柴油發電機并聯控制系統技術方案

本發明專利技術涉及柴油發電機控制裝置，具體為柴油發電機并聯控制系統。解決現有柴油發電機并聯控制裝置硬件成本高、軟件結構相對復雜的問題。本發明專利技術在專利201510461567.3的基礎上，增加一個電網控制器，同時柴油發電機控制器上減少了電網參數檢測模塊和兩個相位檢測模塊等硬件，同時相應地改變了軟件控制方法，在保證系統可靠運行的前提下降低了硬件成本并且使得控制方法更加簡單。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及柴油發電機控制裝置，具體為柴油發電機并聯控制系統。技術背景專利號201510461567.3的中國專利公開了一種柴油發電機并聯控制裝置，其是在原有單臺控制器控制多機的基礎上進行改進。該專利雖然能夠實現隨著負載的變化自動切換柴油發電機母線上機組數量。但是該控制裝置中的控制器硬件成本相對較高，且其既要監測電網狀態，還要對柴油發電機組進行監測、控制，軟件結構相對復雜。
技術實現思路
本專利技術解決現有柴油發電機并聯控制裝置硬件成本高、軟件結構相對復雜的問題，提供一種柴油發電機并聯控制系統。本專利技術是采用如下技術方案實現的：柴油發電機并聯控制系統，包括電網控制器和多個柴油發電機控制器，每臺柴油發電機控制器單獨控制一臺柴油發電機組；電網控制器包括第一處理器，第一處理器的輸入端連接有用于采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率、相位的電網測量模塊，第一處理器的輸出端連接有第一執行模塊，第一執行模塊控制電網母線斷路器pb，電網母線斷路器pb的觸點連接于電網母線與負荷之間，第一處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；柴油發電機控制器包括第二處理器，第二處理器的輸入連接有用于采集柴油發電機電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速的柴油發電機測量模塊，第二處理器有所控柴油發電機的ASR調速輸出端、AVR調壓輸出端，第二處理器的輸出端連接有第二執行模塊，第二執行模塊控制機組母線斷路器dbk，機組母線斷路器的觸點dbk連接于所控柴油發電機與機組母線之間，第二處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；電網控制器和多個柴油發電機控制器通過各自的現場總線通訊模塊連接于現場總線上，通過各自的上位機通訊總線模塊連接于上位機通訊總線上；控制系統通過如下控制方法實現，所述的方法包括如下幾個步驟：1)電網控制器和柴油發電機控制器進行軟件加載，其中柴油發電機控制器在加載軟件時確定柴油發電機控制器編號a，不同柴油發電機控制器加載軟件時，通過改變a的值確定每臺柴油發電機控制器的編號，從而確定柴油發電機控制器的初始條件；2)上電開始；3)電網控制器和柴油發電機控制器都進行程序初始化設置；4)電網正常供電，電網控制器采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率及相位，并將采集的數據發至現場通訊總線；電網電壓為額定值，電網控制器向現場通訊總線發出正常狀態信號；同時接收所有柴油發電機控制器向其發出的機組編號信號，并通過機組編號的最大值確定機組數量；此時，柴油發電機控制器不啟動柴油發電機而處于初始狀態；5)根據電網控制器采集到的電網母線電壓值，判斷電網母線電壓是否低于額定電壓的70％；如果否，則認為系統處于初始狀態；如果是，認定電網斷電，電網控制器的第一處理器向其第一執行模塊發出控制信號，使電網母線斷路器的觸點斷開，實現斷開電網母線與負荷之間的連接；電網控制器向現場通訊總線發送停電信號；6)根據電網斷電前，電網控制器計算出來的負荷功率P負載，計算柴油發電機應啟動臺數n:Pτ，i為柴油發電機的單機額定功率，n取整數，并將計算得到的柴油發電機應啟動臺數n發至現場通訊總線上；在確保完全能夠帶動負荷的情況下，保持至少一臺機的余量處于備用狀態；7)應啟動臺數是否大于現在機組未壞臺數(根據柴油發電機控制器編號a的最大值)，如果是，則重新進行臺數計算；如果否，那么電網控制器向現場通訊總線發出啟動指令，柴油發電機控制器接收該啟動指令并比較柴油發電機應啟動臺數n與自身編號，編號a小于或者等于應啟動臺數n的柴油發電機控制器啟動對應的柴油發電機并向現場通訊總線發出該機啟動狀態信號，并采集柴油發電機的電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速；8)柴油發電機啟動是否成功(從采集回的其電壓、電流、轉速等判斷)，如果沒有成功，且啟動次數小于三次，那么返回步驟7)，如果已重啟三次，立
即停止工作，并向現場通訊總線發出故障信號，與此同時應啟動臺數中最大編號的下一臺柴油發電機啟動，并向現場通訊總線發出啟動狀態信號，同時故障機之后的運行中的柴油發電機控制器編號自動減1，確保運行機組編號按由小到大依次排列；9)將所有已啟動的柴油發電機調整到額定空載狀態(通過計算電壓與給定值差值、轉速與空載轉速差值，向第二處理器的ASR調速輸出端、AVR調壓輸出端發送信號，調整到額定空載狀態)，同時通過現場通訊總線向電網控制器和其他柴油發電機控制器發出啟動成功信號同時接收現場通訊總線上其他已啟動的柴油發電機控制器發出的啟動成功信號；10)通過柴油發電機控制器采集回來的所控柴油發電機電壓和轉速與給定的空載額定值進行比較，判斷所控柴油發電機是否達到額定空載狀態，如果否，重復步驟9)，如果是，柴油發電機控制器將采集回來的相位值發至現場通訊總線，并接收其他運行中的柴油發電機控制器通過現場通訊總線發出的相位值，并將兩者進行比較，當兩者的相位差滿足并車條件，等待并機；11)如果運行中的柴油發電機的電壓、頻率和相位滿足并車條件，柴油發電機控制器向其第二執行模塊發出指令，使機組母線斷路器觸點閉合，實現并車，并向現場通訊總線發出并車成功信號同時接收現場通訊總線上其他柴油發電機控制器發出的并車成功信號，否則(即沒有發出并車成功信號)，立即停止工作，并向現場通訊總線發出故障信號，與此同時運行中的最大編號的下一臺柴油發電機啟動并并車，并且向現場通訊總線發出該機啟動及并車信號；并車不成功機組之后的運行中的柴油發電機控制器編號自動減1，確保運行機組編號按由小到大依次排列；12)柴油發電機獨立帶載運行，柴油發電機控制器采集運行中的柴油發電機電壓與電流值并得出其功率，通過現場通訊總線，將所帶功率大小發送到其他柴油發電機控制器上，并接收其他柴油發電機控制器發出的所帶功率大小數據，計算負荷總功率計算運行中的單臺柴油發電機承擔的有功功率比例與所有
運行中的柴油發電機承擔的總有功功率比例之差sP，n為柴油發電機應啟動臺數(并聯運行中的柴油發電機臺數)；i為所有并聯運行中的柴油發電機中的任一臺的標記；Pi為運行中的單臺柴油發電機承擔的有功功率；Pτ，i為單臺發電機的額定有功功率；柴油發電機控制器的第二處理器的所控柴油發電機的ASR調速輸出端信號滿足ndec＝sP×R，其中R為柴油發電機的百分速度下降率，根據柴油發電機的轉速-有功曲線特性得出：完成功率調整，使運行中的柴油發電機的輸出有功功率相同；同時向現場通訊總線發出獨立帶載信號，并接收現場通訊總線上其他柴油發電機控制器發出的獨立帶載信號；13)如果負荷減小，滿足條件：柴油發電機控制器向現場通訊總線發出停機信號，同時接收現場通訊總線上其他柴油發電機控制器發出的停機信號；14)運行中編號最大的柴油發電機控制器的ASR調速輸出端輸出調速信號，使該柴油發電機控制器所控柴油發電機的輸出功率為零，再向其第二執行模塊發出信號使其機組母線斷路器的觸點斷開；重復步驟12)，功率再平均分配；15)當電網母線恢復供電，電網控制器向現場通訊總線發出停機信號，柴油發電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種柴油發電機并聯控制系統，其特征在于包括電網控制器和多個柴油發電機控制器，每臺柴油發電機控制器單獨控制一臺柴油發電機組；電網控制器包括第一處理器，第一處理器的輸入端連接有用于采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率、相位的電網測量模塊，第一處理器的輸出端連接有第一執行模塊，第一執行模塊控制電網母線斷路器pb，電網母線斷路器pb的觸點連接于電網母線與負荷之間，第一處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；柴油發電機控制器包括第二處理器，第二處理器的輸入連接有用于采集柴油發電機電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速的柴油發電機測量模塊，第二處理器有所控柴油發電機的ASR調速輸出端、AVR調壓輸出端，第二處理器的輸出端連接有第二執行模塊，第二執行模塊控制機組母線斷路器dbk，機組母線斷路器的觸點dbk連接于所控柴油發電機與機組母線之間，第二處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；電網控制器和多個柴油發電機控制器通過各自的現場總線通訊模塊連接于現場總線上，通過各自的上位機通訊總線模塊連接于上位機通訊總線上；控制系統通過如下控制方法實現，所述的方法包括如下幾個步驟：1)電網控制器和柴油發電機控制器進行軟件加載，其中柴油發電機控制器在加載軟件時確定柴油發電機控制器編號a，不同柴油發電機控制器加載軟件時，通過改變a的值確定每臺柴油發電機控制器的編號，從而確定柴油發電機控制器的初始條件；2)上電開始；3)電網控制器和柴油發電機控制器都進行程序初始化設置；4)電網正常供電，電網控制器采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率及相位，并將采集的數據發至現場通訊總線；電網電壓為額定值，電網控制器向現場通訊總線發出正常狀態信號；同時接收所有柴油發電機控制器向其發出的機組編號信號，并通過機組編號的最大值確定機組數量；此時，柴油發電機控制器不啟動柴油發電機而處于初始狀態；5)根據電網控制器采集到的電網母線電壓值，判斷電網母線電壓是否低于額定電壓的70％；如果否，則認為系統處于初始狀態；如果是，認定電網斷電，電網控制器的第一處理器向其第一執行模塊發出控制信號，使電網母線斷路器的觸點斷開，實現斷開電網母線與負荷之間的連接；電網控制器向現場通訊總線發送停電信號；6)根據電網斷電前，電網控制器計算出來的負荷功率P負載，計算柴油發電機應啟動臺數n:Pτ，i為柴油發電機的單機額定功率，n取整數，并將計算得到的柴油發電機應啟動臺數n發至現場通訊總線上；在確保完全能夠帶動負荷的情況下，保持至少一臺機的余量處于備用狀態；7)應啟動臺數是否大于現在機組未壞臺數，如果是，則重新進行臺數計算；如果否，那么電網控制器向現場通訊總線發出啟動指令，柴油發電機控制器接收該啟動指令并比較柴油發電機應啟動臺數n與自身編號，編號a小于或者等于應啟動臺數n的柴油發電機控制器啟動對應的柴油發電機并向現場通訊總線發出該機啟動狀態信號，并采集柴油發電機的電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速；8)柴油發電機啟動是否成功，如果沒有成功，且啟動次數小于三次，那么返回步驟7)，如果已重啟三次，立即停止工作，并向現場通訊總線發出故障信號，與此同時應啟動臺數中最大編號的下一臺柴油發電機啟動，并向現場通訊總線發出啟動狀態信號，同時故障機之后的運行中的柴油發電機控制器編號自動減1，確保運行機組編號按由小到大依次排列；9)將所有已啟動的柴油發電機調整到額定空載狀態，同時通過現場通訊總線向電網控制器和其他柴油發電機控制器發出啟動成功信號同時接收現場通訊總線上其他已啟動的柴油發電機控制器發出的啟動成功信號；10)通過柴油發電機控制器采集回來的所控柴油發電機電壓和轉速與給定的空載額定值進行比較，判斷所控柴油發電機是否達到額定空載狀態，如果否，重復步驟9)，如果是，柴油發電機控制器將采集回來的相位值發至現場通訊總線，并接收其他運行中的柴油發電機控制器通過現場通訊總線發出的相位值，并將兩者進行比較，當兩者的相位差滿足并車條件，等待并機；11)如果運行中的柴油發電機的電壓、頻率和相位滿足并車條件，柴油發電機控制器向其第二執行模塊發出指令，使機組母線斷路器觸點閉合，實現并車，并向現場通訊總線發出并車成功信號同時接收現場通訊總線上其他柴油發電機控制器發出的并車成功信號，否則，立即停止工作，并向現場通訊總線發出故障信號，與此同時運行中的最大編號的下一臺柴油發電機啟動并并車，并且向現場通訊總線發出該機啟動及并車信號；并車不成功機組之后的運行中的柴油發電機控制器編號自動減1，確保運行機組編號按由小到大依次排...

【技術特征摘要】
1.一種柴油發電機并聯控制系統，其特征在于包括電網控制器和多個柴油發電機控制器，每臺柴油發電機控制器單獨控制一臺柴油發電機組；電網控制器包括第一處理器，第一處理器的輸入端連接有用于采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率、相位的電網測量模塊，第一處理器的輸出端連接有第一執行模塊，第一執行模塊控制電網母線斷路器pb，電網母線斷路器pb的觸點連接于電網母線與負荷之間，第一處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；柴油發電機控制器包括第二處理器，第二處理器的輸入連接有用于采集柴油發電機電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速的柴油發電機測量模塊，第二處理器有所控柴油發電機的ASR調速輸出端、AVR調壓輸出端，第二處理器的輸出端連接有第二執行模塊，第二執行模塊控制機組母線斷路器dbk，機組母線斷路器的觸點dbk連接于所控柴油發電機與機組母線之間，第二處理器還連接有現場總線通訊模塊，上位機通訊總線模塊，液晶顯示模塊，保護模塊；電網控制器和多個柴油發電機控制器通過各自的現場總線通訊模塊連接于現場總線上，通過各自的上位機通訊總線模塊連接于上位機通訊總線上；控制系統通過如下控制方法實現，所述的方法包括如下幾個步驟：1)電網控制器和柴油發電機控制器進行軟件加載，其中柴油發電機控制器在加載軟件時確定柴油發電機控制器編號a，不同柴油發電機控制器加載軟件時，通過改變a的值確定每臺柴油發電機控制器的編號，從而確定柴油發電機控制器的初始條件；2)上電開始；3)電網控制器和柴油發電機控制器都進行程序初始化設置；4)電網正常供電，電網控制器采集電網母線電壓(VA、VB、VC)、電流(IA、IB、IC)、頻率及相位，并將采集的數據發至現場通訊總線；電網電壓為額定值，電網控制器向現場通訊總線發出正常狀態信號；同時接收所有柴油發電機控制器向其發出的機組編號信號，并通過機組編號的最大值確定機組數量；此時，柴油發電機控制器不啟動柴油發電機而處于初始狀態；5)根據電網控制器采集到的電網母線電壓值，判斷電網母線電壓是否低于額定電壓的70％；如果否，則認為系統處于初始狀態；如果是，認定電網斷電，
\t電網控制器的第一處理器向其第一執行模塊發出控制信號，使電網母線斷路器的觸點斷開，實現斷開電網母線與負荷之間的連接；電網控制器向現場通訊總線發送停電信號；6)根據電網斷電前，電網控制器計算出來的負荷功率P負載，計算柴油發電機應啟動臺數n:Pτ，i為柴油發電機的單機額定功率，n取整數，并將計算得到的柴油發電機應啟動臺數n發至現場通訊總線上；在確保完全能夠帶動負荷的情況下，保持至少一臺機的余量處于備用狀態；7)應啟動臺數是否大于現在機組未壞臺數，如果是，則重新進行臺數計算；如果否，那么電網控制器向現場通訊總線發出啟動指令，柴油發電機控制器接收該啟動指令并比較柴油發電機應啟動臺數n與自身編號，編號a小于或者等于應啟動臺數n的柴油發電機控制器啟動對應的柴油發電機并向現場通訊總線發出該機啟動狀態信號，并采集柴油發電機的電壓(DkA、DkB、DkC)、電流(IkA、IkB、IkC)、頻率、相位、油溫、油壓、轉速；8)柴油發電機啟動是否成功，如果沒有成功，且啟動次數小于三次，那么返回步驟7)，如果已重啟三次，立即停止工作，并向現場通訊總線發出故障信號，與此同時應啟動臺數中最大編號的下一臺柴油發電機啟動，并向現場通訊總線發出啟動狀態信號，同時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李嵐，劉民，楊建廷，牛浩明，賀惟明，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：山西;14