路器的执行模块（pb）信号的执行模块，机组母线断路器的触点（dbk）连接于所控柴油发电机与机组母线之间；处理器还连接有现场总线通讯模块和上位机通讯总线模块；多个控制器通过各自的现场总线通讯模块连接于现场通讯总线上，通过各自的上位机通讯总线模块连接于上位通讯总线上；控制器的处理器所需的控制软件是通过如下控制方法实现的，所述的控制方法包括如下步骤：1）软件加载时确定控制器编号a，不同控制器，加载程序时通过改变a的值，确定每个控制器的编号，从而确定控制器的初始条件；2）上电开始；3）控制器程序进行初始化设置；4）电网正常供电，控制器采集电网母线电压（VA、VB、VC）、电流（IA、IB、IC）、频率及所控柴油发电机的电压（DkA、DkB、DkC）、电流（IkA、IkB、IkC）、频率、油温（tk）、油压（pk）、转速（nk）；电网母线电压为额定值，所控柴油发电机不启动，其电压、电流、频率、转速值为零，油温、油压为一定初值；向现场通讯总线发出初始状态信号，并接收其他控制器发送的初始状态信号；5）判断电网母线电压是否低于额定电压的70%；如果否，则认为系统处于初始状态；如果是，认定电网断电，编号最小的控制器向含有电网母线断路器的执行模块（pb）发出控制信号，使电网母线断路器断开，实现断开电网与负荷之间的连接；控制器向现场通讯总线发送停电信号，并接收其它控制器发出的停电信号；6）根据电网断电前，控制器计算出来的负荷功率P负载，计算柴油发电机应启动台数n:，Pτ，i为柴油发电机的单机额定功率，n取整数； 7）应启动台数是否大于现在机组未坏台数，如果是，则重新进行台数计算；如果否，控制器编号a是否小于或者等于应启动台数n，如果是，启动该控制器所控的柴油发电机，如果否，则不启动，从而实现按照控制器编号由小到大的顺序，启动柴油发电机；同时控制器向现场通讯总线发出启动状态信号，并接收现场通讯总线上其他控制器发出的启动状态信号；8）柴油发电机启动是否成功，如果没有成功，且启动次数小于三次，那么返回步骤7），如果已重启三次，立即停止工作，并向现场通讯总线发出故障信号，与此同时应启动台数中最大编号的下一台柴油发电机启动，并向现场通讯总线发出该机启动状态信号，同时故障机之后的运行中的控制器编号自动减1，确保运行机组的控制器编号按由小到大依次排列；9）将所有已启动的柴油发电机调整到额定空载状态，同时运行中编号最小的控制器向现场通讯总线发出同步信号指令，使运行中所有控制器的处理器发出一个频率为50Hz的方波，作为第二相位检测模块所需的同步信号，并向现场通讯总线发出启动成功信号同时接收现场通讯总线上其他控制器发出的启动成功信号；10）通过控制器采集回来的所控柴油发电机电压、电流和转速与给定的空载额定值进行比较，判断所控柴油发电机是否达到额定空载状态，如果否，重复步骤9），如果是，等待并车；11）如果运行中的柴油发电机的电压、频率和与同步信号相位差满足并车条件，向其执行模块发出指令，使其内的机组母线断路器触点闭合，实现并车，并向现场通讯总线发出并车成功信号同时接收现场通讯总线上其他控制器发出的并车成功信号，否则，立即停止工作，并向现场通讯总线发出故障信号，与此同时运行中的最大编号的下一台柴油发电机启动并并车，并且向现场通讯总线发出该机启动及并车信号；并车不成功机组之后的运行中的控制器编号自动减1，确保运行机组编号按由小到大依次排列；12）发电机组独立带载运行，采集运行中的柴油发电机电压与电流值并得出其功率，计算运行中的单台柴油发电机承担的有功功率比例与所有运行中的柴油发电机承担的总有功功率比例之差sP，，n为柴油发电机应启动台数；i为所有并联运行中的柴油发电机中的任一台的标记；Pi为运行中的单台柴油发电机承担的有功功率；Pτ，i为单台发电机的额定有功功率；处理器的所控柴油发电机的调速器ASR调速输出端信号满足，其中R为柴油发电机的百分速度下降率，根据柴油发电机的转速‑有功曲线特性得出：，完成功率调整，使运行中的柴油发电机的输出有功功率相同；同时向现场通讯总线发出独立带载信号，并接收现场通讯总线上其他控制器发出的独立带载信号；13）如果负荷减小，满足条件：，向现场通讯总线发出停机信号，同时接收现场通讯总线上其他控制器发出的停机信号；14）运行中编号最大的控制器的柴油发电机调速器ASR调速输出端输出调速信号，使该控制器所控柴油发电机的输出功率为零，再向其执行模块发出信号使其机组母线断路器的触点断开；重复步骤12），功率再平均分配；15）当电网母线恢复供电，向现场通讯总线发出停机信号，同时接收现场通讯总线上其他控制器发出的停机信号；通过处理器的柴油发电机调速器ASR调速输出端、柴油发电机调压器AVR调压输出端发出相应信号，使所有运行中的柴油发电机的电压、频率与电网母线一致，在机组母线相位与电网母线相位一致时，即第一相位检测模块输出相位差为零的相应信号时，由运行中编号最小的控制器向含有电网母线断路器的执行模块（pb）发出控制信号，使电网母线断路器的触点闭合，实现反并网；向现场通讯总线发出反并网信号，同时接收现场通讯总线上其他控制器发出的反并网信号；16）处理器的柴油发电机调速器ASR调速输出端发出调速信号，使运行中的柴油发电机的输出功率为零，再向其执行模块发出信号使其机组母线断路器的触点断开，并向现场通讯总线发出柴油发电机解列状态信号，接收现场通讯总线上其他控制器发出的解列状态信号；17）解列完成，机组恢复至初始状态。