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1、发电机组并联控制系统介绍,一、应用背景,在我国，随着人们生活水平的日益提高及工农业生产不断发展，用电量在不断攀升，在电力调配时，有时需要用限电的方法来暂时缓解高峰时期的用电压力。这时的柴油发电机组已经不再是传统意义上规范中所规定的“应急”作用，而是增加了正常工作、生活用电的“备用”功能。柴油发电机组的设计涉及到多方面的内容，在某些应用中，可能需要两台或两台以上的发电机组并联运行发电。,二、并联的优势,并联可以根据负载的情况，启动相应的发电机组，从而减少柴油消耗节省资金。 要是负载需要就启动两台发电机组。 在并联的情况下，柴油发电机组可以增强抵抗负载突变，电流冲击，保护柴油机组，延长使用寿命。,
2、三、发电机组并联控制要点,同步 负载分配 控制功能和保护功能,1、同步,柴油发电机组在运行过程中，它的输出电压为三相正弦波。为了避免在合闸并机的瞬间在柴油发电机内部产生过大的电流，因此在合闸前将柴油发电机输出电压的频率、电压、相位都调整到与并机母线上的频率、电压、相位接近或者相同，称为同步。 并车三要素：并车前，相位、电压、频率(转速)一致 在实际应用中，并联到一起的两台发电机组的频率、电压、相位并不需要绝对的一致，只要它们的误差在允许的范围内即可：电压偏差为6%,频率偏差为0.15HZ，相位偏差为6。自动同步模块的功能是自动追踪，通过调节发电机组的转速，让发电机组输出的交流电压迅速达到与母线
3、上的电压波形同步。,2、负载分配,发电机组并联以后，首要的任务就是要进行负载的分配。发电机组的负载特性是指机组输出交流电的频率和电压随负载大小变化而变化的特性曲线。系统通过电压及电流互感器采集每台发电机组负载的数据，比较它们的预设值，调整喷入气缸的燃油量，以保持在不同负载下，各台机组之间负载的平衡。由于各台机组的负载能力不同，正确的负载分配策略是并机系统稳定运行的可靠保证。其中，包括有功功率的调整和无功功率的调整。从具体方案上，有功功率的调整通过发动机转速来实现，而无功功率的调整通过调节发电机输出电压来实现。 有功功率的分配采用负载分配模块来实现。两台发电机组之间需要有信号或通信的联络。 无功
4、功率的分配使用AVR的电压降来实现。电压降的原理（自动电压调节器AVR上需要连接电压降CT，电流增大会引起电压下降）要求两台发电机组的自动电压调节器AVR具有相同的电压降特性曲线。,3、控制和保护功能,发电机组的并联系统除了必须具备上述功能以外，还必须具有逆功率、高/低频率、过流等故障保护功能，以保证发生故障的发电机组能迅速断开与其他机组的连接，避免设备的损害。现今的柴油发电机组均有适于并机的控制屏，具备结构简单、控制精确的特点，其良好的控制功能、速度和电压调节功能、电气测量和保护功能，使其能够实现多台柴油发电机组的并机运行。控制系统的输入输出可以是数字量，也可以是模拟量。此外，还具有标准通信
5、接口。值得提出的是，对于同步精度的要求需非常严格，极高的同步精度为并机系统的安全性和可靠性提供了保证。,产品概述 产品工作原理 产品操作与使用 计算机软件的使用 并机过程中的注意事项,主要内容：,一、产品概述-产品简介,1. HGM6510发电机组并联控制器适用于多达20台同容量或不同容量 的发电机组的手动/自动并联系统，可实现发电机组的自动开机 停机、数据测量、报警保护及“三遥”功能。控制器采用大屏幕液晶 (LCD)显示，可选择中英文操作界面，操作简单，运行可靠。控制 器具有控制GOV和AVR的功能，可以自动同步及负荷均分，和装 有HGM6510控制器的发电机组进行并联。,2. HGM651
6、0控制器基于32位微处理器设计，带有SAE J1939接口， 可和具有J1939接口的多种电喷发动机ECU(ENGINE CONTROL UNIT)进行通信，发动机的转速、水温、油温、油压等参量可通 过J1939接口直接读出并在控制器LCD上显示，用户不再另装传 感器，减少了复杂的接线，同时发动机电参量的精度也有保证。,一、产品概述-功能特点,1. 发电电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 三相电流 Ia、Ib、Ic 频率F1 分相有功功率Pa，Pb，Pc 合相总有功功率P总 分相无功功率Qa，Qb，Qc 合相总无功功率Q总 分相视在功率SA, S
7、B, SC 合相视在总功率S总 分相功率因数PF1， PF2, PF3 平均功率因数 PF平均 累计有功、无功、视在电能 三相电压相序、相角,以32位微处理器为核心，大屏幕LCD带背光、可选中英文显示，轻触按钮操作； 检测功能齐全，几乎可以检测所有发电机组相关的电参量及非电参量，监测的项目有；,一、产品概述-功能特点,2. 母排电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 频率F1 三相电压相序、相角 3. 同步参数项目有: 发电与母排电压差检测 发电与母排相角差检测 发电与母排频率差检测 4. 故障显示及保护功能项目有: 发电电压过高、过低 发电频率过高
8、、过低 水温高、油压低、超速 发电合闸、分闸故障 发电逆功率、过功率 发电逆相序、母排逆相序 ECU故障停机等等,一、产品概述-功能特点,具有并联/解列时负载软转移功能； 在自动状态下具有多种工作模式：不带载运行，带载运行，按需求并联运行； 具有SAE J1939接口，直接监控电喷发动机； 真有效值测量，适应于多种电量发生畸变的场合； 精确测量和显示功能：对柴油发电机组的电参量及水温、油压、油位等实时监测； 控制保护功能：实现发电机组自动开机/停机/并联、同步检测、负荷均分及报警保护功 能； 可编程输入口有效时在LCD上显示的内容可自由设定，支持中英文，最多可定义20个英文字符或10个汉字；
9、可编程输入口可设为闭合有效或断开有效，可编程输出口可为常开输出或常闭输出； 具有实时日历、时钟及运行时间累积功能； 可循环保存99组历史记录，并可在现场对记录进行查询； 发电机组的运行参数可通过前面板编程或通过PC机进行修改； RS485/232C通信接口采用MODBUS通信规约，可以实现发电机组的“四遥”功能； 模块化结构设计，阻燃ABS塑料外壳，可插拔式接线端子，嵌入式安装方式，结构紧凑，安装方便。,一、产品概述-规格,一、产品概述-规格,一、产品概述-规格,二、产品工作原理-简述,工作原理,同步并机 负载均分 负载调度,二、产品工作原理-同步并机,同步并机,并机合闸条件：,1.发电与母排
10、电压相序一致 2.发电与母排电压相角差小于设定值 3.发电与母排电压频率差小于设定值 4.发电与母排电压幅度差小于设定值,以上4个条件同时满足以后，发电合闸输出，发电并联到母排。,二、产品工作原理-同步并机,同步并机,同步并机控制：,发动机速度与发电机电压的调整可以通过HGM6500模块的直流 电压输出来控制。不同发电机组的调速器GOV与调压器AVR控 制电压是不同的，必须要正确设置HGM6500模块GOV、AVR的 中心电压与范围电压与之匹配。,二、产品工作原理-同步并机,同步并机,SW1/SW2设置：,二、产品工作原理-同步并机,同步并机,GAC调速器：,二、产品工作原理-同步幷机,同步并
11、机,康明斯调速器：,二、产品工作原理-同步幷机,同步并机,沃尔沃电喷调速器：,二、产品工作原理-同步幷机,同步并机,斯坦福调压器：,二、产品工作原理-同步幷机,同步并机,马拉松调压器：,二、产品工作原理-负载均分,负载均分,发电机组并机首先要满足功率均分分配的要求，功率均分分配包括有功功率和无功功率两个方面。所谓均分分配指的是各台发电机组所承担的有功功率和无功功率都应该与它们的额定功率成正比。 如果功率分配出现较大的不平衡，无论是有功功率还是无功功率，都不仅会影响机组运行的效率与经济性，而且甚至会引起整个电站的故障。 HGM6510模块控制各发电机组的功率分配误差小于+2%，远远小于国家标准+
12、10%。,功率分配：,二、产品工作原理-负载均分,负载均分,所有HGM6510控制器之间连接是通过MSC总线（CAN BUS）来实现的，MSC总线上传输每个HGM6510模块的数据信息。数据信息包括： 有功功率 无功功率 运行状态 报警状态 开关状态等等 根据采集到的所有发电机组输出的有功功率、无功功率百分比大小，计算出有功功率、无功功率目标值（Tgt%），然后每个模块输出的有功功率、无功功率值（kW%）通过PID算法调节与目标平均值的差值，来达到各台机组的有功功率与无功功率输出大小一致。,功率分配：,二、产品工作原理-负载均分,负载均分,HGM6510控制器具有软加载软卸载功能，避免发电合闸
13、与分闸时对机组的冲击，延长发电机组使用寿命。,冲击小,负荷转移：,二、产品工作原理-负载调度,负载调度,按需求开机 全部开机 均衡发动机运行时间 调度其它机组开机最大负载百分比 调度其它机组停机最小负载百分比,负载调度方案：,二、产品工作原理-负载调度,负载调度,按需求开机：,在自动模式下，开关量输入口远程开机带载（按需求）有效时，优先级最高的模块首先开机，当负载大于模块设定的开机最大百分比时，次优先级的模块开机，同步幷机，带载均分。 当负载小于模块设定的停机最小百分比时，次优先级的模块停机延时完后，分闸散热停机。 当带载的发电机组报警停机时，次优先级的模块开机。,二、产品工作原理-负载调度,
14、负载调度,全部开机：,在自动模式下，开关量输入口远程开机带载（按需求）有效时，所有模块全部开机，首先达到带载条件的模块先合闸，其它模块达到带载条件后，一一同步幷机。然后模块检测负载，当负载小于模块设定的停机最小百分比时，优先级小的模块停机延时完后，分闸散热停机。 当负载大于模块设定的开机最大百分比时，剩余未开机的机组全部自动开机。 当带载的发电机组报警停机时，剩余未开机的机组全部自动开机。,二、产品工作原理-负载调度,负载调度,均衡发动机运行时间：,在自动模式下，开关量输入口远程开机带载（按需求）有效时，发动机运行时间小的发电机组首先开机。 当带载运行的机组运行时间大于其它机组设定的均衡发动机
15、运行时间时，调度其它机组开机（可按需求开机、全部开机两种模式），其它机组同步幷机后。自己分闸卸载停机。 所有的发电机组按均衡发动机运行时间的大小轮流循环自动开停机。,二、产品工作原理-负载调度,负载调度,调度其它机组开机的最大负载百分比：,举例： 3台发电机组额定有功功率都为100kW。优先级为1，2，3 开机的最大负载百分比设定为：80% 优先级1首先开机带载，当负载大于80kW（额定功率的80%）时 优先级2开机同步幷机带载，当负载大于160kW（每台均分为80%)时 优先级3开机同步幷机带载，160kW的负载3台机组均分后每台约为54kW(额定功率的54%),二、产品工作原理-负载调度,
16、负载调度,调度其它机组停机机的最小负载百分比：,举例： 3台发电机组额定有功功率都为100kW。优先级为1，2，3 停机的最小负载百分比设定为：60% 当前3台机组幷机带载，负载功率为240kW 当负载为120kW时，优先级3机组开始自动停机延时，延时结束后，卸载停机，优先级1与2的机组均分负载各带60KW（额定功率的60%） 当负载为60kW时，优先级2机组开始自动停机延时，延时结束后，卸载停机，优先级1机组带负载60KW（额定功率的60%） 当远程开机信号无效时，优先1机组开始自动停机延时，延时结束后，分闸停机,三、产品的操作与使用,操作与使用,面板按键描述 关键参数设置 幷机操作流程 典型接线图,三、产品的操作与使用-面板按键,操作与使用,三、产品的操作与使用-面板按键,操作与使用,三、产品的操作与使用-关键参数设置,操作与使用,输入口：,三、产品的操作与使用-关键参数设置,操作与使用,输出口：,三、产品
