CN110718939A - 一种发电机启动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发电机启动装置及其控制方法，涉及发电技术领域，包括：控制器、多个并联的发电机组和分别与多个发电机组对应设置的断路器；控制器与断路器电连接，用于控制多个断路器同时合闸；多个断路器与多个发电机组对应连接。在需要的时候，控制器接收到指令后，控制每一个发电机组上的断路器同时进行合闸操作，由于断路器的同步合闸，使得发电机组在并机时能够符合并机的要求，且在整个过程中只有启动时间，免除了传统发电机组需要择一先并机，后续再等待相同节点并机的同步时间，降低了并机时的繁琐并机步骤，同时也使得并机操作更加便捷迅速，使得在供电突然中断时，为发电机组能够迅速接入供电，避免停产停机的损失。

Description

一种发电机启动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种发电机启动装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的快速发展，电力设施建设更加全面，传统依靠人力劳动作业模式已经被机械作业模式所取代。其中，机械作业模式往往依赖于电力供给，但在一些突发或不可抗力的情况下，市政电力供给会出现中断，而为了避免因供电中断导致设备损坏或经济损失时，往往在工厂内还设置有备用发电装置。

现有发电装置为了能够带动较大负载，需要多台发电机组并机后才能带载，机组启动后优先第一台先合闸，剩余的机组再与其同步合闸，这种现有并机方式花费的时间较长，启动的步骤较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电机启动装置及其控制方法，以解决现有并机方式花费的时间较长，启动步骤较为繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例的一方面，提供一种发电机启动装置，包括：控制器、多个并联的发电机组和分别与多个发电机组对应设置的断路器；控制器与断路器电连接，用于控制多个断路器同时合闸；多个断路器与多个发电机组对应连接。

可选的，发电机启动装置还包括多个与控制器电连接的励磁控制器；多个励磁控制器与多个发电机组对应连接，用于控制发电机组的励磁电流同时导通。

可选的，发电机启动装置还包括多个与控制器电连接的速度传感器；多个速度传感器与多个发电机组对应设置，且位于发电机组上，用于检测发电机组的转速。

可选的，每个发电机组包括发动机和发电机，发动机与发电机传动连接；速度传感器位于与发电机上，用于检测发电机的转速。

可选的，发电机启动装置还包括升压变压器和馈线柜；所述升压变压器与多个并联设置的所述发电机组串联设置，所述升压变压器与所述馈线柜串联，所述馈线柜用于连接负载。

本发明实施例的另一方面，提供一种发电机启动控制方法，应用于发电机启动装置，发电机启动装置包括控制器、多个发电机组和多个断路器；方法包括：接收指令信号；输出第一控制信号至多个断路器，以使与多个断路器对应连接的发电机组同时启动。

可选的，发电机启动装置还包括多个与控制器电连接的励磁控制器，多个励磁控制器与多个发电机组对应连接；接收指令信号之后，方法还包括：输出第二控制信号至多个励磁控制器，以使发电机组的励磁电流同时导通。

可选的，发电机启动装置还包括多个与控制器电连接的速度传感器；输出第二控制信号至多个励磁控制器之前，方法还包括：接收速度传感器检测的发电机组的转速信号；将转速信号与预设转速信号比对；生成第二控制信号。

可选的，将转速信号与预设转速信号比对；生成第二控制信号包括：将转速信号与预设转速信号比对；当大于等于预设转速信号的第一转速信号时，对应生成第二控制信号。

可选的，将转速信号与预设转速信号比对之后，方法还包括：当小于预设转速信号的第二转速信号时，向与第二转速信号对应的断路器输出第三控制信号，以使与第二转速信号对应的断路器断开。

本发明的有益效果包括：

本发明提供了一种发电机启动装置，包括：控制器、多个发电机组和多个断路器。其中，多个发电机组采用并联的连接方式设置，在需要的时候进行并机操作已完成带入负载工作的目的。多个断路器则设置在多个发电机组上，设置方式为一一对应，即一个发电机组上设置有一个断路器。控制器与断路器电连接。在需要的时候，远程终端向控制器发出合闸指令，控制器接收到该指令后，控制每一个发电机组上的断路器同时进行合闸操作，由于断路器的同步合闸，使得发电机组在并机时能够符合并机的要求，且在整个过程中只有启动时间，免除了传统发电机组需要择一先并机，后续再等待相同节点并机的同步时间，降低了并机时的繁琐并机步骤，同时也使得并机操作更加便捷迅速，使得在供电突然中断时，为发电机组能够迅速接入供电，避免停产停机的损失。

本发明还提供了一种发电机启动控制方法，其中，控制器接收指令信号后，向与其电连接的多个并联的断路器发出第一控制信号。当多个断路器同时接收到该第一控制信号后，进行同步合闸操作，此时，与多个断路器对应连接的多个并联的发电机组，同步进行启动，因此其在启动时即符合并机的要求，从而避免了传统一一并入的并机方式所导致的并机时间长，且并机操作繁琐的缺陷。有利于在需要的时候迅速的完成合闸并机，对负载进行带入的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种发电机启动装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种发电机启动装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种发电机启动控制方法的示意图之一；

图4为本发明实施例提供的一种发电机启动控制方法的示意图之二。

图标：100-箱体；101-控制柜；102-发电机组；1021-发电机；1022-发动机；103-进风百叶窗；104-进风消声百叶；105-散热水箱；106-迷宫式降噪阵体；107-排风百叶窗；108-油箱；109-升压变压器；110-馈线柜；111-监控台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本发明的保护范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

并机即是将多台运行发电机组联合在一起形成大容量电源向负载供电或联合在一起向电网供电。现有并机方式为先将一台发电机组运行起来，将电压送至母线，然后再通过逐一合闸的方式将剩余的发电机组启动并入已经处于运行的发电机组。在并机时，需要使得即将并入的发电机组的相序、电压、频率等与已并入的发电机组的相序、电压、频率等一致，因此，其在并机时，不仅需要启动时间，往往还需要同步时间，导致并机的时间较长，步骤较为繁琐。基于此基础，本申请提出了一种发电机启动装置及其控制方法，从而可以减少并机所需的时间，同时简化并机时的步骤，使得发电机组能够迅速投入供电，带入负载。

本发明实施例的一方面，参照图1，提供一种发电机1021启动装置，包括：控制器、多个并联的发电机组102和分别与多个发电机组102对应设置的断路器；控制器与断路器电连接，用于控制多个断路器同时合闸；多个断路器与多个发电机组102对应连接。

示例的，发电机1021启动装置包括控制器、发电机组102和断路器。其中，将控制器与断路器进行电连接，使得两者能够进行指令控制。同时，将断路器与发电机组102一一对应连接设置，且断路器和发电机组102均为至少两个，从而能够具备并机操作的基础条件。通过控制器控制多个断路器同时合闸，将多个与断路器对应的发电机组102并机的方式，避免了现有择一启动，后续并入的并机方式，简化了并机步骤。同时，由于本实施例中是同步进行并机，避免了同步时间。可以使得发电机组102能够在需要的情况下，迅速进行并机，完成供电目的。

如图1所示，示意性的给出了一种发电机组102启动装置的设置方式，即集装箱发电机组102。在集装箱发电机组102的箱体100内设置有发电机组102的启动装置，即在集装箱的左侧设置有供发电机组102发电时使用的油箱108，其可以是汽油箱108，也可以是柴油箱108，本申请对其不做具体限制。在集装箱中部位置设置有发电机组102，在发电机组102一侧设置有控制柜101，该控制柜101内可以设置控制器。与此同时，为了更好的使得集装箱发电机组102内部的发电机组102和启动装置能够得到有效的散热，因此，在集装箱的左侧壁上(对应油箱108的位置)设置有进风百叶窗103，在集装箱两侧壁靠左的位置设置有进风消声百叶104。在发电机组102靠近右侧的位置设置有散热水箱105，在散热水箱105靠近右侧的位置设置有迷宫式降噪阵体106，在集装箱的右侧侧壁上设置有排风百叶窗107。从而对每一个发电机组102进行有效的散热和降噪，从而保证其可以长时间的稳定运行供电。同时降低发电机组102的噪音。需要说明的是，上述的进风百叶窗103、进风消声百叶104、散热水箱105和排风消声百叶可以是电动控制，也可以是手动或气动控制，本申请对其不做具体限制。只要其在需要时能够打开进行散热即可。实际工作时，集装箱中的控制柜101中的控制器接收到终端指令信号后，控制发动机1022带动发电机1021和散热水箱105同时旋转发电，同时进风电动百叶窗和排风电动百叶窗打开、进风通过进风消声百叶104和进风消声百叶104进风，排风通过迷宫式降噪阵体106降噪后，从排风百叶窗107排出去。

需要说明的，第一，上述的控制器和断路器之间可以是有线连接，也可以是无线连接，只要控制器可以控制断路器的合断闸即可。

第二，上述的断路器可以是发电机1021出口断路器(Generator Circuit-Breaker，GCB)，其技术较为成熟，性能较为可靠。

可选的，发电机1021启动装置还包括多个与控制器电连接的励磁控制器；多个励磁控制器与多个发电机组102对应连接，用于控制发电机组102的励磁电流同时导通。

示例的，如图1所示，发电机1021启动装置还可以包括有励磁控制器，同时，励磁控制器还可以与发电机组102中的励磁调节器(例如：自动电压调节器，automatic voltageregulator，AVR)对应连接，从而通过控制低功率的励磁机磁场，调节励磁机电枢的整流输出功率，从而达到控制主机磁场电流，稳定无刷发电机1021的输出电压的要求。由励磁控制器控制励磁调节器，可以实现对发电机组102中的转子给入励磁电流(即是否启动励磁系统)，从而使得发电机组102能够进入励磁建压的过程，便于满足后续持续输出稳定电压的要求。其中，多个励磁控制器分别与多个发电机组102一一对应连接，同时，将多个励磁控制器与控制器进行电连接，从而使得控制器可以根据指令信号控制励磁控制器是否给入发电机组102励磁电流。

可选的，发电机1021启动装置还包括多个与控制器电连接的速度传感器；多个速度传感器与多个发电机组102对应设置，且位于发电机组102上，用于检测发电机组102的转速。

示例的，在发电机组102上还设置有速度传感器，在每个发电机组102上均设置有速度传感器，且控制器和速度传感器电连接，便于控制器获取发电机组102的转速信息，从而使得控制器能够根据该转速信息通过预设程序完成对励磁控制器的闭环控制，使得发电机组102输出的电压能够符合要求，避免未到预设转速，就开始建压使得输出的电压等不符合需求。提高了发电机组102的智能化和自动化。

可选的，每个发电机组102包括发动机1022和发电机1021，发动机1022与发电机1021传动连接；速度传感器位于与发电机1021上，用于检测发电机1021的转速。

示例的，如图1所示，每一个发电机组102均包括由发电机1021和发动机1022。其中，发动机1022中的曲轴和发电机1021中的转子进行传动连接，使得在发动机1022转动时，能够带动发电机1021中的转子转动，继而配合励磁电流和发电机1021中的定子使得发电机1021在电磁感应的原理下能够输出感应电动势，即产生电流。将速度传感器设置在发电机1021上，检测发电机1021的转速，从而使得控制器能够根据该转速是否达到预设转速进行判断，控制励磁控制器是否启动励磁系统，提高了发电机1021输出需求电压的准确度，提高后续带入的负载的使用寿命，避免因发电机1021输出的电压不符合要求，对后续带入的负载造成一定的损坏。

可选的，发电机1021启动装置还包括升压变压器109和馈线柜110；所述升压变压器109与多个并联设置的所述发电机组102串联设置，所述升压变压器109与所述馈线柜110串联，所述馈线柜110用于连接负载。

示例的，如图2所示，在发电机1021自动装置中，还可以设置有升压变压器109和馈线柜110，将多个并联的发电机组102经各自的输出断路器和铜排转接箱接入到升压变压器109，从而使得发电机组102输出的低压转换为高压，从而满足带入负载的需求。同时多台低压发电机组102通过升压变压器109升压(变压器容量较大)，发电机组102按正常启动方式启动后闭合断路器，可能会导致断路器分闸。原因是合闸瞬间变压器的励磁涌流冲击断路器，引起过载短路跳闸，为了避免断路器误跳闸需使用软激磁建压启动技术(即本申请中的先合闸后启动的方式)。

此外，还可以设置有监控台111，例如图2所示，监控台111可以实时监控多台发电机组102的在线运行参数，便于值班人员能够对发电机组102运行的状态进行全面的了解和掌握。

本发明实施例的另一方面，提供一种发电机1021启动控制方法，应用于发电机1021启动装置，发电机1021启动装置包括控制器、多个发电机组102和多个断路器；方法包括：接收指令信号；输出第一控制信号至多个断路器，以使与多个断路器对应连接的发电机组102同时启动。

如图3所示，在市政供电故障或者其他需要发电机组102进行供电时，可以向控制器发出指令信号，向控制器发出指令信号可以是远程终端，也可以是通过控制器本身上的按钮等。

步骤S010：接收指令信号。

在控制器接收到该指令信号后，可以是直接进行逻辑判断，也可以是进行预设程序的启动。

步骤S020：输出第一控制信号至多个断路器。

在控制器根据指令信号作出判断后，向与发电机组102对应连接的断路器发出第一控制信号，从而使多个断路器同步合闸，即使得多个发电机组102同步启动，即在初始状态下，多个发电机1021中的转子位置都保持一致，因此，使得多个发电机组102能够直接进行同步启动，即完成并机，故避免了传统并机时，择一启动，后续并入的繁琐并机步骤。同时，由于本实施例中是同步进行并机，因此，避免了同步时间。可以使得发电机组102能够在需要的情况下，迅速进行并机，完成供电目的。

可选的，发电机1021启动装置还包括多个与控制器电连接的励磁控制器，多个励磁控制器与多个发电机组102对应连接；接收指令信号之后，方法还包括：输出第二控制信号至多个励磁控制器，以使发电机组102的励磁电流同时导通。

在控制器接收到指令信号后，还会向多个励磁控制器同时发出第二控制信号，从而使得发电机组102中的转子上的励磁线圈能够同步接入励磁电流，进而具备电磁感应的基本条件。

可选的，参照图4，发电机1021启动装置还包括多个与控制器电连接的速度传感器；输出第二控制信号至多个励磁控制器之前，方法还包括：接收速度传感器检测的发电机组102的转速信号；将转速信号与预设转速信号比对；生成第二控制信号。

步骤S011：接收速度传感器检测的发电机组102的转速信号。

速度传感器将采集到的发电机组102的转速信号发送到控制器，从而便于后续进行第二控制信号的生成。

步骤S021：将转速信号与预设转速信号比对，生成第二控制信号。

控制器将转速信号与控制器内预先设置的预设转速信号进行比对，比较两者的大小，从而生成第二控制信号。

可选的，将转速信号与预设转速信号比对；生成第二控制信号包括：将转速信号与预设转速信号比对；当大于等于预设转速信号的第一转速信号时，对应生成第二控制信号。

示例的，控制器将大于等于预设转速信号的第一转速信号进行筛选，对大于等于预设转速信号的第一转速信号对应的励磁控制器输出第二控制信号，从而使得符合要求的励磁控制器能够控制对应发电机组102的励磁系统启动，进而进入后续建压的过程。需要说明的是，为了既能缩短启动时间的同时，还可以使得输出的电压更加稳定，可以将预设转速信号的值设定为门限转速，同时，延时2秒钟(可以自行根据需求设定)后再进行建压。满足多台发电机组102在较短时间(例如10到15秒)内启动并机带负载的要求。

可选的，将转速信号与预设转速信号比对之后，方法还包括：当小于预设转速信号的第二转速信号时，向与第二转速信号对应的断路器输出第三控制信号，以使与第二转速信号对应的断路器断开。

示例的，若某台发电机组102启动后，在规定的时间未达到要求转速，为避免对符合发电需求的发电机组102造成干扰，需要通过控制器将其对应的断路器断开。具体的，可以是通过控制器获取转速信号，并且根据预设程序在预设时间点启动筛选小于预设转速的第二转速信号，并且向与第二转速信号对应的发电机组102的断路器发出第三控制信号，从而使得其断开，避免了由于该台发电机组102启动过慢导致倒送电的情况，进一步的提高发电机组102输出电压的稳定性。将不符合预设转速的发电机组102进入标准的启动流程，即先通过控制器获取同步点，然后将其并入已在运行的发电机组102。即执行三次启动过程和自动同步的过程。机组并机成功后，即转入标准并机方式的功率管理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机启动装置，其特征在于，包括：控制器、多个并联的发电机组和分别与多个所述发电机组对应设置的断路器；所述控制器与所述断路器电连接，用于控制多个所述断路器同时合闸；多个所述断路器与多个所述发电机组对应连接。

2.如权利要求1所述的发电机启动装置，其特征在于，还包括多个与所述控制器电连接的励磁控制器；多个所述励磁控制器与多个所述发电机组对应连接，用于控制所述发电机组的励磁电流同时导通。

3.如权利要求2所述的发电机启动装置，其特征在于，还包括多个与所述控制器电连接的速度传感器；多个所述速度传感器与多个所述发电机组对应设置，且位于所述发电机组上，用于检测所述发电机组的转速。

4.如权利要求3所述的发电机启动装置，其特征在于，每个所述发电机组包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机传动连接；所述速度传感器位于与所述发电机上，用于检测所述发电机的转速。

5.如权利要求1所述的发电机启动装置，其特征在于，还包括升压变压器和馈线柜；所述升压变压器与多个并联设置的所述发电机组串联设置，所述升压变压器与所述馈线柜串联，所述馈线柜用于连接负载。

6.一种发电机启动控制方法，其特征在于，应用于发电机启动装置，所述发电机启动装置包括控制器、多个发电机组和多个断路器；所述方法包括：

接收指令信号；

输出第一控制信号至多个所述断路器，以使与多个所述断路器对应连接的所述发电机组同时启动。

7.如权利要求6所述的发电机启动控制方法，其特征在于，还包括多个与所述控制器电连接的励磁控制器，多个所述励磁控制器与多个所述发电机组对应连接；所述接收所述指令信号之后，所述方法还包括：

输出第二控制信号至多个所述励磁控制器，以使所述发电机组的励磁电流同时导通。

8.如权利要求7所述的发电机启动控制方法，其特征在于，还包括多个与所述控制器电连接的速度传感器；所述输出第二控制信号至多个所述励磁控制器之前，所述方法还包括：

接收所述速度传感器检测的发电机组的转速信号；将所述转速信号与预设转速信号比对；生成所述第二控制信号。

9.如权利要求8所述的发电机启动控制方法，其特征在于，所述将所述转速信号与预设转速信号比对；生成所述第二控制信号包括：将所述转速信号与预设转速信号比对；当大于等于所述预设转速信号的第一转速信号时，对应生成所述第二控制信号。

10.如权利要求8所述的发电机启动控制方法，其特征在于，所述将所述转速信号与预设转速信号比对之后，所述方法还包括：当小于所述预设转速信号的第二转速信号时，向与所述第二转速信号对应的所述断路器输出第三控制信号，以使与所述第二转速信号对应的所述断路器断开。

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