直流组网的发电机组功率分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种直流组网电力系统中的发电机组，包括与直流母线相连接的至少两个供电机构以及主控制模块，供电机构包括发电机，发电机依次与断路器、整流功率模块、熔断器、直流母线相连接；断路器与整流功率模块间的导线上设有电流传感器，整流功率模块与熔断器之间的导线上设有直流电压传感器，电流传感器、整流功率模块、直流电压传感器都与A/D采样模块电联接，A/D采样模块与子控制器电联接。本发电机组功率分配方法考虑海洋环境变化对船舶负载功率的影响，以及整个电力系统消耗的功率，可以实时获取系统运行状态下的负载总功率，并通过建立功率分配优化模型，准确判定柴油发电机输出功率占比和燃油耗的关系，提高了分配发电机组功率的精确性。

【技术实现步骤摘要】
直流组网的发电机组功率分配方法
本专利技术涉及一种直流组网的发电机组功率分配方法。
技术介绍
对于船舶电站而言，在不接入大电网的情况下，由于发电机组的数量较少，负载的变化极易使电网产生变化，从而引起电网的频率波动，导致各机组有功负载分配不均衡，甚至使有的机组过载，有的机组转入电动机状态逆功率运行。船舶发电机组之间功率分配的优劣会对船舶电网运行的稳定性和安全性产生直接的影响。同步发电机和它并列的电网，两者相对容量的大小，对该电机的影响很大。因此，对不同规模电网中同步发电机并联时功率的分配和自动调整的探讨是尤为重要的。对现有的文献进行检索后研究发现，中国专利申请号为CN201710859634.6的专利公开了“一种不对称结构的交流发电机组并联运行功率分配方法”，该方法中功率分配控制器将所有交流发电机组识别为主机和从机，主机的功率分配控制器控制主机在额定频率和额定电压下运行，从机的功率分配控制器控制从机在有功功率分配调整目标值和无功功率分配调整目标值下运行。但该方法是在运行发电机组电压差超过设定值的时候，进行功率分配，使发电机组输出功率均衡，该方法未考虑船舶行驶环境变化对船舶负载功率的影响，以及整个电力系统消耗的功率，导致PMS无法准确获得系统当前总的负载功率，进而无法准确分配发电机组功率。王飞虎,高键在《船舶工程》(2018年第3期)上的论文“改进下垂控制在船舶电站并联运行中的应用”也介绍了一种功率分配方法。但是该方法中所提及的功率管理系统无法准确判定柴油发电机输出功率占比和燃油耗的关系，无法保证发电机组运行在最佳经济时刻，造成能源浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种节约能耗的直流组网的发电机组功率分配方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种直流组网电力系统中的发电机组，包括与直流母线相连接的至少两个发电机供电机构以及主控制模块，发电机供电机构包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路依次与断路器、整流功率模块、熔断器连接，该供电线路最后与直流母线相连接；断路器与整流功率模块间的导线上设有电流传感器，整流功率模块与熔断器之间的导线上设有直流电压传感器，电流传感器、整流功率模块、直流电压传感器都与A/D采样模块电联接，A/D采样模块与子控制器电联接；所有的子控制器与主控制模块电联接，其功率分配方法，步骤如下：步骤a、首先对每台柴油机进行参数设置:通过所述主控制模块进行各个柴油发电机组的功率参数设置，即分别设置第i(i＝1、2…N)台柴油机的最优工作负载功率下限PiI以及最优工作负载功率上限Piu，同时选择第一个柴油发电机组作为默认开启项；步骤b、主控制器不断检测直流组网电力系统的总功率Pt，当直流母线中有负载工作时，发电系统也同时开始工作，第一个柴油发电机组开始工作；子控制器计算第一个柴油发电机组的使用功率P1；第一个柴油发电机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在V1min～V1max内，以保证P1I<P1<P1u；步骤c、主控制器将计算柴油机组总最优工作负载功率的范围，此时只有第一个柴油机组处于工作状态，柴油机组总最优工作负载功率下限PI＝P1I，柴油机组总最优工作负载功率上限Pu＝P1u；步骤d、主控制器将依次判定所有柴油机组的工作状态，若第i个柴油机组处于工作状态，子控制器计算第i个柴油发电机组的使用功率Pi：第i个柴油机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在Vimin～Vimax内，以保证P1I<P1<P1u；步骤e、主控制器将通过下式计算柴油机组总最优工作负载功率的范围：柴油机组总最优工作负载功率下限：柴油机组总最优工作负载功率上限：步骤f、主控制器将直流母线的总功率Pt与柴油机组总最优负载功率下限PI与柴油机组总最优工作负载功率下限Pu进行比较，若PI<Pt<Pu，说明柴油机组的总发电功率达到Pt时，每台柴油机的发电功率都在最优工作负载功率范围之内；此时进行步骤(g)；若Pt不满足PI<Pt<Pu，即Pt>Pu或Pt<PI时，则进行步骤(h)；步骤g、主控制器根据交叉耦合控制策略通过子控制器进行柴油机电压的同步控制；步骤h、建立优化模型，优化求解柴油机组最优工作序列：h-1、设现有工作发电机序列为W＝{W1，W2，…，WL}，非工作发电机序列为S＝S{S1，S2，…，SN-L}，其中W∪S＝{1，2，3，…，N}；h-2、如果Pt>Pu，则计算即在非工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台，然后执行步骤h-3；若Pt<PI，则执行步骤h-4；h-3、计算若P′<Pt，则W＝W∪{SI}，S＝S\{SI}，L＝L+1，即将步骤h-2中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步骤h-2，直至P′>Pt时，继续执行步骤h-6；h-4、计算即在工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台；h-5、计算若P″>Pt,则则W＝W\{WI}，S＝S∪{WI}，L＝L-1，即将步骤h-4中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步h-4，直至P″<Pt时，继续执行步骤h-6；h-6、首先计算即分别计算工作序列中任一柴油机与非工作序列中任一柴油机的平均最优工作负载功率的差值，其中然后计算若I＝0，则W＝W∪{SJ}，S＝S\{SJ}，L＝L+1若J＝0，则W＝W\{WI}，S＝S∪{WI}，L＝L-1若I、J≠0，则W＝W∪{SJ}\{WI}，S＝S∪{WI}\{SJ}，L＝L上述过为即求解柴油机最优工作序列的过程，即找到满足PI<Pt<Pu的最大PI值PImax，以及最小Pu值Pumax，使得柴油机组总最优工作负载功率下限PI和柴油机组总最优工作负载功率上限Pu与直流母线总功率Pt最为接近；I＝0，W＝W∪{SJ}，S＝S\{SJ}，L＝L+1表示从非工作序列中开启一台柴油机后即可满足PI＝PImax，Pu＝Pumax，无需从工作序列中关闭柴油机；J＝0，W＝W\{WI}，S＝S∪{WI}，L＝L-1表示从工作序列中关闭一台柴油机后即可满足PI＝PImax，Pu＝Pumax，无需从非工作序列中开启柴油机；J≠0，W＝W∪{SJ}\{WI}，S＝S∪{WI}\{SJ}，L＝L表示从非工作序列中开启一台柴油机，并且从工作序列中关闭一台柴油机后即可满足PI＝PImax，Pu＝Pumax；h-7完成上述步骤后即完成了柴油机组最优工作序列优化求解的过程，主控制器将周期性的检测直流母线总功率Pt，若Pt发生变化，则重新回到步骤4，若Pt不发生变化则优化结束，柴油机组将保持现有序列进行工作。作为一种优选的方案，所述步骤g包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流组网电力系统中的发电机组，包括与直流母线相连接的至少两个发电机供电机构以及主控制模块，发电机供电机构包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路依次与断路器、整流功率模块、熔断器连接，该供电线路最后与直流母线相连接；断路器与整流功率模块间的导线上设有电流传感器，整流功率模块与熔断器之间的导线上设有直流电压传感器，电流传感器、整流功率模块、直流电压传感器都与A/D采样模块电联接，A/D采样模块与子控制器电联接；所有的子控制器与主控制模块电联接，其功率分配方法，步骤如下：/n步骤a、首先对每台柴油机进行参数设置:通过所述主控制模块进行各个柴油发电机组的功率参数设置，即分别设置第i(i＝1、2…N)台柴油机的最优工作负载功率下限P

【技术特征摘要】
1.一种直流组网电力系统中的发电机组，包括与直流母线相连接的至少两个发电机供电机构以及主控制模块，发电机供电机构包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路依次与断路器、整流功率模块、熔断器连接，该供电线路最后与直流母线相连接；断路器与整流功率模块间的导线上设有电流传感器，整流功率模块与熔断器之间的导线上设有直流电压传感器，电流传感器、整流功率模块、直流电压传感器都与A/D采样模块电联接，A/D采样模块与子控制器电联接；所有的子控制器与主控制模块电联接，其功率分配方法，步骤如下：
步骤a、首先对每台柴油机进行参数设置:通过所述主控制模块进行各个柴油发电机组的功率参数设置，即分别设置第i(i＝1、2…N)台柴油机的最优工作负载功率下限PiI以及最优工作负载功率上限Piu，同时选择第一个柴油发电机组作为默认开启项；
步骤b、主控制器不断检测直流组网电力系统的总功率Pt，当直流母线中有负载工作时，发电系统也同时开始工作，第一个柴油发电机组开始工作；子控制器计算第一个柴油发电机组的使用功率P1；第一个柴油发电机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在V1min～V1max内，以保证P1I<P1<P1u；
步骤c、主控制器将计算柴油机组总最优工作负载功率的范围，此时只有第一个柴油机组处于工作状态，柴油机组总最优工作负载功率下限PI＝P1I，柴油机组总最优工作负载功率上限Pu＝P1u；
步骤d、主控制器将依次判定所有柴油机组的工作状态，若第i个柴油机组处于工作状态，子控制器计算第i个柴油发电机组的使用功率Pi：第i个柴油机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在Vimin～Vimax内，以保证P1I<P1<P1u；
步骤e、主控制器将通过下式计算柴油机组总最优工作负载功率的范围：
柴油机组总最优工作负载功率下限：
柴油机组总最优工作负载功率上限：
步骤f、主控制器将直流母线的总功率Pt与柴油机组总最优负载功率下限PI与柴油机组总最优工作负载功率下限Pu进行比较，若PI<Pt<Pu，说明柴油机组的总发电功率达到Pt时，每台柴油机的发电功率都在最优工作负载功率范围之内；此时进行步骤(g)；若Pt不满足PI<Pt<Pu，即Pt>Pu或Pt<PI时，则进行步骤(h)；
步骤g、主控制器根据交叉耦合控制策略通过子控制器进行柴油机电压的同步控制；
步骤h、建立优化模型，优化求解柴油机组最优工作序列：
h-1、设现有工作发电机序列为W＝{W1，W2，…，WL}，非工作发电机序列为S＝{S1，S2，…，SN-L}，其中W∪S＝{1，2，3，…，N}；
h-2、如果Pt>Pu，则计算即在非工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台，然后执行步骤h-3；若Pt<PI，则执行步骤h-4；
h-3、计算若P′<Pt，则W＝W∪{SJ}，S＝S\{SJ}，L＝L+1，即将步骤h-2中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步骤h-2，直至P′>Pt时，继续执行步骤h-6；
h-4、计算即在工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台；
h-5、计算若P″>Pt,则则W＝W\{WI}，S＝S∪{WI}，L＝L-1，即将步骤h-4中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步h-4，直至P″<Pt时，继续执行步骤h-6；
h-6、首先计算即分别计算工作序列中任一柴油机与非工作序列中任一柴油机的平均最优工作负载功率的差值，其中
然后计算



若I＝0，则
W＝W∪{SJ}，S＝S\{SJ}，L＝L+1
若J＝0，则
W＝W\{WI}，S＝S∪{WI}，L＝L-1
若I、J≠0，则
W＝W∪{SJ}\{WI}，S＝S∪{WI}\{SJ}，L＝L
上述过为即求解柴油机最优工作序列的过程，即找到满足PI<P...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳凡，乌云翔，赵红品，张明达，梁超博，苏世杰，陈赟，唐文献，
申请(专利权)人：无锡赛思亿电气科技有限公司，江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32