柴油发电机并机控制机理和机构构成图解

摘要：为了保证柴油发电机组供电的可靠性，提升供电品质（电压和频率），增加运行的灵活性，做到经济运转，往往需要将柴油发电机组并列运行。然而多台发电机组并车运转也不是一件简单的事，因此，cummins公司在本文中关于性的推荐了柴油发电机组并机系统的构造、引用标准和作业条件及实现的各种具体程序；并详解了柴发机组稳定运转时有功容量及无功容量的调节与分配。

      为了满足大负载或不间断供电要求，需要起动两台或多台发电机组同时供电。柴发机组并联控制机构是可根据发动机和交流电机的特征及不同用户的特殊需求而度身定制。与各种类柴油发电机组的配合能使其优越性能得到更好的发挥，并同时满足不一样客户的需求。

      在并车运行时必须防止出现巨大的冲击电流，以防止同步柴发机组受到损坏、电网遭受干扰。此时，柴油发电机组在电气上要满足4个基础因素：

      待并柴油发电机组输出电压的相序必须和已运转柴发机组的相序一致。

      待并柴发机组输出电压的频率和已运转柴发机组的频率相等。

      待并柴油发电机组的电压和已运行柴油发电机组的电压相等。

      待并柴发机组输出电压的相位和已运转柴发机组电压的相位相同。

      上述因素不满足任何一条，都会因瞬时值不等而出现环流。其中相序相同必须严格遵守，其它三个条件允许稍有出入。一般说来，相序可由规划制造及安装自动满足，对于没有标明转向和相序的电机，可以利用相序指示器来确定，并联时将具体查看频率及电压的大小和相位。

      并机控制机构由1套集中式“并列主控制柜”和8个带有“并车控制模块”的随机装配的并机分控柜结构，发电机组并机控制器和控制装置选用原厂进口数字化模块。

（1）并车主控制柜（cummins原装产品）是以微解决器为中心的集成控制系统，用途分布如图1所示。并车控制机构应采取双机热备系统，具有冗余备份功能。当1套系统宕机后，不影响发电机的并机。

（2）控制柜有较新版本的控制面板主控制柜柜体为落地直立式，选取PLC及触摸屏对发电机系统那个逻辑控制和外部接口通信。过一个高分辨率可编程图形界面板，使用者可以完成对现场整个电力系统进行监测和控制。

（3）PLC可以控制各个市电回路及发电机装置内各开关柜分合闸及事故监控，在触摸屏中可清晰显示及操作各断路器。通过分层菜单为系统实现各种控制作用，并且为操作者以中文显示信息，使使用者很容易理解，并且可以迅速熟悉机构的功能和使用步骤。

      每台发电机组分控柜都具备集成调速和调压用途，可以综合发动机调速和发电机调压作用，即有并联测定、并列合闸、负荷分配等作用，功用分布如图2所示。并有足够的控制用途和独立的操作能力，即使其它发电机组产生损坏，系统仍然可以自主安全运转。避免个别发电机组的损坏造成整个系统控制失灵的缺点。每台发电机组控制面板具有自动、手动同步和负载分配用途.以便在主控制系统产生问题时，每台发电机组可以分别与母排实现手动并列.发电机组通过手动并列后，所有在线并列发电机组可按比例进行负载分配。在发电机组正常测试周期带测试负荷（低压模拟负载）测试时，控制试验负载（高压电阻箱）断路器的闭合和断开，不影响整个电力系统的正常运转。并列系统可实现双画面并机使用，具有较新版本的控制面板，监控系统显示菜单必须为中英文（可选）液晶显示状态和数据。

      在电力机构中，为了投入并机所进行的调整和使用程序，称为同步程序。同步又可分为自同步和准同步两种方法。

      自同步并列运行的使用是将未加励磁电流的柴发机组的速度升到接近额定转速；然后，把柴发机组投入并列，再立即加上直流励磁，此时，依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，即可把转子自动牵入同步。自同步法的亮点是，投入迅速，不需要增添复杂的机构，缺点是投入时定子电流冲击稍大。

      准同步程序是将待并柴油发电机组在投入装置前通过调速板调整原动机速度，使柴发机组转速接近同步速度；通过励磁调节机构调节柴发机组励磁电流，使柴发机组端电压接近机构电压；在同步条件中的频差及压差满足给定值时，采用在零相角差到来前的合适时刻合上开关，柴发机组迅速被拉入同步运转。准同步并车运转的长处是，投入瞬间大电和电机基本没有冲击。

     根据智能化程度的高低，准同步步骤又可分为手动并联运转和自动并列运行。其中，手动并机运转包括灯光熄灭法（直接接法）、灯光旋转法（交叉接法）、粗同步法等；自动并车运行有晶体管自动并列运转、继电器自动并列运转和单片机控制自动并机运转等。

      随着微机控制技术的发展，单片机自动控制的并机运行技术得到了很大的应用。由单片机控制的自动并车运行系统具有体积小、成本低、控制灵活等显着的优越性，因此，自动并机运转实现单片机控制已是一种趋势。其原理是，根据前面柴发机组并网的要素，利用单片机检测柴发机组的电压差、频率差和相位差，并根据该差率的大小自动对柴发机组进行调整，当差值非常小，认为已满足因素时，发出合闸脉冲，实现同步运转。

      从上述解析可看出，只要掌握了柴发机组并列运转的因素，充分领会各种并机的程序，就可根据工程的具体情况柴油发电机厂家排行榜，适当地选择某种并机步骤。既可做到操作简便、迅速，可靠性高，又可防止并联瞬间发生的冲击电流和电压波动。但是，柴油发电机组同步运行后，还有一个重要的环节，就是对柴油发电机组进行功率分配。

      在多台柴发机组并车运转的机构中，负载的任何变化都会导致频率和电压的波动，导致并车运转的柴油发电机组间产生功率交互振荡。三相四线制中在中线形成的以三次谐波为载波的调幅电流，又加剧了功率振荡。可见要使并车发电机组稳定运转，柴油发电机组均分负载是必要的。所谓均分负荷，则力求把并列发电机组的运行状态调的一致，即有功容量按容量大小成比例分配，无功容量的分配则力求把所有柴发机组的功率因数调的一致。

      柴发机组输出的有功容量是由原动机的机械功率转化而来的，这样，改变并车运行同步柴发机组有功功率的分配必须通过调整调速器来实现的。而柴油发电机组要求原动机能保持恒定的速度，使得频率稳定，因此，调频与调载间有着内在的联系。

      目前，在我国由于地区经济差距比较大，各地安装的柴发机组种类繁多，功率的调节与分配方法也各种各样，既存在手动控制，又存在自动控制等。下面将对自动控制做大概的引荐。对电网频率的自动调节和容量的自动分配，有许多不同的办法可供采用，有模拟式控制装置和数字式控制系统两种。在控制装置的控制下能经常地保持大电的频率为额定值，电力机构的负载则按给定比例进行分配。

      模拟式控制机构机理如图3所示。负载分配器中的容量测量电路在并行电缆（平衡链）中发生一个正比于柴油发电机组有功容量的直流信号。由于所有的并行电缆都连接在一起，当有功容量分配不均衡时，并行电缆之间将发生电流信号，负荷分配器侦测到该信号时，自动对该柴发机组进行调整，实现有功容量的调节与分配。

      数字式控制系统则主要是用单片机来进行控制容量的调节与分配柴油发电机十大品牌排行榜，控制系统外观示意图如图4所示。首先，利用单片机测出各发电机组的容量以及功差（指各发电机组的容量与平均功率的差值），再根据功差的大小对速度控制器发出调节信号，以达到处置功差的目的，从而实现有功容量的调整与分配。

      改变并机运转的同步柴油发电机组无功容量的分配是通过改变各台柴发机组的励磁电流来实现的，又由于励磁电流与同步柴油发电机组的电势直接相关，因此，无功容量的分配与电压的调节是密不可分的。柴油发电机组的自动电压调节器能改变励磁电流，以自动维持柴油发电机组端电压的恒定，同时其附加机构也调节了无功功率，使并列运转的柴油发电机组间的无功功率得到合理的分配。柴油发电机组间的无功功率的分配，又取决于电压调整器的电压调整特性。较常载的是选用均具有有差电压调节特点的柴发机组并联运行，为了达到这一要求，一般在柴油发电机组间增设调差系统和均压连线）调差机构

      在按电压偏差AU，调压的励磁装置中柴油发电机官网，调差系数足，通常是很小的，甚至几乎接近是无差的。这样，在柴油发电机组并车运行时，就会使无功容量的分配不稳定。为了使调压特征曲线具有足够倾斜度的有差调整特点，且Ke相同，以稳定而平均的分配无功容量，所以，在调压器上加装可以改变调差系数的机构。

      均压线根据连接在励磁硅整流器的直流侧还是交流侧可以分为直流均压线和交流均压线。

对相同功率柴油发电机组的并列运转，可采取直流均压线来使各柴发机组的励磁电流在任何时候都相等，以保证各柴发机组的无功负荷在任何时候都平均分配，如图2所示。当两台柴油发电机组的励磁电流不一样时，均压线上将产生平衡电流，使两台柴油发电机组的励磁电流保持相等。② 交流均压线

对不一样容量的柴油发电机组的并车运行，可选取交流均压线所示，其作用原理与直流均压联接基本相同。由图可见，将两台柴油发电机组调压装置的移相电抗器通过均压线并车。当两台柴发机组产生电压差时，通过均压线使柴发机组输出电压均衡，以保持无功负载分配均衡，交流均压线对无功负荷分配好、均压电流小，但并联运行时冲击电流较大。 

      贯穿于柴油机发电站并列运行的两个重要环节是并机运行和调频调载。目前，易损的情况是，并车运转用同步控制系统，调频调载用负载分配器。我们可以通过领先的单片机与自动控制技术将这两个功能集成在一个模块上，很显然，这比传统的控制系统要优良的多，不仅节省了安装空间，还有控制灵活、精确、可靠性高、便于改良等显着的优越性。在此基础上，我们还可以对该模块的用途进行扩展，最后可实现柴发机组自动起动、自动并联运行、自动调频调载、自动解列、自动停机、各种保护与报警等用途，构成一个完备的柴油机电站控制装置。