CN112803482A - 柴油发电机组自动启停与负荷控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油发电机组自动启停与负荷控制系统，包括至少n组并排布置的柴油发电机组、主网模块控制器、母线A段、母线B段、A段母线PT、B段母线PT、母联CT、母联断路器及综合控制器，每组柴油发电机组包括柴油机、柴油发电机G1、发电机控制器、发电机出口PT、发电机出口CT及发电机出口断路器。根据需要自动完成柴油发电机组的启停及运行中自动进行负荷分配，并维持黑启动过程中电网稳定，从而实现黑启动的快速启动，恢复自备电厂供电能力。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种柴油发电机组自动启停与负荷控制系统及控制方法。
背景技术
对于孤网运行的电厂，当出现故障导致电厂停机，全厂失电时，需要尽快恢复供电，减少生产装置的损失。电厂的恢复对黑启动电源机组的要求包括：操作简便、可靠性高、快速启动。
大型的石油化工企业自备电厂容量一般不会太大，黑启动电源可以选择小型燃气轮机组和柴油发电机组。从一次性投资、运行维护等方面综合考虑，一般选择柴油发电机组作为黑启动电源。
多台柴油发电机组同时运行时，通常只能由其中一台机组采用频率模式运行，控制整个电网的频率，其他发电机组采用固定负载模式运行。调频机组根据电网内用电负荷的变化，实时调整负荷输出，维持电网频率，固定负载运行的发电机组需要人工进行调整。这种运行方式增加了启动时间和操作难度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的问题，提供一种根据需要自动完成柴油发电机组的启停及运行中自动进行负荷分配并维持黑启动过程中电网稳定的柴油发电机组自动启停与负荷控制系统及控制方法。
为实现上述目的，本发明所设计的柴油发电机组自动启停与负荷控制系统，包括至少n组并排布置的柴油发电机组、主网模块控制器、母线A段、母线B段、A段母线PT、B段母线PT、母联CT、母联断路器及综合控制器，每组柴油发电机组包括柴油机、柴油发电机G1、发电机控制器、发电机出口PT、发电机出口CT及发电机出口断路器；
每组所述柴油发电机组中：柴油发电机G1经发电机出口断路器与母线A段相连，发电机出口CT和发电机出口PT均与发电机控制器相连，发电机出口断路器与发电机控制器双向通信，发电机控制器与柴油发电机G1相连；并排布置的前一组柴油发电机组的发电机控制器输出端与后一组柴油发电机组的发电机控制器的输入端相连，且每组柴油发电机组中发电机控制器与A段母线PT相连，主网模块控制器的输出端与靠近主网模块控制器的柴油发电机组中的发电机控制器输入端相连。
进一步地，所述B段母线PT、母联CT及母联断路器均与主网模块控制器相连，母联断路器与综合控制器双向通信，综合控制器的输出端与主网模块控制器输入端相连。
还提供一种如上述所述柴油发电机组自动启停与负荷控制系统的控制方法：
准备黑启动：综合控制器输出启动柴油发电机命令至主网模块控制器，主网模块控制器输出命令至每组柴油发电机组中的发电机控制器；第一组柴油发电机组中：柴油发电机运行正常后，发电机控制器控制发电机出口断路器闭合；第二组柴油发电机组中：发电机控制器检测A段母线PT、发电机出口断路器PT，当A段母线PT与B段母线PT的电压相差和频率相差满足同期条件即可同期，并闭合发电机出口断路器；依次完成第三组柴油发电机组、第四组柴油发电机组……第n组柴油发电机组的并网；
柴油发电机组启动完成后，主网模块控制器根据每组柴油发电机组中发电机控制器反馈的信号，判断运行的柴油发电机组数量；根据平均分配负荷的要求，主网模块控制器计算出每台柴油发电机组的负荷比例，并输出至每组柴油发电机组中的发电机控制器；
柴油发电机组与黑启动机组同期，母联断路器闭合，综合控制器检测到母联断路器闭合信号，输出减载命令至主网模块控制器；主网模块控制器输出减载命令至每组柴油发电机组的发电机控制器，开始卸载负荷；当柴油发电机组负荷减至预设负荷时，自动停机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明根据需要自动完成柴油发电机组的启停及运行中自动进行负荷分配，并维持黑启动过程中电网稳定，从而实现黑启动的快速启动，恢复自备电厂供电能力。
附图说明
图1为本发明柴油发电机组自动启停与负荷控制系统简图。
图2为图1的启动流程图。
图3为图1的卸载流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示柴油发电机组自动启停与负荷控制系统，包括至少n组并排布置的柴油发电机组、主网模块控制器901、母线A段、母线B段、A段母线PT 904、B段母线PT 903、母联CT902、母联断路器905及综合控制器906，每组柴油发电机组包括柴油机101、柴油发电机G1、发电机控制器102、发电机出口PT 103、发电机出口CT 104及发电机出口断路器105。
其中，B段母线PT 903、母联CT 902及母联断路器905均与主网模块控制器901相连(即B段母线PT 903输出信号、母联CT 902输出信号及母联断路器905输出信号均发送至主网模块控制器901)，母联断路器905与综合控制器906双向通信，综合控制器906的输出端与主网模块控制器901输入端相连。
每组柴油发电机组中：柴油发电机G1经发电机出口断路器105与母线A段相连，发电机出口CT 104和发电机出口PT 103均与发电机控制器102相连(即发电机出口CT 104的输出信号和发电机出口PT 103的输出信号均发送给发电机控制器102)，另外，发电机出口断路器105与发电机控制器102双向通信，发电机控制器102与柴油发电机G1相连(即发电机控制器102输出信号发送给柴油发电机G1)；同时，并排布置的前一组柴油发电机组的发电机控制器102输出端与后一组柴油发电机组的发电机控制器102的输入端相连，且每组柴油发电机组中发电机控制器102与A段母线PT 904相连，主网模块控制器901的输出端与靠近主网模块控制器901的柴油发电机组中的发电机控制器102输入端相连。
结合图2、图3所示本发明控制方法如下：
全厂处于停运状态，或全厂电网停电，准备黑启动。如图2所示，操作综合控制器906输出启动柴油发电机命令至主网模块控制器901。主网模块控制器901输出命令至1～4#柴油发电机组中的发电机控制器102，柴油发电机G1控制启动柴油发电机组。
1#柴油发电机运行正常后，1#发电机控制器控制发电机出口断路器105闭合；2#发电机控制器检测A段母线PT 904、2#发电机出口断路器PT 203，当A段母线PT 904与B段母线PT的电压相差在±10V、频率相差±0.3Hz时，满足同期条件，自动同期，并闭合2#发电机出口断路器205；依次完成3#柴油发电机组、4#柴油发电机组的并网，柴油发电机组启动完成。
柴油发电机组启动完成后，母线段的黑启动机组辅机依次启动，并逐步启动黑启机组，柴油发电机组平均分配负荷，四台柴油发电机组同步承担负荷。柴油发电机组启动完成后，主网模块控制器901根据每组柴油发电机组中发电机控制器反馈的信号，判断运行的柴油发电机组数量。根据平均分配负荷的要求，主网模块控制器901计算出每台柴油发电机组的负荷比例，并输出至每组柴油发电机组中的发电机控制器，从而实现柴油发电机组负荷的平均分配。当负荷增加或减少时，运行的柴油发电机组同时按比例增加或减少输出。
黑启动机组启动后，与柴油发电机组同期。同期后，母联断路器905闭合，柴油发电机组开始卸载程序，如图3所示。柴油发电机组与黑启动机组同期，母联断路器905闭合，综合控制器906检测到母联断路器905闭合信号，输出减载命令至主网模块控制器901。主网模块控制器901输出减载命令至1～4#柴油发电机组的发电机控制器，开始卸载负荷。当柴油发电机组负荷减至设定负荷时，自动停机。
本发明通过设置综合控制器906、主网模块控制器901、柴油发电机组控制器，利用母联断路器905、发电机组出口断路器、母联PT903、母联CT 902，发电机组出口PT、CT等信号，实现柴油发电机组的全自动启停、负荷分配等功能，从而实现黑启动的快速启动，快速恢复自备电厂供电能力。
Claims (3)
1.一种柴油发电机组自动启停与负荷控制系统，包括至少n组并排布置的柴油发电机组、主网模块控制器(901)、母线A段、母线B段、A段母线PT(904)、B段母线PT(903)、母联CT(902)、母联断路器(905)及综合控制器(906)，每组柴油发电机组包括柴油机(101)、柴油发电机G1、发电机控制器(102)、发电机出口PT(103)、发电机出口CT(104)及发电机出口断路器(105)；其特征在于：
每组所述柴油发电机组中：柴油发电机G1经发电机出口断路器(105)与母线A段相连，发电机出口CT(104)和发电机出口PT(103)均与发电机控制器(102)相连，发电机出口断路器(105)与发电机控制器(102)双向通信，发电机控制器(102)与柴油发电机G1相连；并排布置的前一组柴油发电机组的发电机控制器(102)输出端与后一组柴油发电机组的发电机控制器(102)的输入端相连，且每组柴油发电机组中发电机控制器(102)与A段母线PT(904)相连，主网模块控制器(901)的输出端与靠近主网模块控制器(901)的柴油发电机组中的发电机控制器(102)输入端相连。
2.根据权利要求1所述柴油发电机组自动启停与负荷控制系统，其特征在于：所述B段母线PT(903)、母联CT(902)及母联断路器(905)均与主网模块控制器(901)相连，母联断路器(905)与综合控制器(906)双向通信，综合控制器(906)的输出端与主网模块控制器(901)输入端相连。
3.一种如权利要求1所述柴油发电机组自动启停与负荷控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法如下：
准备黑启动：综合控制器(906)输出启动柴油发电机命令至主网模块控制器(901)，主网模块控制器(901)输出命令至每组柴油发电机组中的发电机控制器(102)；第一组柴油发电机组中：柴油发电机运行正常后，发电机控制器控制发电机出口断路器(105)闭合；第二组柴油发电机组中：发电机控制器检测A段母线PT(904)、发电机出口断路器PT(203)，当A段母线PT(904)与B段母线PT的电压相差和频率相差满足同期条件即可同期，并闭合发电机出口断路器(205)；依次完成第三组柴油发电机组、第四组柴油发电机组……第n组柴油发电机组的并网；
柴油发电机组启动完成后，主网模块控制器(901)根据每组柴油发电机组中发电机控制器反馈的信号，判断运行的柴油发电机组数量；根据平均分配负荷的要求，主网模块控制器(901)计算出每台柴油发电机组的负荷比例，并输出至每组柴油发电机组中的发电机控制器；
柴油发电机组与黑启动机组同期，母联断路器(905)闭合，综合控制器(906)检测到母联断路器(905)闭合信号，输出减载命令至主网模块控制器(901)；主网模块控制器(901)输出减载命令至每组柴油发电机组的发电机控制器，开始卸载负荷；当柴油发电机组负荷减至预设负荷时自动停机。
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