多台不同功率柴油发电机组怎生并网

摘要：cummins电力公司智能并联装置，其主控制系统均采用Cummins品牌主控制系统。其在大部分大型IDC参数中心及海外电站群项目应用广泛，性能、外观、可靠性均有非常好的反馈，使用简便、人性化。该智能并车系统主控制器为PCC3.3系列，可实现较多16台发电机组并联（所有并联发电机组为一组），并可以实现组与组之间进行BTB（组与组）并机模式，扩展至256台发电机组并列，扩展性非常强。

      PCC3.3并列机构设置一只控制模块（置于发电机组侧），含发电机组的控制、保护等，与并机功能集成康明斯发电机官网，能够实现发电机组之间并车。多台柴油发电机组并机装置配置一套HMI（人机界面）集中监控，显示机构包括并机状态、负载分配状态和各台发电机组的参数、报警等。硬件组成包括用途构成（发电机组控制、并车控制、容量分配、负载分级控制、保护控制、集中显示控制）、其他配合装备如配电装置，发电机组的进线柜、馈线柜、接地电阻柜、PT柜、直流屏和低压配电装置构成一套完整的供电处置方式，实现较可靠的“最后一道**电源”，为终端用电用户提高用电的**及可靠性。

（1）图1为PCC3.3智能并列控制方案及并车机构连线图，每台发电机组配置一套PCC3.3智能并机操作系统。主控制器收到起机命令时，延时可调，所有发电机组同时起动，较先满足电压和频率的发电机组率先合闸，其余发电机组将自动准同期合闸。发电机组控制系统之间通过工业级CAN总线进行通信。CAN总线具有容量管理和负荷分配用途。

（2）高速的CAN总线通信，使得负载分配迅速均衡，CAN总线通信使得各模块之间的电气联锁更加安全和可靠。当多台并列发电机组内的任意一台发电机组离线，主操作界面的组态技术可以使其他发电机组均能监测到，如图2所示。

（3）所有发电机组并联成功或达到用户规定的台数时，PCC3.3智能并联屏将发出总出口开关允许合闸信号，这不需要外部PLC来完成。

（4）发电机组并车运行，合闸输出成功，在可设定的时间内，转为功率管理作用，根据负载大小，自动增、减发电机组。

      电网恢复后，停机操作有两种程序供用户选用。

      这种模式需要当地供电局认可，允许反同期并网。就是电站模块中设置一个与电网并机的模块，它将通过CAN总线命令所有发电机组控制屏，跟踪电网电压、频率，调节发电机组电压和频率，发出大电准同期合闸指令，市电开关合上后，发电机组负载将平滑转移到大电，发电机组各开关解列、分闸和冷却停机。

      大电恢复时，人工干预逐级卸分路负载后，发电机组控制系统可自动控制（也可手动控制）如下步骤：油机总输出开关分闸，再将大电开关合闸，再投入分路负载，再发出市电恢复信号，发电机组将自动解列并冷却停机，再次进入准备状态。

      如电网恢复，直接手动分发电机组总输出开关，这属于突卸负荷，会致使发电机组频率瞬间上冲；这种情况下，只要频率保护设定范围够宽，并机控制模块将迅速自动调整控制，整个并车机构将保持稳定运行。

      高压并列所有运转发电机组中性点只有一点接地。这需要控制高压中心接地电阻的真空接触器的投入顺序。并列控制器集成了PLC控制用途，可直接控制并机投入发电机组中性点接地电阻投入的顺序和数量。

      PCC3.3系列控制器除具有基础的发电机组控制和保护功能外，还具有智能远程“三遥”监控用途及良好的通用性，交流回路与直流回路分开，且分别选择标准航空接插件与柴油机及发电机连接。该屏选取世界领先技术，在构造上十分大概紧凑，作用十分强大，操作非常方便，性价比极高，是各行各业，尤其是通信机房无人值守后备电站的理想解除办法。同时，还提供标准的RS232/485计算机通信接口，具有友好人机界面的上位机软件，用户可以用PC就近连接或通过公用电话网远程拨号，上网监控多台发电机组。并可通过RS232/485接口和硬连接两种步骤接至BAS机构。

（1）手动和自动控制单台发电机组的起停及自动转换控制作用。（2）参数显示：油压、水温、电池电压、运转时间等油机参数，三相相电压、相电流、频率、容量因数、有功容量康明斯发电机参数表、无功容量、发电量等发电机电数据，电网三相线电压、三相相电压和频率等大电数据。

（3）发电机组机油压力低、润滑油温度高、冷却液温高、水箱宝断水、燃油量偏低、飞车、超频、低频、转速信号丢失、自起动失败、过电流、电压偏高或偏低、厂用电相序错误、发电机相序不当等保护停机作用。

（4）发电机组机油压力低、油压水温感应器损坏、水箱宝温偏高或较低、冷却水断水、燃油量较低、超速、超频发电机故障灯、过电流、电池电压过高或偏低、厂用电相序“非法”、发电机相序不当等事故报警。

      因为发电机组允许采用集中供电程序，集中控制。在控制室可设置控制模块（用户配备），引入发电机组控制信号，开关控制信号，检测信号等，以实现远方控制和监视。为了实现对全部发电机组进行监控。

      高速的CAN总线通信，可以根据发电机组有功功率、视在功率起动、停机，这里又可分为根据百分比起停机和储备容量启动、停机。功率管理机构说明见表1。

      控制系统还具备负载类别作用，满足设定几级负载，根据负载的重要性按照顺序在发电机组设定的“剩余功率”满足的情况下优先带载，可以根据设定控制对负荷分类的总开关合分闸，根据负荷的必要性依次进行加载，控制装置具备A、B、C三级负载分类，三个输出点，可以通过控制器本身的PLC逻辑进行编程定义输出，所有的并联发电机组控制机构均具备三个输出点，将所有的A类负荷并在一起，B类负载并在一起、C类负载并在一起，每级负荷总输出开关具有中间继电器，由输出点控制，从而对主开关进行合、分闸控制，满足负载分类，以2台发电机组为一个系统、2级负荷为例的负荷管理功用如图5-7所示。      如图3所示，发电机1＃被启动，然后发电机2＃启动，表示两台发电机组和两个负载给出的一台AGC200上剩余功率负荷电器R

开始运行，当定时器t1计时结束后，所选的R1继电器激活，此时图中200kW负荷被接入，此时剩余功率无力至300kW，一段时间后，发电机2＃被起动，并同步其发电机开关，当G2合闸后，定时器t2开始计时，当定时器t2届满后，所选的R2继电器激活，此时第二个负载200kW被接入，剩余供电不足至600kW。 表1    容量管理功用表

      关于并联数量较多时，可布置集控装置对电站群内的每台发电机组实现集中监控，可以实现不限于以下用途：1、装置单线图，并通过机构单线图显示各装备状态；

      可以通过配套工业交换机（HUB）、RS485／TCP-IP通过网线与（HMI）人机界面（15寸液晶屏）与主控制模块进行连接后，通过专业的MGCS组态软件进行相应的编程，界面均可以个性化编辑，并车监控系统如图4所示。

集控装置具备扩容能力只需要增加工业交换机及转换模块即可实现硬件上的扩容，可以在硬件完全满足的条件下进行编程，以便后期扩容。

（1）控制屏设计      发电机组并机系统采用控制与并列一体进行规划，每套装置设置一只主控屏，机构还可配置一套（HMI）人机界面，完成人机界面，显示机构并联状态、负载分配状态和各台发电机组的参数等，面板界面如图5所示。

      传统的程序为通过设置优先级来控制级别较高的发电机组进行并联，这种方式并机的时间受优先级高的发电机组影响，甚至会造成优先级别较低的发电机组无法进行并列。

而分布式控制方法如图6所示，为较先稳定的发电机组合闸后其余发电机组均能够在达到同步并机设定后完成合闸并机，这样速度更快，也不会因单台发电机组的控制机构问题而造成整个并机装置的瘫痪。并车控制面板可安装于发电机组旁，或集中布置。分布式的优势为一台发电机组的事故不危害整个系统，并可方便地在运转中排除损坏。整个装置由多个并联装置和一只触摸式显示屏结构，机构通过网线连接到工业交换机，两者之间通过网线TCP/IP传输数据。

（3）同步步骤      机构选取频率和电压同步的方式并联，并列控制系统通过CAN通信，对整个机构的控制屏进行通信，自动调整发电机组的频率和电压，使之不受负载增加和减轻的危害，保持在设定值以内。

发电机操作（DVR）数字调压器，带有Droop 功用和无功分配功用，此作用允许手动并车，在并机机构完全损坏的情形下，利用发电机的实载特点进行手动无功功率分配。

（1）自动程序：      发电机组和机构设定在自动模式，并车系统检查电网状态，当电网损坏时，经延时确认，启动所有（或者设计启动贮备，可以根据负荷的情形进行投入发电机组）自动状态的发电机组，发电机组启动后自动将电压和频率调节至设定值，系统中较先到达设定值的发电机组，较先投入到并联母线，其余的发电机组检测各自并车开关上下口电压、频率、相位，自动控制发电机组的频率和电压进行追踪，达到一定的窗口设定值和同步时间后，命令开关闭合，自动同步流程结束，机构将自动分配功率给所有在线发电机组。

      自动状态下可以开启功率控制功能，并联系统检测总的输出负载，自动增减发电机组台数，容量控制的百分比可在一定范围内设定（并机完成后送电，何时进行负载分配可以设定）。②

      当控制装置接收到大电可用信号，经延时确认后，此时已将负载由发电机组转移到电网，整个发电机组将进行停机程序，控制系统确认发电机组功率低于设定值时，控制装置才自动断开断路器，发电机组解列。发电机组控制系统自动进行冷却停机步骤，停机后进入待机状态。（2）手动方法

      所有在线运转的发电机组允许手动解列，在并列装置中触发对应的发电机组停机按钮，控制机构将首领先行负荷转移程序，被解列的发电机组容量逐步减少，达到设定值后，并机开关自动断开，发电机组解列。发电机组控制机构自动进行冷却停机程序，停机后进入待机状态。②

      当运转中的发电机组发生停机事故或按压紧急停机按钮，并列控制系统将立即断开对应的发电机组断路器，并控制发电机组停机，如故障或急停产生在并列系统侧，发电机组无事故，则发电机组进行冷却停机流程，停机后待机状态，在并车装置控制屏上将显示报警信息；如急停或损坏产生在发电机组侧，则发电机组立即停机，并在发电机组控制屏和并列系统控制面板上同时显示报警。③

      发电机控制屏设置在手动状态，并联系统设置在手动状态，并联机构不测定电网状态，由人工控制。当需要启动发电机组时，手动起动发电机组，在并联系统处触发合闸或投入按钮，并联装置将自动同步，自动合闸，并机后自动容量分配。停机流程，系统工作在此程序下不能自动停机，首领先行发电机组解列，在并机机构处触发停机或解列按钮后，对应的发电机组将自动转移负载，当负荷降低到设定值时，自动断开断路器，发电机组解列完成，此时发电机组继续运行，需手动停机。

      柴油发电机组可提供TCP/IP或RS485参数/控制接口，通过操作MODBUS协议能够方便地与客户进行远程监控网络对接，实现远程数据的采集和监控。监控内容包括发电机组运转数据、状态参数、并机系统的状态参数、运行参数和报警信息等。并列系统使用cumminsPCC3.3智能并列控制系统，与发电机组的控制系统一体，此系统专为cummins电力技术服务中心发由发电机组布置生产制造。与其余的品牌发电机组可以实现兼容，保证以后扩容时兼容其余控制装置。