【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置
[0001]本專利技術(shù)涉及到柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制技術(shù)，特別涉及到一種柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置。
技術(shù)介紹
[0002]隨著國民經(jīng)濟的穩(wěn)步提高，越來越多的部門對供電的連續(xù)性提出了更高的要求。為保證供電的連續(xù)性，常采用柴油發(fā)電機作為備用電源。當市電電網(wǎng)(通常將市電電網(wǎng)的電稱為市電)出現(xiàn)故障導致斷電時，市電斷路器分閘，柴油發(fā)電機啟動，正常運行后，發(fā)電斷路器合閘，柴油發(fā)電機接入負載電網(wǎng)并持續(xù)供電(通常將柴油發(fā)電機發(fā)出的電稱為發(fā)電)。當市電供電不足時，柴油發(fā)電機啟動，正常運行后，判斷市電和發(fā)電的電壓、電流、頻率和相位等因素是否滿足發(fā)電斷路器合閘條件，在滿足條件的情況下發(fā)電斷路器合閘，發(fā)電接入負載電網(wǎng)并持續(xù)供電。當需要多臺柴油發(fā)電機對同一負載電網(wǎng)提供電源時，則需要先后啟動各臺柴油發(fā)電機，分別接入負載電網(wǎng)并持續(xù)供電(通常將柴油發(fā)電機接入電網(wǎng)并持續(xù)供電的過程稱為載入)。當市電恢復正常供電后，先將市電接入負載電網(wǎng)并持續(xù)供電。市電并網(wǎng)成功后，柴油發(fā)電機卸載至設定值，發(fā)電斷路器分閘(通常將柴油發(fā)電機退出電網(wǎng)并斷開連接的過程稱為解列)，柴油發(fā)電機停機。顯然，當發(fā)電并聯(lián)到市電時、市電并聯(lián)到發(fā)電時或發(fā)電并聯(lián)到發(fā)電時，都涉及到兩個電網(wǎng)的并聯(lián)，需要考慮兩個電網(wǎng)的電壓、電流、頻率和相位等參數(shù)是否滿足合閘條件，并在滿足條件時進行斷路器合閘；通常，將此過程統(tǒng)稱為同期并網(wǎng)。
[0003]隨著自動控制技術(shù)的不斷普及和提高，同期并網(wǎng)過程大都采用并網(wǎng)控制裝置進行控制和操作，包括發(fā)電的載入和解列也都采用并網(wǎng)控制裝置進行控制和操作。同時，...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置，設置在柴油發(fā)電機系統(tǒng)中，其特征在于，該控制裝置包括，市電監(jiān)控模塊、發(fā)電監(jiān)控模塊、同期合閘模塊、功率管理模塊和并網(wǎng)相關(guān)硬件；所述市電監(jiān)控模塊用于實時監(jiān)測市電的電壓、電流、頻率、相位和市電斷路器分合信號，并將監(jiān)測結(jié)果傳輸給同期合閘模塊和功率管理模塊；所述發(fā)電監(jiān)控模塊用于實時監(jiān)測柴油發(fā)電機的工作參數(shù)，并將監(jiān)測結(jié)果傳輸給同期合閘模塊和功率管理模塊；所述柴油發(fā)電機的工作參數(shù)，包括，發(fā)電的電壓、電流、頻率、相位和發(fā)電斷路器分合信號，以及柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、水溫、油溫和油壓；所述同期合閘模塊根據(jù)監(jiān)控模塊實時監(jiān)測的市電和發(fā)電的電壓、電流、頻率和相位數(shù)據(jù)，判斷是否滿足同期并網(wǎng)條件，并在滿足條件后發(fā)出斷路器合閘指令，即同期并網(wǎng)過程；所述功率管理模塊根據(jù)監(jiān)控模塊實時監(jiān)測的各項參數(shù)，按照設定的工作模式，進行柴油發(fā)電機實時發(fā)電功率的控制和管理；其中，所述設定的工作模式是指在系統(tǒng)啟動前用戶根據(jù)需求選定的工作模式，包括，發(fā)電控制模式、市電控制模式、負載接收模式、自動市電失效開機AMF模式和孤島模式五種；所述并網(wǎng)相關(guān)硬件，包括，市電斷路器、發(fā)電斷路器、顯示屏、工作模式選擇按鈕和手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述功率管理模塊根據(jù)市電監(jiān)控模塊和發(fā)電監(jiān)控模塊監(jiān)測的參數(shù)，按照設定的工作模式，進行功率的控制和管理；包括，當柴油發(fā)電機電載入時，控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率實現(xiàn)軟加載；當柴油發(fā)電機電解列時，控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率實現(xiàn)軟卸載；所述實時發(fā)電功率是指發(fā)電監(jiān)控模塊實時監(jiān)測到的柴油發(fā)電機的發(fā)電功率；所述軟加載是指柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率由低到高逐漸增加到設定發(fā)電功率；所述軟卸載是指柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率由高到低逐漸降低到設定發(fā)電功率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述軟加載是指柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率由低到高逐漸增加到設定發(fā)電功率是指當柴油發(fā)電機電載入時，以最小帶載功率為初始發(fā)電功率；并且，以實時發(fā)電功率為基數(shù)、以帶載斜率為比例、以時間t為步長，控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率逐步增加，直至達到目標功率；所述軟卸載是指柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率由高到低逐漸降低到設定發(fā)電功率是指當柴油發(fā)電機電解列時，以解列時刻的實時發(fā)電功率為初始發(fā)電功率；并且，以實時發(fā)電功率為基數(shù)、以帶載斜率為比例、以時間t為步長，控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率逐步降低，直至達到最小帶載功率；其中，所述實時發(fā)電功率是指發(fā)電監(jiān)控模塊監(jiān)測的柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率；所述最小帶載功率是指柴油發(fā)電機載入或解列時柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率，其值為柴油發(fā)電機額定功率的5
?
20％，默認值為10％；所述初始發(fā)電功率是指當柴油發(fā)電機載入或解列時，發(fā)電斷路器合閘或分閘時刻的實時發(fā)電功率，其數(shù)值與最小帶載功率相同；所述額定功率是指柴油發(fā)電機設計和生產(chǎn)時設定的正常工作發(fā)電功率；所述帶載斜率是指柴油發(fā)電機實時發(fā)電功率增加或減少的比例，其值為1
?
20％，默認值為3％；所述時間t為0.5
?
5秒，默認值為1秒；所述目標功率是指根據(jù)負載電網(wǎng)的需求設定的柴油發(fā)電機載入后正常運行時的實時發(fā)電功率。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述柴油發(fā)電機并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述設定的工作模式是指在系統(tǒng)啟動前用戶根據(jù)應用場景選定的工作模式，包括，發(fā)電控制模式、市電控制模式、負載接收模式、自動市電失效開機模式AMF模式和孤島模式五種；具體為：(1)發(fā)電控制模式
發(fā)電控制模式是指在市電向負載電網(wǎng)供電的情況下，發(fā)電載入并以設定功率持續(xù)運行，即恒功率輸出模式；此時，柴油發(fā)電機的目標功率即為設定功率；當接收到并網(wǎng)指令后，自動完成柴油發(fā)電機的起動并與市電同期并網(wǎng)，并按照設定功率向負載電網(wǎng)供電；當接收到發(fā)電解列指令后時，自動實現(xiàn)柴油發(fā)電機解列和停機流程；包括，
①
控制器自動檔下，市電有效，接收到并網(wǎng)指令，柴油發(fā)電機自動起動；
②
執(zhí)行柴油發(fā)電機起動流程至正常運行狀態(tài)；
③
同期合閘模塊執(zhí)行柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)過程，合閘成功；
④
功率管理模塊控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率軟加載至設定功率并持續(xù)運行；
⑤
柴油發(fā)電機正常工作，柴油發(fā)電機恒功率輸出；
⑥
接收到發(fā)電解列指令，發(fā)電斷路器分閘流程起動；
⑦
功率管理模塊控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率軟卸載至最小帶載功率，發(fā)電斷路器分閘；
⑧
分閘成功后，柴油發(fā)電機開啟正常停機流程，包括，停機等待、冷機運行、停機怠速和停機；(2)市電控制模式市電控制模式是指市電電網(wǎng)在負載電網(wǎng)中只承擔設定功率，當負載電網(wǎng)實際功率超過市電設定功率時，柴油發(fā)電機載入并以截峰功率持續(xù)運行，即截峰模式；所述截峰功率是指負載電網(wǎng)實際功率與市電設定功率的差值；此模式下柴油發(fā)電機的目標功率即為截峰功率；當負載電網(wǎng)實際功率超過市電設定功率時，在已經(jīng)接收到并網(wǎng)指令的情況下，自動完成柴油發(fā)電機的起動并與市電同期并網(wǎng)，并按照截峰功率向負載電網(wǎng)供電；當接收到發(fā)電解列指令后時，自動實現(xiàn)柴油發(fā)電機解列和停機流程；包括，
①
控制器自動檔下，市電有效，并網(wǎng)指令有效；
②
當負載電網(wǎng)實際功率超過市電設定功率時，截峰模式啟動，柴油發(fā)電機自動開機；
③
執(zhí)行柴油發(fā)電機起動流程至正常運行狀態(tài)；
④
同期合閘模塊執(zhí)行柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)過程，合閘成功；
⑤
功率管理模塊控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率軟加載至目標功率并持續(xù)運行；此模式下的目標功率是指負載電網(wǎng)實際功率與市電設定功率的差值，即截峰功率；按下式計算：Pobj＝(P
?
Pm)式中：Pobj為柴油發(fā)電機目標功率，P為負載電網(wǎng)實際功率，Pm為市電設定功率；
⑥
若負載電網(wǎng)的實際功率發(fā)生變化，則目標功率也會隨之變化；功率管理模塊控制柴油發(fā)電機以軟加載或軟卸載的方式增加或降低實時發(fā)電功率，保證實時發(fā)電功率與目標功率動態(tài)相同；
⑦
正常工作中，若接收到解列指令或者負載電網(wǎng)實際功率小于市電設定功率，截峰模式解除，分閘流程開始；
⑧
功率管理模塊控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率軟卸載至最小帶載功率，發(fā)電斷路器分閘；
⑨
分閘成功后，柴油發(fā)電機開啟正常停機流程，包括，停機等待、冷機運行、停機怠速和停機(3)負載接收模式
負載接收模式是指在市電電網(wǎng)失效的情況下，由多臺柴油發(fā)電機承載負載電網(wǎng)的負荷，多臺柴油發(fā)電機組成的柴油發(fā)電機組的發(fā)電總功率即為負載電網(wǎng)的實際功率；此模式下的柴油發(fā)電機組的發(fā)電總功率與負載電網(wǎng)的實際功率相同，即為總目標功率；當市電電網(wǎng)失效時，根據(jù)負載電網(wǎng)的實際功率確定柴油發(fā)電機組內(nèi)柴油發(fā)電機的啟動臺數(shù)、啟動順序和每臺柴油發(fā)電機的目標功率；啟動首臺柴油發(fā)電機并軟加載至目標功率，啟動第二臺柴油發(fā)電機并與首臺柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)，且軟加載至目標功率；啟動剩余的柴油發(fā)電機并與已經(jīng)啟動的柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)，且軟加載至目標功率；在所有需要啟動的柴油發(fā)電機均已軟加載至目標功率后載入負載電網(wǎng)，并按照總目標功率向負載電網(wǎng)供電；當接收到發(fā)電解列指令后時，自動實現(xiàn)柴油發(fā)電機解列和停機流程；包括，
①
控制器自動檔下，市電電網(wǎng)失效，市電斷路器分閘；
②
接收到開機指令，根據(jù)負載電網(wǎng)的實際功率確定柴油發(fā)電機組內(nèi)柴油發(fā)電機的啟動臺數(shù)、啟動順序和每臺柴油發(fā)電機的目標功率；其中，柴油發(fā)電機額定啟動臺數(shù)由下式確定：Ptal
n
＝Pf
×
(1+δ)式中，Ptal
n
為確定啟動的多臺柴油發(fā)電機的額定功率的總和；Pf為負載電網(wǎng)的實際功率；δ為富余系數(shù)，其值為10
?
30％，默認值為20％；各臺柴油發(fā)電機目標功率分配比由下式確定：式中，Per
n
為第n臺柴油發(fā)電機的目標功率分配比；Pen為第n臺柴油發(fā)電機的額定功率；Ptal
n
為確定啟動的柴油發(fā)電機的額定功率的總和；各臺柴油發(fā)電機的目標功率由下式確定：Pn＝Per
n
×
Pen式中，Pn為第n臺柴油發(fā)電機的目標功率；Per
n
為第n臺柴油發(fā)電機的目標功率分配比；Pen為第n臺柴油發(fā)電機的額定功率；所述額定功率是指柴油發(fā)電機設計和生產(chǎn)時設定的正常工作發(fā)電功率；所述啟動順序以各臺柴油發(fā)電機的額定功率從大到小排序；
③
首臺柴油發(fā)電機啟動并軟加載至目標功率
④
第二臺柴油發(fā)電機啟動并與首臺柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)，且軟加載至目標功率；
⑤
啟動剩余的柴油發(fā)電機并與已經(jīng)啟動的柴油發(fā)電機同期并網(wǎng)，且軟加載至目標功率；
⑥
在所有需要啟動的柴油發(fā)電機均已軟加載至目標功率后載入負載電網(wǎng)，并按照總目標功率向負載電網(wǎng)供電；
⑦
若負載電網(wǎng)的實際功率發(fā)生變化，則總目標功率也會隨之變化；功率管理模塊控制各臺柴油發(fā)電機以各自的Per
n
目標功率分配比和軟加載或軟卸載的方式增加或降低實時發(fā)電功率，保證總實時發(fā)電功率與總目標功率動態(tài)相同；
⑧
若市電電網(wǎng)恢復正常，同期合閘模塊執(zhí)行市電同期并網(wǎng)過程，市電斷路器合閘成功后，進入柴油發(fā)電機解列流程；若接收到解列指令，則直接進入柴油發(fā)電機解列流程；
⑨
對于負載接收模式下的柴油發(fā)電機解列流程，以柴油發(fā)電機啟動順序的逆序逐臺進行解列，直至首臺柴油發(fā)電機解列完成；包括，功率管理模塊逐臺控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)
電功率軟卸載至最小帶載功率，逐臺柴油發(fā)電機發(fā)電斷路器分閘，直至首臺柴油發(fā)電機發(fā)電斷路器分閘；
⑩
解列完成的柴油發(fā)電機先后執(zhí)行柴油發(fā)電機正常停機流程，包括，停機等待、冷機運行、停機怠速和停機；(4)自動市電失效開機AMF模式自動市電失效開機AMF模式是指采用單臺柴油發(fā)電機作為負載電網(wǎng)的備用電源，當市電失效時，自動開機帶載；此模式下的目標功率就是負載電網(wǎng)的實際功率；在市電恢復時，切回市電供電模式，以實現(xiàn)重要負荷的持續(xù)供電；包括，
①
控制器自動檔下，市電無效；
②
市電斷路器分閘；
③
執(zhí)行柴油發(fā)電機起動流程至正常運行狀態(tài)；
④
同期合閘模塊執(zhí)行發(fā)電同期并網(wǎng)過程，發(fā)電斷路器合閘成功；
⑤
功率管理模塊控制柴油發(fā)電機的實時發(fā)電功率軟加載至目標功率并持續(xù)運行；此模式下的目標功率即為負載電網(wǎng)的實際功率；
⑥
若負載電網(wǎng)的實際功率發(fā)生變化，則目標功率也會隨之變化；功率管理模塊控制柴油發(fā)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：代坤，王存彬，余小勇，
申請(專利權(quán))人：重慶銘貝科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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