CN103762715A - 10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种通过合理、准确的逻辑关系设定，实现并机及负荷投切的控制自动化和智能化，使其并机系统符合通信网络安全性特征的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法。本方法通过PLC来实现并机和负荷投切管理，主要包括了对并机系统的控制和负荷投切的控制。PLC在机组并机和负荷投切管理的应用中，主要是通过对模拟量及开关量的采集，经过用户的逻辑设定，最终通过对各断路器的控制来实现相关功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种10kV发电机组并机控制方法，特别是针对通信配电网路的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法。
背景技术
在通信行业中，柴油发电机组作为备用电源使用，当市电停电时，发电机组在一定时间内启动来提供电源。目前一般采用电压等级为400V的柴油发电机组，机组具有自启动功能，与市电（变压器后端）进行自动切换。近年来，随着通信机房规模的增大，设备功耗的增加，10KV电压等级的柴油发电机组应用越来越广泛，10KV发电机组也具有自启动功能，但需要先并机再与市电（变压器前端）进行自动或手动切换。
发电机组并机已是一种较为成熟的技术，无论是400V并机还是10KV并机，其基本原理是一致的。在通信行业中也有应用。现有发电机组并机技术能很好的将机房内配置的柴油发电机组并机，并保障稳定可靠运行。但在通信行业内应用时，特别是10KV发电机组并机，其并机技术并不能很好的适应通信设备对电源系统的要求，主要体现在：
1、并机过程为一个整体动作，即需要将配置的所有发电机组并机成功后，才能作为电源输出，整体并机时间长，后端负载的运行安全性降低。
2、单纯的并机系统，在并机完成后没有对负荷的自动投切控制。需要人工进行负载投入和切除，增加了维护成本，增加了操作维护难度和操作时长，提高了操作故障概率。
3、并机系统中有1台或多台发电机组故障时，并机系统不能自动切除非重要负荷，当剩余的机组容量不能满足负荷容量时，即并机系统过载运行时，整个并机系统将解裂，后级负荷将停电。
4、并机系统不能根据后级负荷的实际容量，自动判断并停止部分多余机组运行，造成系统负载率低下，浪费能源。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种通过合理、准确的逻辑关系设定，实现并机及负荷投切的控制自动化和智能化，使其并机系统符合通信网络安全性特征的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法。本方法通过PLC来实现并机和负荷投切管理，主要包括了对并机系统的控制和负荷投切的控制。PLC在机组并机和负荷投切管理的应用中，主要是通过对模拟量及开关量的采集，经过用户的逻辑设定，最终通过对各断路器的控制来实现相关功能。
为了达到上述目的，本发明所设计的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法，其逻辑关系是针对通信配电网络的高可靠性要求而专门制定的。设定有n路市电，分别为1#，2#，……n#，n为偶数，则：
a)任意一路市电停电，油机即启动并机，10分钟内，仍有1路市电存在时，油机自动停机，如10分钟内，另外1路市电停电，则油机并机投入使用，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
b)当双路市电同时停电时，油机并机启动，有2台并机时即投入负荷，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
c)负荷的投入和切除与油机并机的数量相关，保证投入的负荷容量不超过并机容量，当超过警戒容量时，自动切除次要负荷；
d)当并机成功后，判断负荷实际容量，逐步停止多余机组。
作为优选方案，可设定负荷的重要性等级，负荷类型包括变压器、高压空调机组、任何低压设备。当并机成功数量大于2台时即可投入负荷，随着并机数量的增加，逐步按负荷的重要性等级由高到低投入负荷。当并机数量不满足负荷时，可按照负荷重要性等级由低到高切除负荷。可根据现场环境特征，设定并机的启动条件。可根据实际负荷量对并机的发电机组数量进行控制。PLC输出分合闸指令均可设置延时，避免复杂的配电网络投切时的相互影响以及对并机系统的影响。
作为优选方案，为减少变压器启动冲击电流对并机系统的影响，市电失电时，PLC控制变压器上级开关分闸；市电或发电机组供电时，PLC控制变压器上级开关延时分时合闸。
作为优选方案，任意一路市电停电后，发出发电机组启动信号，经过可设定的延时时间后，发电机组同时启动，当任意发电机组达到额定电压和频率后合闸，合闸成功后延时60秒，进入发电机组加载判断，若存在两路市电均停电情况，且发电机组并机输出合闸数大于等于2则进入并机输出状态；若存仅一路市电停电，则发电机组运行十分钟，再次判断仍仅存在一路市电停电，所有发电机输出开关分闸，发电机组冷却停机运行，系统回到自动/备用模式。
作为优选方案，任意一路市电停电后，进入变压器上机开关控制模式：
a)若其中任意一路恢复供电，则经过可设定的延时时间后，该路市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定；
b)若市电全部恢复，则经过可设定的延时时间后，市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定，同时所有发电机组输出开关分闸，发电机组冷却停机运行180秒后进入系统自动/备用模式；
c)若任意一路市电/备用电源中断，经过可设定的延时时间后，该路市电母线段下的所有变压器上级进线开关分闸；
d)若其中的所有单数号市电或所有双数号市电同时恢复，则低压配电系统的母联开关合闸。
作为优选方案，发电机组运行时，进行发电机组需求控制：
a)判断总的实际负载小于在线机组容量减去2台机组的剩余容量，若小于则进入b步骤；若大于等于2则进入d步骤；
b)经过可设定的延时时间后，将优先级别第的停机发电机组解列，并延时5分钟，进入c步骤；
c)判断在线运行发电机组数量是否大于2，若大于2则返回至a步骤，若小于等于2则保持现状，并进入d步骤；
d)判断总的实际负载大于在线机组容量减去1台机组的剩余容量，若大于则进过可设定的延时时间后启动备用发电机组，自动并联合闸、自动分配负载；若小于等于则保持现状，并继续进行d步骤。
作为优选方案，若总的实际负载容量小于在线发电机组的总容量的75%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸间隔可设定；若总的实际负载容量大于在线发电机组的总容量的90%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，且分闸间隔可设定。
本发明所设计的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法，具有以下优点：
1、可根据现场环境特征，设定并机的启动条件。启动后，只要有2台以上并机成功，即可根据预先设定的负荷重要性等级由高到底进行加载。减少了负荷停电时间，提高了网络运行的安全性。
2、PLC控制来实现并机和负荷投切的自动化和智能化，在复杂的机房配电环境下，大大减少了人工操作，降低了操作失误概率，减少了电源切换的操作时长，降低了企业控制成本，提升了网络运行的可靠性。
3、具体高效可靠的故障处理能力，在并机系统故障时，能根据负荷容量和预先设定的负荷重要性等级由低到高进行卸载。保障网络运行的安全性，将故障损失减小到最低。
4、根据负荷容量能自动调整并机数量，在一定冗余度下关闭多余发电机组，提高了并机系统的负载率，保障网络运行的高效和节能。
5、10KV发电机组的并机和负载投切方法，是专门针对通信配电网络的复杂性和负荷的特殊性而制定的，符合配电系统及通信系统的特殊要求，使得配电网络运行安全可靠。
附图说明
图1是本发明控制流程图；
图2是图1A处后续控制流程图；
图3是图2D处后续控制流程图；
图4是图3E处后续控制流程图；
图5是图1B处后续控制流程图；
图6是图2C处以及图5F处后续控制流程图。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
如图1-6所示，本实施例描述的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法，设定有n路市电，分别为1#，2#，……n#，n为偶数，则：
1.任意一路市电停电，油机即启动并机，10分钟内，仍有1路市电存在时，油机自动停机，如10分钟内，另外1路市电停电，则油机并机投入使用，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
2.当双路市电同时停电时，油机并机启动，有2台并机时即投入负荷，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
3.负荷的投入和切除与油机并机的数量相关，保证投入的负荷容量不超过并机容量，当超过警戒容量时，自动切除次要负荷；
4.当并机成功后，判断负荷实际容量，逐步停止多余机组。
其中：市电失电时，PLC控制变压器上级开关分闸；市电或发电机组供电时，PLC控制变压器上级开关延时分时合闸。
任意一路市电停电后，发出发电机组启动信号，经过可设定的延时时间后，发电机组同时启动，当任意发电机组达到额定电压和频率后合闸，合闸成功后延时60秒，进入发电机组加载判断，若存在两路市电均停电情况，且发电机组并机输出合闸数大于等于2则进入并机输出状态；若存仅一路市电停电，则发电机组运行十分钟，再次判断仍仅存在一路市电停电，所有发电机输出开关分闸，发电机组冷却停机运行，系统回到自动/备用模式。
任意一路市电停电后，进入变压器上机开关控制模式：
i.若其中任意一路恢复供电，则经过可设定的延时时间后，该路市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定；
ii.若市电全部恢复，则经过可设定的延时时间后，市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定，同时所有发电机组输出开关分闸，发电机组冷却停机运行180秒后进入系统自动/备用模式；
iii.若任意一路市电/备用电源中断，经过可设定的延时时间后，该路市电母线段下的所有变压器上级进线开关分闸；
iv.若其中的所有单数号市电或所有双数号市电同时恢复，则低压配电系统的母联开关合闸。
进行发电机组需求控制：
a)判断总的实际负载小于在线机组容量减去2台机组的剩余容量，若小于则进入b步骤；若大于等于2则进入d步骤；
b)经过可设定的延时时间后，将优先级别第的停机发电机组解列，并延时5分钟，进入c步骤；
c)判断在线运行发电机组数量是否大于2，若大于2则返回至a步骤，若小于等于2则保持现状，并进入d步骤；
d)判断总的实际负载大于在线机组容量减去1台机组的剩余容量，若大于则进过可设定的延时时间后启动备用发电机组，自动并联合闸、自动分配负载；若小于等于则保持现状，并继续进行d步骤。
若总的实际负载容量小于在线发电机组的总容量的75%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸间隔可设定；若总的实际负载容量大于在线发电机组的总容量的90%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，且分闸间隔可设定。
Claims (7)
1.一种10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法，其逻辑关系是针对通信配电网络的高可靠性要求而专门制定的，其特征是：设定有n路市电，分别为1#，2#，……n#，n为偶数，则：
a)任意一路市电停电，油机即启动并机，10分钟内，仍有1路市电存在时，油机自动停机，如10分钟内，另外1路市电停电，则油机并机投入使用，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
b)当双路市电同时停电时，油机并机启动，有2台并机时即投入负荷，并根据负荷重要性设定，按次序投入负荷；
c)负荷的投入和切除与油机并机的数量相关，保证投入的负荷容量不超过并机容量，当超过警戒容量时，自动切除次要负荷；
d)当并机成功后，判断负荷实际容量，逐步停止多余机组。
2.根据权利要求1所述的10k发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是：可设定负荷的重要性等级，负荷类型包括变压器、高压空调机组、任何低压设备；当并机成功数量大于2台时即可投入负荷，随着并机数量的增加，逐步按负荷的重要性等级由高到低投入负荷；当并机数量不满足负荷时，按照负荷重要性等级由低到高切除负荷；可根据现场环境特征，设定并机的启动条件；可 根据实际负荷量对并机的发电机组数量进行控制；PLC输出分合闸指令均可设置延时，避免复杂的配电网络投切时的相互影响以及对并机系统的影响。
3.根据权利要求1所述的10k发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是：市电失电时，PLC控制变压器上级开关分闸；市电或发电机组供电时，PLC控制变压器上级开关延时分时合闸。
4.根据权利要求1所述的10kV发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是：任意一路市电停电后，发出发电机组启动信号，经过可设定的延时时间后，发电机组同时启动，当任意发电机组达到额定电压和频率后合闸，合闸成功后延时60秒，进入发电机组加载判断，若存在两路市电均停电情况，且发电机组并机输出合闸数大于等于2则进入并机输出状态；若存仅一路市电停电，则发电机组运行十分钟，再次判断仍仅存在一路市电停电，所有发电机输出开关分闸，发电机组冷却停机运行，系统回到自动/备用模式。
5.根据权利要求1所述的10k发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是任意一路市电停电后，进入变压器上机开关控制模式：
a)若其中任意一路恢复供电，则经过可设定的延时时间后，该路市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定；
b)若市电全部恢复，则经过可设定的延时时间后，市电恢复侧的变压器上级进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，分闸时间间隔为3秒，延时60秒后该路的市电侧发电机组进线开关分闸，恢复该路市电进线开关合闸，然后恢复该路市电侧的变压器上级进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸时间间隔可设定，同时所有发电机组输出开关分闸，发电机组冷却停机运行180秒后进入系统自动/备用模式；
c)若任意一路市电/备用电源中断，经过可设定的延时时间后，该路市电母线段下的所有变压器上级进线开关分闸；
d)若其中的所有单数号市电或所有双数号市电同时恢复，则低压配电系统的母联开关合闸。
6.根据权利要求1所述的10k发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是发电机组运行时，进行发电机组需求控制：
a)判断总的实际负载小于在线机组容量减去2台机组的剩余容量，若小于则进入b步骤；若大于等于2则进入d步骤；
b)经过可设定的延时时间后，将优先级别第的停机发电机组解列，并延时5分钟，进入c步骤；
c)判断在线运行发电机组数量是否大于2，若大于2则返回至a步骤，若小于等于2则保持现状，并进入d步骤；
d)判断总的实际负载大于在线机组容量减去1台机组的剩余容量，若大于则进过可设定的延时时间后启动备用发电机组，自动并联合闸、自动分配负载；
若小于等于则保持现状，并继续进行d步骤。
7.根据权利要求1所述的10k发电机组的并机及负荷投切控制方法，其特征是若总的实际负载容量小于在线发电机组的总容量的75%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由高至低顺序合闸，且合闸间隔可设定；若总的实际负载容量大于在线发电机组的总容量的90%，则经过可设定的延时时间后，变压器上级进线开关或其他进线开关按优先级别由低至高顺序分闸，且分闸间隔可设定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA MOBILE COMMUNICATION GROUP ZHEJIANG CO., LTD Effective date: 20140515 Owner name: HUAXIN CONSULTING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HUAXIN TELECOMMUNICATION CONSULTING DESIGN INST. CO., LTD. Effective date: 20140515 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cheng Minghui Inventor after: Shen Gangwei Inventor after: Feng Jianming Inventor after: Hu Jianjun Inventor after: Cao Guoshui Inventor after: Jiang Yaoxiong Inventor before: Cheng Minghui Inventor before: Hu Jianjun Inventor before: Cao Guoshui Inventor before: Jiang Yaoxiong |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: CHENG MINGHUI HU JIANJUN CAO GUOSHUI JIANG YAOXIONG TO: CHENG MINGHUI SHEN GANGWEI FENG JIANMING HU JIANJUN CAO GUOSHUI JIANG YAOXIONG |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140515 Address after: 310000 No. 183 Wenhui Road, Xiacheng District, Zhejiang, Hangzhou Applicant after: Huaxin Consulting Co., Ltd. Applicant after: China Mobile Communication Group Zhejiang Co., Ltd. Address before: 310000 No. 183 Wenhui Road, Xiacheng District, Zhejiang, Hangzhou Applicant before: Huaxin Telecommunication Consulting Design Inst. Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |