柴油發(fā)電機(jī)組自動控制系統(tǒng)的研究與運(yùn)用

廖曉英

隨著自動化程度的逐步提高,各行各業(yè)的電力系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)的差轉(zhuǎn)臺等都實施了無人值班的運(yùn)行狀態(tài)。尤其是隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快,計算機(jī)、自動化的普及,使得所配備系統(tǒng)必須保證穩(wěn)定的正常供電。因此,在電網(wǎng)停電或出現(xiàn)故障的情況下,可立即啟動柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供電,從而確保各機(jī)組的正常穩(wěn)定的工作。文中筆者主要介紹了作為備用電源的柴油發(fā)電機(jī)組,在電網(wǎng)不能正常工作時,快速啟動,并提供較為穩(wěn)定的電源自動控制系統(tǒng)。

1運(yùn)行狀態(tài)

1.1 電網(wǎng)供電

當(dāng)電網(wǎng)正常供電時,柴油發(fā)電機(jī)組需要檢測電流、電壓、頻率等相關(guān)參數(shù),同時查看電壓的取樣電路,當(dāng)檢測的電網(wǎng)電壓以及頻率值都處于正常范圍時,就由電網(wǎng)進(jìn)行供電;一旦電網(wǎng)電壓地域所設(shè)定的規(guī)定值時,發(fā)電組將判定電網(wǎng)供電出現(xiàn)異常,立即與電網(wǎng)分閘,并同時啟動柴油機(jī),從而進(jìn)入柴油機(jī)啟動狀態(tài)。

1.2 柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組啟動

柴油機(jī)啟動的過程,還要啟動機(jī)組、聲速、合閘、向負(fù)載供電,如柴油發(fā)電機(jī)組第一次沒能啟動成功,在控制機(jī)10s延時以后,重新啟動第二次,如果三次連續(xù)啟動不成功,必須發(fā)出啟動失敗的信號并禁止柴油機(jī)啟動。因此,啟動柴油機(jī)的過程,除了檢測柴油發(fā)電機(jī)組的電流、電壓、頻率以及柴油機(jī)的油壓以外,同時還必須判斷柴油機(jī)組是否已經(jīng)成功啟動。若柴油機(jī)啟動成功,則進(jìn)入供電狀態(tài)。

1.3 維持柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)

機(jī)組啟動并進(jìn)行供電以后,還要檢測如機(jī)油壓力、機(jī)油溫度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出的電流及電壓等各項參數(shù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的各參數(shù)超出所設(shè)定的范圍時,系統(tǒng)將自動進(jìn)行調(diào)整,如果調(diào)整后仍達(dá)不到規(guī)定范圍,則會發(fā)出報警信號或緊急停機(jī)。考慮到發(fā)電機(jī)組供電的同時,電網(wǎng)也會出現(xiàn)短暫供電的情況,在此狀態(tài)下,為避免設(shè)備供電來回切換,可在電網(wǎng)恢復(fù)正常以后,延遲幾秒再切換到電網(wǎng)供電狀態(tài),再延時幾分鐘以后,停止柴油機(jī)的運(yùn)行。確保電網(wǎng)真正恢復(fù)正常后,再進(jìn)行切換,從而也避免了柴油機(jī)的來回啟動。

2系統(tǒng)總結(jié)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)操作

為了實現(xiàn)簡單化的系統(tǒng)操作,將系統(tǒng)設(shè)置了三個按鈕:“參數(shù)顯示”、“試驗”和“錯誤顯示”。當(dāng)柴油不在工作狀態(tài)時,按下“試驗”按鈕,將啟動柴油機(jī),并檢查其是否能夠?qū)崿F(xiàn)正常工作。當(dāng)按下“參數(shù)顯示”,可以查看電網(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)組的電流、電壓以及蓄電池電壓等相關(guān)參數(shù);而“錯誤顯示”,則可以實現(xiàn)近期故障查詢的功能,如近期柴油機(jī)啟動的失敗記錄、電網(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)組的電壓過低或過高以及頻率過低等。

如果長時間沒有按鍵操作,則輪流顯示各供電部分的狀態(tài),如柴油機(jī)供電時,顯示發(fā)電機(jī)組的電流、電壓等相關(guān)信息;而電網(wǎng)供電時則顯示電網(wǎng)的相關(guān)信息。

2.2 系統(tǒng)硬件

該系統(tǒng)所采用模塊化的硬件結(jié)構(gòu)框架(如圖1)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,系統(tǒng)將顯示及控制設(shè)置為兩個相對獨立的部分,兩者之間通過通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。這樣一來,可根據(jù)系統(tǒng)的需要將控制部分安裝在相對合適的位置,盡量減小外界的干擾,而顯示部分則可以選擇觀察方便的位置進(jìn)行安裝。

柴油發(fā)電機(jī)組的電壓、頻率;電網(wǎng)的電壓、頻率;蓄電池電壓;負(fù)載電流以及“試驗”按鈕均屬于控制部分的輸入信號。而柴油發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)信號、電網(wǎng)的并網(wǎng)信號、柴油機(jī)的啟動以及停機(jī)信號等均屬于輸出信號,并通過小型的繼電裝置實現(xiàn)觸電的輸出。

3軟件操作系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)的各功能模塊的要求以及硬件結(jié)構(gòu),進(jìn)行控制程序的編寫工作。系統(tǒng)程序則由主程序、機(jī)組啟動子程序、機(jī)組運(yùn)行程序、通信子程序、顯示子程序等組合而成。

系統(tǒng)的主程序始終維持運(yùn)行的準(zhǔn)備狀態(tài),而實時監(jiān)控機(jī)組則根據(jù)所測量的各項參數(shù)及系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較,并實現(xiàn)調(diào)用各子系統(tǒng)程序的功能。其流程控制圖(如圖2)。并在啟動子程序以后完成整個機(jī)組的啟動、輸出機(jī)組的電壓、升速等。運(yùn)行子程序完成機(jī)組運(yùn)行參數(shù)以及電力參數(shù)的測量以后,比較所測量的數(shù)值跟設(shè)定值之間的關(guān)系,若超出設(shè)定范圍,則啟動自我保護(hù)功能。若進(jìn)行電網(wǎng)檢測后,電網(wǎng)點有效,則延時所設(shè)定的時間,并將電網(wǎng)合閘,從而轉(zhuǎn)入停機(jī)的子程序。

柴油發(fā)電機(jī)組,往往工作的環(huán)境比較惡劣,因此通過采用自動控制系統(tǒng)可以有效提高其抗干擾的能力。該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)在日本的進(jìn)口柴油機(jī)組上進(jìn)行了測試。其試驗結(jié)果顯示,該發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,且工作正常,各項指標(biāo)均達(dá)到了所設(shè)計的要求。

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