CN109103943B - 一种发电机组控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发电机组控制系统及控制方法。该发电机组控制系统包括总控模块和发电机组；发电机组包括控制单元和多组发电单元；多组发电单元均与用电负载相连；控制单元与总控模块和各发电单元均连接；当发电机组控制系统处于运行状态时，总控模块利用闭环控制策略通过控制单元实时调整发电单元的运行功率，以使至少两个发电单元的运行功率不同，且所有发电单元的运行功率之和等于用电负载的运行功率。本发明实施例的技术方案，实现了包括多台发电机的发电机组并网时功率不均匀分配，灵活控制发电机的实际输出功率，提高并网发电机组的灵活性，扩大发电机组的适用范围。

Description

一种发电机组控制系统及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及发电机组控制技术，尤其涉及一种发电机组控制系统及控制方法。

背景技术

发电机并网指的是通过发电机出口开关的合闸，把发电机和电网(也可以认为电网就是好多需要用电的用户)联接起来。让电能源源不断地输送出去。现有技术中，对于多台发电机并网的发电机组，多台发电机的功率是平均分配的，其中，每台发电机通过对应的发动机驱动。

在实际应用时，可能需要不同发电机输出不同功率。例如对于两台发电机并网的发电机组，需要控制一台发电机保持在额定负荷，以对发动机进行耐久试验，另外一台发电机根据负荷实时调整负载，例如负载是800kw，发动机耐久试验考核功率是440kw，要求耐久试验的其中一台发动机始终保持440kw运行。现有技术无法实现上述控制策略。

发明内容

本发明实施例提供一种发电机组控制系统及控制方法，以实现包括多台发电机的发电机组并网时功率不均匀分配，灵活控制发电机的实际输出功率。

第一方面，本发明实施例提供一种发电机组控制系统，包括总控模块和发电机组；

所述发电机组包括控制单元和多组发电单元；

多组所述发电单元均与用电负载相连；

所述控制单元与所述总控模块和各所述发电单元均连接；

当所述发电机组控制系统处于运行状态时，所述总控模块利用闭环控制策略通过所述控制单元实时调整所述发电单元的运行功率，以使至少两个所述发电单元的运行功率不同，且所有所述发电单元的运行功率之和等于所述用电负载的运行功率。

可选的，所述发电单元包括发动机和发电机；所述发动机与所述发电机相连，用于带动所述发电机为所述用电负载提供电能；

当所述发电机组控制系统处于运行状态时，所述总控模块利用闭环控制策略通过所述控制单元实时调整所述发电单元中所述发动机的转速，以使至少两个所述发电单元的运行功率不同。

可选的，还包括上位机；

所述上位机与所述发电机组互相独立；

所述总控模块集成于所述上位机中。

第二方面，本发明实施例还提供一种发电机组控制系统的控制方法，适用于上述的发电机组控制系统；该发电机组控制系统的控制方法包括：

启动各所述发电单元；

所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率；

所述总控模块基于所述用电负载当前所需的运行功率以及用户指令，为各所述发电单元分配运行功率；

以所述总控模块为各所述发电单元分配的运行功率为第一控制信号，所述总控模块将所述第一控制信号发送至所述控制单元；

所述控制单元获取各所述发电单元当前输出功率以及所述第一控制信号；

所述控制单元基于各所述发电单元当前输出功率、所述第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号；

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发电单元当前输出功率进行调整。

可选的，所述用户指令包括耐久试验考核对象以及考核功率；或者

所述用户指令包括各发电单元的标识以及各所述发电单元最大输出功率。

可选的，所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

检测所述总控模块与所述控制单元是否通信正常；

若是，执行所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

可选的，所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

判断各所述发电单元的发动机是否能够正常工作；

若是，执行所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

可选的，所述发电单元包括发动机和发电机；所述发动机与所述发电机相连，用于带动所述发电机为所述用电负载提供电能；

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发电单元当前输出功率进行调整，包括：

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发动机的转速进行调整，以实现对所述发电单元当前输出功率进行调整。

可选的，所述控制单元基于各所述发电单元当前输出功率、所述第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号，包括：

所述控制单元计算各所述发电单元当前输出功率和所述第一控制信号中由所述总控模块为所述发电单元分配的运行功率之差；

根据所述发电单元当前输出功率和由所述总控模块为所述发电单元分配的运行功率之差以及闭环控制策略，得到所述发电单元中所述发动机的应调转速；

以所述发动机的应调转速为第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号。

可选的，所述闭环控制策略包括PID控制策略或者PI控制策略中的至少一种。

本发明实施例提供的发电机组控制系统，包括总控模块和发电机组；发电机组包括控制单元和多组发电单元；多组发电单元均与用电负载相连；控制单元与总控模块和各发电单元均连接；当发电机组控制系统处于运行状态时，总控模块利用闭环控制策略通过控制单元实时调整发电单元的运行功率，以使至少两个发电单元的运行功率不同，且所有发电单元的运行功率之和等于用电负载的运行功率。通过总控模块对各发电单元的运行功率进行分配，并通过控制单元利用闭环控制策略对发电单元的运行功率进行调整，实现了包括多台发电机的发电机组并网时功率不均匀分配，灵活控制发电机的实际输出功率，提高并网发电机组的灵活性，扩大发电机组的适用范围。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种发电机组控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种发电机组控制系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种发电机组控制系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1所示为本发明实施例提供的一种发电机组控制系统的结构示意图。参考图1，该发电机组控制系统包括总控模块10和发电机组20；发电机组20包括控制单元21和多组发电单元22；多组发电单元22均与用电负载30相连；控制单元21与总控模块10和各发电单元22均连接；当发电机组控制系统处于运行状态时，总控模块10利用闭环控制策略通过控制单元21实时调整发电单元22的运行功率，以使至少两个发电单元22的运行功率不同，且所有发电单元22的运行功率之和等于用电负载20的运行功率。

可以理解的是，由于负载需求的功率较大，单个发电单元输出的功率无法满足要求，可以用至少两个发电单元连接形成发电机组，示例性的，图1所示的发电机组20包括四个发电单元22，运行时共同为用电负载20提供电能。闭环控制是指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。

当发电机组控制系统处于运行状态时，总控模块10先获取用电负载20需要的运行功率，然后根据用户需求，或者各发电单元的参数(例如至少两个发电单元的最佳运行功率不同)为各发电单元22分配功率；总控模块10将分配功率的信号发送给控制单元21，控制单元21通过闭环控制策略控制每个发电单元22的运行功率，以使至少两个发电单元21的运行功率不同，且所有发电单元22的运行功率之和等于用电负载30的运行功率。需要说明的是，控制单元21可以控制一个发电单元22，也可以同时控制多个发电单元22，具体控制发电单元22的数量根据实际需求设定。

本实施例的技术方案，通过总控模块对各发电单元的运行功率进行分配，并通过控制单元利用闭环控制策略对发电单元的运行功率进行调整，实现了包括多台发电机的发电机组并网时功率不均匀分配，灵活控制发电机的实际输出功率，提高并网发电机组的灵活性，扩大发电机组的适用范围。

在上述技术方案的基础上，图2所示为本发明实施例提供的另一种发电机组控制系统的结构示意图。参考图2，可选的，发电单元22包括发动机221和发电机222；发动机221与发电机222相连，用于带动发电机222为用电负载30提供电能；当发电机组控制系统处于运行状态时，总控模块10利用闭环控制策略通过控制单元21实时调整发电单元22中发动机221的转速，以使至少两个发电单元221的运行功率不同。

示例性的，发动机221可以为燃油发动机、燃气发动机等，本发明实施例对此不作限定，控制单元可以为电子控制单元ECU。

继续参考图2，可选的，该发电机组控制系统还包括上位机100；上位机100与发电机组20互相独立；总控模块10集成于上位机100中。

可以理解的是，上位机100可以为包括人机交互界面的计算机，可以实时显示发电机组20的运行状态，用户可以通过上位机100进行状态监测、输入控制指令等操作。总控模块10可以内置于上位机100内，上位机100可以通过控制器局域网(CAN)总线与发电机组连接。

图3所示为本发明实施例提供的一种发电机组控制系统的控制方法的流程示意图，该方法可以适用于上述的发电机组控制系统；该发电机组系统的控制方法包括：

步骤110、启动各发电单元。

步骤120、总控模块获取用电负载当前所需的运行功率。

步骤130、总控模块基于用电负载当前所需的运行功率以及用户指令，为各发电单元分配运行功率。

步骤140、以总控模块为各发电单元分配的运行功率为第一控制信号，总控模块将第一控制信号发送至控制单元。

步骤150、控制单元获取各发电单元当前输出功率以及第一控制信号。

步骤160、控制单元基于各发电单元当前输出功率、第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向发电单元发送第二控制信号。

步骤170、发电单元接收第二控制信号，并基于第二控制信号对发电单元当前输出功率进行调整。

以发电机组包括两组参数相同的发电单元为例，介绍发电机组控制系统控制方法：示例性的，用电负载需求功率为800kW，要求对其中一台发电机组进行耐久考核，考核功率为440kW。两组发电单元都启动后，总控模块获取用电负载当前所需的运行功率(即800kW)；用户将进行耐久考核的指令发给总控模块，总控模块生成第一控制信号，并发送给控制单元，其中，第一控制信号包括需要耐久考核的发电单元(以下称为第一发电单元)的考核功率为440kW，另一组发电单元(以下称第二发电单元)的功率为360kW；控制单元获取第一发电单元和第二发电单元的当前运行功率和第一控制信号，示例性的，由于第一发电单元和第二发电单元参数相同，因此当前运行功率都大约为400kW，且总和为用电负载所需的800kW；控制单元根据第一发电单元的当前功率、第一控制信号的考核功率以及闭环控制策略生成第二控制信号，并发送给第一发电单元；第一发电单元根据第二控制信号调整输出功率，直至达到考核功率。可以理解的是，由于用电负载所需功率恒定，当第一发电单元在控制单元的控制下调整功率时，第二发电单元跟随调整。

本实施例的技术方案，通过总控模块对各发电单元的运行功率进行分配，并通过控制单元利用闭环控制策略对发电单元的运行功率进行调整，实现了包括多台发电机的发电机组并网时功率不均匀分配，灵活控制发电机的实际输出功率，提高并网发电机组的灵活性，扩大发电机组的适用范围。

可选的，用户指令包括耐久试验考核对象以及考核功率；或者用户指令包括各发电单元的标识以及各发电单元最大输出功率。

可以理解的是，对于不同的发电机组，用户可能有不同的应用需求，例如对发电单元耐久考核、由于发电单元参数不同，不同的发电单元最佳输出功率不同等情况，本实施例提供的控制方法可以灵活控制发电机组的发电单元的功率，以更好地满足客户需求。

可选的，在总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

检测总控模块与控制单元是否通信正常；

若是，执行总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

示例性的，总控模块与控制单元可以通过CAN总线连接，可以理解的是，若总控模块不能与控制单元正常通信，则不能实现发电机组的控制，因此总控模块与控制单元通信正常为发电机组运行的前提。

可选的，总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

判断各发电单元的发动机是否能够正常工作；

若是，执行总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

可以理解的是，控制发电机组工作之前，必须保证发电单元运行正常，例如发电单元的发动机无跛行故障。

可选的，发电单元包括发动机和发电机；发动机与发电机相连，用于带动发电机为用电负载提供电能；发电单元接收第二控制信号，并基于第二控制信号对发电单元当前输出功率进行调整，包括：

发电单元接收第二控制信号，并基于第二控制信号对发动机的转速进行调整，以实现对发电单元当前输出功率进行调整。

可以理解的是，发动机的转速越大，输出功率越大，通过对发动机转速的调节，实现对发电单元输出功率的调节。

可选的，控制单元基于各发电单元当前输出功率、第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向发电单元发送第二控制信号，包括：

控制单元计算各发电单元当前输出功率和第一控制信号中由总控模块为发电单元分配的运行功率之差；

根据发电单元当前输出功率和由总控模块为发电单元分配的运行功率之差以及闭环控制策略，得到发电单元中发动机的应调转速；

以发动机的应调转速为第二控制信号，向发电单元发送第二控制信号。

可选的，闭环控制策略包括PID控制策略或者PI控制策略中的至少一种。

可以理解的是，本实施例中闭环控制可以采用PID控制，也可以采用PI控制，或者二者结合，本发明实施例对此不作限定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种发电机组控制系统，其特征在于，包括总控模块和发电机组；

所述发电机组包括控制单元和多组发电单元；

多组所述发电单元均与用电负载相连；

所述控制单元与所述总控模块和各所述发电单元均连接；

当所述发电机组控制系统处于运行状态时，所述总控模块利用闭环控制策略通过所述控制单元实时调整所述发电单元的运行功率，以使至少两个所述发电单元的运行功率不同，且所有所述发电单元的运行功率之和等于所述用电负载的运行功率；

其中，运行功率不同的至少两个所述发电单元中，一个所述发电单元的运行功率为耐久考核功率；

所述发电单元包括发动机和发电机，当所述发电机组控制系统处于运行状态时，所述总控模块利用闭环控制策略通过所述控制单元实时调整所述发电单元中所述发动机的转速，以使至少两个所述发电单元的运行功率不同。

2.根据权利要求1所述的发电机组控制系统，其特征在于，

所述发动机与所述发电机相连，用于带动所述发电机为所述用电负载提供电能。

3.根据权利要求1所述的发电机组控制系统，其特征在于，还包括上位机；

所述上位机与所述发电机组互相独立；

所述总控模块集成于所述上位机中。

4.一种发电机组控制系统的控制方法，其特征在于，适用于权利要求1-3任一项所述的发电机组控制系统；

该发电机组控制系统的控制方法包括：

启动各所述发电单元；

所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率；

所述总控模块基于所述用电负载当前所需的运行功率以及用户指令，为各所述发电单元分配运行功率；

以所述总控模块为各所述发电单元分配的运行功率为第一控制信号，所述总控模块将所述第一控制信号发送至所述控制单元；

所述控制单元获取各所述发电单元当前输出功率以及所述第一控制信号；

所述控制单元基于各所述发电单元当前输出功率、所述第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号；

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发电单元当前输出功率进行调整。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

所述用户指令包括耐久试验考核对象以及考核功率；或者

所述用户指令包括各发电单元的标识以及各所述发电单元最大输出功率。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

检测所述总控模块与所述控制单元是否通信正常；

若是，执行所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率之前，还包括：

判断各所述发电单元的发动机是否能够正常工作；

若是，执行所述总控模块获取用电负载当前所需的运行功率的步骤。

8.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

所述发电单元包括发动机和发电机；所述发动机与所述发电机相连，用于带动所述发电机为所述用电负载提供电能；

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发电单元当前输出功率进行调整，包括：

所述发电单元接收所述第二控制信号，并基于所述第二控制信号对所述发动机的转速进行调整，以实现对所述发电单元当前输出功率进行调整。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，

所述控制单元基于各所述发电单元当前输出功率、所述第一控制信号以及闭环控制策略，生成第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号，包括：

所述控制单元计算各所述发电单元当前输出功率和所述第一控制信号中由所述总控模块为所述发电单元分配的运行功率之差；

根据所述发电单元当前输出功率和由所述总控模块为所述发电单元分配的运行功率之差以及闭环控制策略，得到所述发电单元中所述发动机的应调转速；

以所述发动机的应调转速为第二控制信号，向所述发电单元发送第二控制信号。

10.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述闭环控制策略包括PID控制策略或者PI控制策略中的至少一种。

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