柴油发电机组自动控制系统的研究与运用

随着自动化程度的逐步提高,各行各业的电力系统以及通讯系统的差转台等都实施了无人值班的运行状态。尤其是随着工业化进程的不断加快,计算机、自动化的普及,使得所配备系统必须保证稳定的正常供电。因此,在电网停电或出现故障的情况下,可立即启动柴油发电机组进行供电,从而确保各机组的正常稳定的工作。文中笔者主要介绍了作为备用电源的柴油发电机组,在电网不能正常工作时,快速启动,并提供较为稳定的电源自动控制系统。 
1运行状态 
  1.1 电网供电 
  当电网正常供电时,柴油发电机组需要检测电流、电压、频率等相关参数,同时查看电压的取样电路,当检测的电网电压以及频率值都处于正常范围时,就由电网进行供电;一旦电网电压地域所设定的规定值时,发电组将判定电网供电出现异常,立即与电网分闸,并同时启动柴油机,从而进入柴油机启动状态。 
  1.2 柴油机发电机组启动 
  柴油机启动的过程,还要启动机组、声速、合闸、向负载供电,如柴油发电机组第一次没能启动成功,在控制机10s延时以后,重新启动第二次,如果三次连续启动不成功,必须发出启动失败的信号并禁止柴油机启动。因此,启动柴油机的过程,除了检测柴油发电机组的电流、电压、频率以及柴油机的油压以外,同时还必须判断柴油机组是否已经成功启动。若柴油机启动成功,则进入供电状态。 
  1.3 维持柴油发电机组运行的状态 
  机组启动并进行供电以后,还要检测如机油压力、机油温度、柴油机转速、输出的电流及电压等各项参数。当发电机组运行的各参数超出所设定的范围时,系统将自动进行调整,如果调整后仍达不到规定范围,则会发出报警信号或紧急停机。考虑到发电机组供电的同时,电网也会出现短暂供电的情况,在此状态下,为避免设备供电来回切换,可在电网恢复正常以后,延迟几秒再切换到电网供电状态,再延时几分钟以后,停止柴油机的运行。确保电网真正恢复正常后,再进行切换,从而也避免了柴油机的来回启动。 
   
  2系统总结结构 
  2.1 系统操作 
  为了实现简单化的系统操作,将系统设置了三个按钮:“参数显示”、“试验”和“错误显示”。当柴油不在工作状态时,按下“试验”按钮,将启动柴油机,并检查其是否能够实现正常工作。当按下“参数显示”,可以查看电网或柴油发电机组的电流、电压以及蓄电池电压等相关参数;而“错误显示”,则可以实现近期故障查询的功能,如近期柴油机启动的失败记录、电网或柴油发电机组的电压过低或过高以及频率过低等。 
  如果长时间没有按键操作,则轮流显示各供电部分的状态,如柴油机供电时,显示发电机组的电流、电压等相关信息;而电网供电时则显示电网的相关信息。 
  2.2 系统硬件 
  该系统所采用模块化的硬件结构框架(如图1)。为了提高系统的可靠性,系统将显示及控制设置为两个相对独立的部分,两者之间通过通讯实现数据的传送。这样一来,可根据系统的需要将控制部分安装在相对合适的位置,尽量减小外界的干扰,而显示部分则可以选择观察方便的位置进行安装。 
  柴油发电机组的电压、频率;电网的电压、频率;蓄电池电压;负载电流以及“试验”按钮均属于控制部分的输入信号。而柴油发电机组的并网信号、电网的并网信号、柴油机的启动以及停机信号等均属于输出信号,并通过小型的继电装置实现触电的输出。 
   
  3软件操作系统 
  根据系统的各功能模块的要求以及硬件结构,进行控制程序的编写工作。系统程序则由主程序、机组启动子程序、机组运行程序、通信子程序、显示子程序等组合而成。 
  系统的主程序始终维持运行的准备状态,而实时监控机组则根据所测量的各项参数及系统的设定值进行比较,并实现调用各子系统程序的功能。并在启动子程序以后完成整个机组的启动、输出机组的电压、升速等。运行子程序完成机组运行参数以及电力参数的测量以后,比较所测量的数值跟设定值之间的关系,若超出设定范围,则启动自我保护功能。若进行电网检测后,电网点有效,则延时所设定的时间,并将电网合闸,从而转入停机的子程序。 
  柴油发电机组,往往工作的环境比较恶劣,因此通过采用自动控制系统可以有效提高其抗干扰的能力。该控制系统的稳定性已经在日本的进口柴油机组上进行了测试。其试验结果显示,该发电机组的系统稳定可靠,且工作正常,各项指标均达到了所设计的要求。