【技术实现步骤摘要】
柴油发电机并网控制装置
[0001]本专利技术涉及到柴油发电机并网控制技术，特别涉及到一种柴油发电机并网控制装置。
技术介绍
[0002]随着国民经济的稳步提高，越来越多的部门对供电的连续性提出了更高的要求。为保证供电的连续性，常采用柴油发电机作为备用电源。当市电电网(通常将市电电网的电称为市电)出现故障导致断电时，市电断路器分闸，柴油发电机启动，正常运行后，发电断路器合闸，柴油发电机接入负载电网并持续供电(通常将柴油发电机发出的电称为发电)。当市电供电不足时，柴油发电机启动，正常运行后，判断市电和发电的电压、电流、频率和相位等因素是否满足发电断路器合闸条件，在满足条件的情况下发电断路器合闸，发电接入负载电网并持续供电。当需要多台柴油发电机对同一负载电网提供电源时，则需要先后启动各台柴油发电机，分别接入负载电网并持续供电(通常将柴油发电机接入电网并持续供电的过程称为载入)。当市电恢复正常供电后，先将市电接入负载电网并持续供电。市电并网成功后，柴油发电机卸载至设定值，发电断路器分闸(通常将柴油发电机退出电网并断开连接的过程称为解列)，柴油发电机停机。显然，当发电并联到市电时、市电并联到发电时或发电并联到发电时，都涉及到两个电网的并联，需要考虑两个电网的电压、电流、频率和相位等参数是否满足合闸条件，并在满足条件时进行断路器合闸；通常，将此过程统称为同期并网。
[0003]随着自动控制技术的不断普及和提高，同期并网过程大都采用并网控制装置进行控制和操作，包括发电的载入和解列也都采用并网控制装置进行控制和操作。同时，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柴油发电机并网控制装置，设置在柴油发电机系统中，其特征在于，该控制装置包括，市电监控模块、发电监控模块、同期合闸模块、功率管理模块和并网相关硬件；所述市电监控模块用于实时监测市电的电压、电流、频率、相位和市电断路器分合信号，并将监测结果传输给同期合闸模块和功率管理模块；所述发电监控模块用于实时监测柴油发电机的工作参数，并将监测结果传输给同期合闸模块和功率管理模块；所述柴油发电机的工作参数，包括，发电的电压、电流、频率、相位和发电断路器分合信号，以及柴油发电机的转速、水温、油温和油压；所述同期合闸模块根据监控模块实时监测的市电和发电的电压、电流、频率和相位数据，判断是否满足同期并网条件，并在满足条件后发出断路器合闸指令，即同期并网过程；所述功率管理模块根据监控模块实时监测的各项参数，按照设定的工作模式，进行柴油发电机实时发电功率的控制和管理；其中，所述设定的工作模式是指在系统启动前用户根据需求选定的工作模式，包括，发电控制模式、市电控制模式、负载接收模式、自动市电失效开机AMF模式和孤岛模式五种；所述并网相关硬件，包括，市电断路器、发电断路器、显示屏、工作模式选择按钮和手动/自动转换开关。2.根据权利要求1所述柴油发电机并网控制装置，其特征在于，所述功率管理模块根据市电监控模块和发电监控模块监测的参数，按照设定的工作模式，进行功率的控制和管理；包括，当柴油发电机电载入时，控制柴油发电机的实时发电功率实现软加载；当柴油发电机电解列时，控制柴油发电机的实时发电功率实现软卸载；所述实时发电功率是指发电监控模块实时监测到的柴油发电机的发电功率；所述软加载是指柴油发电机的实时发电功率由低到高逐渐增加到设定发电功率；所述软卸载是指柴油发电机的实时发电功率由高到低逐渐降低到设定发电功率。3.根据权利要求2所述柴油发电机并网控制装置，其特征在于，所述软加载是指柴油发电机的实时发电功率由低到高逐渐增加到设定发电功率是指当柴油发电机电载入时，以最小带载功率为初始发电功率；并且，以实时发电功率为基数、以带载斜率为比例、以时间t为步长，控制柴油发电机的实时发电功率逐步增加，直至达到目标功率；所述软卸载是指柴油发电机的实时发电功率由高到低逐渐降低到设定发电功率是指当柴油发电机电解列时，以解列时刻的实时发电功率为初始发电功率；并且，以实时发电功率为基数、以带载斜率为比例、以时间t为步长，控制柴油发电机的实时发电功率逐步降低，直至达到最小带载功率；其中，所述实时发电功率是指发电监控模块监测的柴油发电机的实时发电功率；所述最小带载功率是指柴油发电机载入或解列时柴油发电机的实时发电功率，其值为柴油发电机额定功率的5
‑
20％，默认值为10％；所述初始发电功率是指当柴油发电机载入或解列时，发电断路器合闸或分闸时刻的实时发电功率，其数值与最小带载功率相同；所述额定功率是指柴油发电机设计和生产时设定的正常工作发电功率；所述带载斜率是指柴油发电机实时发电功率增加或减少的比例，其值为1
‑
20％，默认值为3％；所述时间t为0.5
‑
5秒，默认值为1秒；所述目标功率是指根据负载电网的需求设定的柴油发电机载入后正常运行时的实时发电功率。4.根据权利要求2所述柴油发电机并网控制装置，其特征在于，所述设定的工作模式是指在系统启动前用户根据应用场景选定的工作模式，包括，发电控制模式、市电控制模式、负载接收模式、自动市电失效开机模式AMF模式和孤岛模式五种；具体为：(1)发电控制模式
发电控制模式是指在市电向负载电网供电的情况下，发电载入并以设定功率持续运行，即恒功率输出模式；此时，柴油发电机的目标功率即为设定功率；当接收到并网指令后，自动完成柴油发电机的起动并与市电同期并网，并按照设定功率向负载电网供电；当接收到发电解列指令后时，自动实现柴油发电机解列和停机流程；包括，
①
控制器自动档下，市电有效，接收到并网指令，柴油发电机自动起动；
②
执行柴油发电机起动流程至正常运行状态；
③
同期合闸模块执行柴油发电机同期并网过程，合闸成功；
④
功率管理模块控制柴油发电机的实时发电功率软加载至设定功率并持续运行；
⑤
柴油发电机正常工作，柴油发电机恒功率输出；
⑥
接收到发电解列指令，发电断路器分闸流程起动；
⑦
功率管理模块控制柴油发电机的实时发电功率软卸载至最小带载功率，发电断路器分闸；
⑧
分闸成功后，柴油发电机开启正常停机流程，包括，停机等待、冷机运行、停机怠速和停机；(2)市电控制模式市电控制模式是指市电电网在负载电网中只承担设定功率，当负载电网实际功率超过市电设定功率时，柴油发电机载入并以截峰功率持续运行，即截峰模式；所述截峰功率是指负载电网实际功率与市电设定功率的差值；此模式下柴油发电机的目标功率即为截峰功率；当负载电网实际功率超过市电设定功率时，在已经接收到并网指令的情况下，自动完成柴油发电机的起动并与市电同期并网，并按照截峰功率向负载电网供电；当接收到发电解列指令后时，自动实现柴油发电机解列和停机流程；包括，
①
控制器自动档下，市电有效，并网指令有效；
②
当负载电网实际功率超过市电设定功率时，截峰模式启动，柴油发电机自动开机；
③
执行柴油发电机起动流程至正常运行状态；
④
同期合闸模块执行柴油发电机同期并网过程，合闸成功；
⑤
功率管理模块控制柴油发电机的实时发电功率软加载至目标功率并持续运行；此模式下的目标功率是指负载电网实际功率与市电设定功率的差值，即截峰功率；按下式计算：Pobj＝(P
‑
Pm)式中：Pobj为柴油发电机目标功率，P为负载电网实际功率，Pm为市电设定功率；
⑥
若负载电网的实际功率发生变化，则目标功率也会随之变化；功率管理模块控制柴油发电机以软加载或软卸载的方式增加或降低实时发电功率，保证实时发电功率与目标功率动态相同；
⑦
正常工作中，若接收到解列指令或者负载电网实际功率小于市电设定功率，截峰模式解除，分闸流程开始；
⑧
功率管理模块控制柴油发电机的实时发电功率软卸载至最小带载功率，发电断路器分闸；
⑨
分闸成功后，柴油发电机开启正常停机流程，包括，停机等待、冷机运行、停机怠速和停机(3)负载接收模式
负载接收模式是指在市电电网失效的情况下，由多台柴油发电机承载负载电网的负荷，多台柴油发电机组成的柴油发电机组的发电总功率即为负载电网的实际功率；此模式下的柴油发电机组的发电总功率与负载电网的实际功率相同，即为总目标功率；当市电电网失效时，根据负载电网的实际功率确定柴油发电机组内柴油发电机的启动台数、启动顺序和每台柴油发电机的目标功率；启动首台柴油发电机并软加载至目标功率，启动第二台柴油发电机并与首台柴油发电机同期并网，且软加载至目标功率；启动剩余的柴油发电机并与已经启动的柴油发电机同期并网，且软加载至目标功率；在所有需要启动的柴油发电机均已软加载至目标功率后载入负载电网，并按照总目标功率向负载电网供电；当接收到发电解列指令后时，自动实现柴油发电机解列和停机流程；包括，
①
控制器自动档下，市电电网失效，市电断路器分闸；
②
接收到开机指令，根据负载电网的实际功率确定柴油发电机组内柴油发电机的启动台数、启动顺序和每台柴油发电机的目标功率；其中，柴油发电机额定启动台数由下式确定：Ptal
n
＝Pf
×
(1+δ)式中，Ptal
n
为确定启动的多台柴油发电机的额定功率的总和；Pf为负载电网的实际功率；δ为富余系数，其值为10
‑
30％，默认值为20％；各台柴油发电机目标功率分配比由下式确定：式中，Per
n
为第n台柴油发电机的目标功率分配比；Pen为第n台柴油发电机的额定功率；Ptal
n
为确定启动的柴油发电机的额定功率的总和；各台柴油发电机的目标功率由下式确定：Pn＝Per
n
×
Pen式中，Pn为第n台柴油发电机的目标功率；Per
n
为第n台柴油发电机的目标功率分配比；Pen为第n台柴油发电机的额定功率；所述额定功率是指柴油发电机设计和生产时设定的正常工作发电功率；所述启动顺序以各台柴油发电机的额定功率从大到小排序；
③
首台柴油发电机启动并软加载至目标功率
④
第二台柴油发电机启动并与首台柴油发电机同期并网，且软加载至目标功率；
⑤
启动剩余的柴油发电机并与已经启动的柴油发电机同期并网，且软加载至目标功率；
⑥
在所有需要启动的柴油发电机均已软加载至目标功率后载入负载电网，并按照总目标功率向负载电网供电；
⑦
若负载电网的实际功率发生变化，则总目标功率也会随之变化；功率管理模块控制各台柴油发电机以各自的Per
n
目标功率分配比和软加载或软卸载的方式增加或降低实时发电功率，保证总实时发电功率与总目标功率动态相同；
⑧
若市电电网恢复正常，同期合闸模块执行市电同期并网过程，市电断路器合闸成功后，进入柴油发电机解列流程；若接收到解列指令，则直接进入柴油发电机解列流程；
⑨
对于负载接收模式下的柴油发电机解列流程，以柴油发电机启动顺序的逆序逐台进行解列，直至首台柴油发电机解列完成；包括，功率管理模块逐台控制柴油发电机的实时发
电功率软卸载至最小带载功率，逐台柴油发电机发电断路器分闸，直至首台柴油发电机发电断路器分闸；
⑩
解列完成的柴油发电机先后执行柴油发电机正常停机流程，包括，停机等待、冷机运行、停机怠速和停机；(4)自动市电失效开机AMF模式自动市电失效开机AMF模式是指采用单台柴油发电机作为负载电网的备用电源，当市电失效时，自动开机带载；此模式下的目标功率就是负载电网的实际功率；在市电恢复时，切回市电供电模式，以实现重要负荷的持续供电；包括，
①
控制器自动档下，市电无效；
②
市电断路器分闸；
③
执行柴油发电机起动流程至正常运行状态；
④
同期合闸模块执行发电同期并网过程，发电断路器合闸成功；
⑤
功率管理模块控制柴油发电机的实时发电功率软加载至目标功率并持续运行；此模式下的目标功率即为负载电网的实际功率；
⑥
若负载电网的实际功率发生变化，则目标功率也会随之变化；功率管理模块控制柴油发...
【专利技术属性】
技术研发人员：代坤，王存彬，余小勇，
申请(专利权)人：重庆铭贝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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