[发明专利]柴油发电机并联控制系统

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系统。解决现有柴油发电机并联控制装置硬件成本高、软件结构相对复杂的问题。本发明在专利201510461567.3的基础上，增加一个电网控制器，同时柴油发电机控制器上减少了电网参数检测模块和两个相位检测模块等硬件，同时相应地改变了软件控制方法，在保证系统可靠运行的前提下降低了硬件成本并且使得控制方法更加简单。

主权项

1.一种柴油发电机并联控制系统，其特征在于包括电网控制器和多个柴油发电机控制器，每台柴油发电机控制器单独控制一台柴油发电机组；电网控制器包括第一处理器，第一处理器的输入端连接有用于采集电网母线电压(VA、VB、VC)、电流(IA、IB、IC)、频率、相位的电网测量模块，第一处理器的输出端连接有第一执行模块，第一执行模块控制电网母线断路器pb，电网母线断路器pb的触点连接于电网母线与负荷之间，第一处理器还连接有现场总线通讯模块，上位机通讯总线模块，液晶显示模块，保护模块；柴油发电机控制器包括第二处理器，第二处理器的输入连接有用于采集柴油发电机电压(DkA、DkB、DkC)、电流(IkA、IkB、IkC)、频率、相位、油温、油压、转速的柴油发电机测量模块，第二处理器有所控柴油发电机的ASR调速输出端、AVR调压输出端，第二处理器的输出端连接有第二执行模块，第二执行模块控制机组母线断路器dbk，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，第二处理器还连接有现场总线通讯模块，上位机通讯总线模块，液晶显示模块，保护模块；电网控制器和多个柴油发电机控制器通过各自的现场总线通讯模块连接于现场总线上，通过各自的上位机通讯总线模块连接于上位机通讯总线上；控制系统通过如下控制方法实现，所述的方法包括如下几个步骤：1)电网控制器和柴油发电机控制器进行软件加载，其中柴油发电机控制器在加载软件时确定柴油发电机控制器编号a，不同柴油发电机控制器加载软件时，通过改变a的值确定每台柴油发电机控制器的编号，从而确定柴油发电机控制器的初始条件；2)上电开始；3)电网控制器和柴油发电机控制器都进行程序初始化设置；4)电网正常供电，电网控制器采集电网母线电压(VA、VB、VC)、电流(IA、IB、IC)、频率及相位，并将采集的数据发至现场通讯总线；电网电压为额定值，电网控制器向现场通讯总线发出正常状态信号；同时接收所有柴油发电机控制器向其发出的机组编号信号，并通过机组编号的最大值确定机组数量；此时，柴油发电机控制器不启动柴油发电机而处于初始状态；5)根据电网控制器采集到的电网母线电压值，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，电网控制器的第一处理器向其第一执行模块发出控制信号，使电网母线断路器的触点断开，实现断开电网母线与负荷之间的连接；电网控制器向现场通讯总线发送停电信号；6)根据电网断电前，电网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:P_τ，i为单台柴油发电机的额定有功功率，n取整数，并将计算得到的柴油发电机应启动台数n发至现场通讯总线上；在确保完全能够带动负荷的情况下，保持至少一台机的余量处于备用状态；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，那么电网控制器向现场通讯总线发出启动指令，柴油发电机控制器接收该启动指令并比较柴油发电机应启动台数n与自身编号，编号a小于或者等于应启动台数n的柴油发电机控制器启动对应的柴油发电机并向现场通讯总线发出该机启动状态信号，并采集柴油发电机的电压(DkA、DkB、DkC)、电流(IkA、IkB、IkC)、频率、相位、油温、油压、转速；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启动状态信号，同时故障机之后的运行中的柴油发电机控制器编号自动减1，确保运行机组编号按由小到大依次排列；9)将所有已启动的柴油发电机调整到额定空载状态，同时通过现场通讯总线向电网控制器和其他柴油发电机控制器发出启动成功信号同时接收现场通讯总线上其他已启动的柴油发电机控制器发出的启动成功信号；10)通过柴油发电机控制器采集回来的所控柴油发电机电压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，柴油发电机控制器将采集回来的相位值发至现场通讯总线，并接收其他运行中的柴油发电机控制器通过现场通讯总线发出的相位值，并将两者进行比较，当两者的相位差满足并车条件，等待并机；11)如果运行中的柴油发电机的电压、频率和相位满足并车条件，柴油发电机控制器向其第二执行模块发出指令，使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柴油发电机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柴油发电机控制器编号自动减1，确保运行机组编号按由小到大依次排列；12)柴油发电机独立带载运行，柴油发电机控制器采集运行中的柴油发电机电压与电流值并得出其功率，通过现场通讯总线，将所带功率大小发送到其他柴油发电机控制器上，并接收其他柴油发电机控制器发出的所带功率大小数据，计算负荷总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；P_i为运行中的单台柴油发电机承担的有功功率；P_τ，i为单台柴油发电机的额定有功功率；柴油发电机控制器的第二处理器的所控柴油发电机的ASR调速输出端信号满足ndec＝sP×R，其中R为柴油发电机的百分速度下降率，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柴油发电机控制器发出的独立带载信号；13)如果减小，满足条件：柴油发电机控制器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柴油发电机控制器发出的停机信号；14)运行中编号最大的柴油发电机控制器的ASR调速输出端输出调速信号，使该柴油发电机控制器所控柴油发电机的输出功率为零，再向其第二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，电网控制器向现场通讯总线发出停机信号，柴油发电机控制器接收该停机信号；柴油发电机控制器通过第二处理器的ASR调速输出端、AVR调压输出端根据电网母线的电压、频率、相位发出相应信号，使所有运行中的柴油发电机的电压、频率、相位与电网母线一致，当条件一致时，电网控制器向其第一执行模块发出控制信号，使电网母线断路器的触点闭合，实现反并网；通过现场通讯总线向柴油发电机控制器发出反并网信号；16)反并网成功，电网控制器恢复初始状态，检测电网状态；17)柴油发电机控制器第二处理器的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，再向其第二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柴油发电机控制器发出的解列状态信号；18)解列完成，机组恢复至初始状态。