CN114215651A - 一种发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统，在启动发电机组前，通过获取发电机组对应的冷却液温度、机油温度和机油压力，只有当对应的冷却液温度、机油温度和机油压力均到达启动要求时才控制发电机组进行合闸，即在启动前已经将对应的冷却液温度、机油温度和机油压力调整到合适的启动条件，则在进行合闸后无需进行预供油延时、怠速延时和暖机延时等步骤就能够直接启动，极大缩短的发电机组并机启动时间；与此同时，在合闸的过程中，只有当确认发电机组合闸后才发出启动命令，从而有效增加系统的可靠性和安全性，并通过移动交换中心通信将励磁信号发送至发电机组，使所有发电机组同时建压，提高发电机组的启动效率。
Description
技术领域
本发明涉及发电机组技术领域，特别是涉及一种发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统。
背景技术
随着发电机组的应用越来越广泛，其应用的要求也越来越多元化。其中，特别是对于发电机组的并机要求越来越高。如要求几台甚至几十台发电机组并机、高压并机、低温环境下快速启动并运行等等。但是，在目前的发电机组中，从机组启动至有效电源输出的时间一般都需要三十秒以上。并且随着机组功率的增大其所需要的启动时间就越长。一般大于800kW的发电机机组启动且同步并联所需要的时间至少在一分钟以上。因此，目前的发电机组无法满足一些要求快速启动并带载运行的大功率用电场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统，提高发电机组的启动效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，包括步骤：
获取发电机组的冷却液温度、机油温度和机油压力，判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸；
确认所述发电机组合闸完毕后，发出启动命令控制所述发电机组转动；
获取当前所述发电机组转速，判断所述转速是否到达励磁转速，若是，则通过移动交换中心通信将励磁信号发送至所述发电机组；所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动；
若任一所述发电机组未达到励磁转速，则根据预设的启动方式对所述发电机组进行启动。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，包括柴油机发电机组控制器、机油温度传感器、水温传感器和机油压力传感器；
所述水温传感器、机油温度传感器和机油压力传感器分别用于获取冷却液温度、机油温度和机油压力，并发送至所述柴油机发电机组控制器；
所述柴油机发电机组控制器用于判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸。
本发明的有益效果在于：在启动发电机组前，通过获取发电机组对应的冷却液温度、机油温度和机油压力，只有当对应的冷却液温度、机油温度和机油压力均到达启动要求时才控制发电机组进行合闸，即在启动前已经将对应的冷却液温度、机油温度和机油压力调整到合适的启动条件，则在进行合闸后无需进行预供油延时、怠速延时和暖机延时等步骤就能够直接启动，极大缩短的发电机组并机启动时间；与此同时，在合闸的过程中，只有当确认发电机组合闸后才发出启动命令，从而有效增加系统的可靠性和安全性，并通过移动交换中心通信将励磁信号发送至发电机组，使所有发电机组同时建压，提高发电机组的启动效率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制系统的电路结构示意图；
图3为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法的另一步骤流程图；
图4为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法中水加热器的控制方法步骤流程图；
图5为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法中预供油器的控制方法步骤流程图；
图6为本发明实施例的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法中机油加热器的控制方法步骤流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，包括步骤：
获取发电机组的冷却液温度、机油温度和机油压力，判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸；
确认所述发电机组合闸完毕后，发出启动命令控制所述发电机组转动；
获取当前所述发电机组转速，判断所述转速是否到达励磁转速，若是，则通过移动交换中心通信将励磁信号发送至所述发电机组；所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动；
若任一所述发电机组未达到励磁转速，则根据预设的启动方式对所述发电机组进行启动。
由上述描述可知，本发明的有益效果在于：在启动发电机组前，通过获取发电机组对应的冷却液温度、机油温度和机油压力，只有当对应的冷却液温度、机油温度和机油压力均到达启动要求时才控制发电机组进行合闸，即在启动前已经将对应的冷却液温度、机油温度和机油压力调整到合适的启动条件，则在进行合闸后无需进行预供油延时、怠速延时和暖机延时等步骤就能够直接启动，极大缩短的发电机组并机启动时间；与此同时，在合闸的过程中，只有当确认发电机组合闸后才发出启动命令，从而有效增加系统的可靠性和安全性，并通过移动交换中心通信将励磁信号发送至发电机组，使所有发电机组同时建压，提高发电机组的启动效率。
进一步地，所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动包括：
获取每一所述发电机组对应的电压、频率和转速；
根据所述电压、频率和转速得到每一所述发电机组的建压曲线；
判断所述建压曲线是否一致，若否，则调整所述电压、频率和转速。
由上述描述可知，通过获取每一发电机组对应的电压、频率和转速，从而能够通过发电机组之间的通讯对每一发电机组的转速、电压、频率进行匹配和调整，最终使得每一发电机组具有相同的AVR建压曲线，提高发电机组同步启动效率。
进一步地，还包括：
获取当前冷却液温度，并判断当前所述冷却液温度是否小于第一温度阈值，若小于，则发送加热冷却液信息至水加热器；
再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度不大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述冷却液温度是否大于第二温度阈值，若大于，则发送停止加热冷却液信息至水加热器；
再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报。
由上述描述可知，通过对冷却液的温度进行控制，使冷却液的温度保持在第一温度阈值和第二温度阈值之间，从而使冷却液温度保持在发电机组启动的最佳状态；同时，避免了出现干烧烧毁或使电路燃烧的问题发生，增加了发电机组的可靠性和安全性。
进一步地，还包括：
获取当前机油压力值，并判断所述机油压力值是否达到压力阈值，若否，则以预设时间间隔发出供电信息至预供油泵；
判断所述供电次数是否达到预设次数，若是，则判断所述预供油泵的压力值是否达到预设压力值，若未达到则发出预供油泵故障警报。
由上述描述可知，通过对机油压力进行控制，确保发电机组启动时，缸内的机油压力达到启动要求值，避免了大功率发电机组出现拉缸、拉瓦现象，从而提高发电机组的可靠性和安全性。
进一步地，还包括：
获取当前机油温度，并判断当前所述机油温度是否小于第三温度阈值，若小于，则发出加热机油信息至机油加热器；
再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度不大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述机油温度是否大于第四温度阈值，若大于，则发出停止加热机油信息至机油加热器；
再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报。
由上述描述可知，通过对机油温度进行控制，不仅避免了由于机油加热器温度过高造成机油碳化缩短机油寿命的问题，而且相对与传统的柴油发电机组存在需要在不同的温度区间更换不同标号的机油来增加发动机的低温启动性能的问题，通过对机油温度进行控制从而避免了因环境温度不同而更换机油的缺点，进而节约了维护成本。
请参照图2，一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，包括柴油机发电机组控制器、机油温度传感器、水温传感器和机油压力传感器；
所述水温传感器、机油温度传感器和机油压力传感器分别用于获取冷却液温度、机油温度和机油压力，并发送至所述柴油机发电机组控制器；
所述柴油机发电机组控制器用于判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸。
进一步地，所述柴油机发电机组控制器包括RS485通讯模块、交流电量采集模块和模拟量数据采集模块；
所述交流电量采集模块用于获取每一所述发电机组对应的电压；
模拟量数据采集模块用于获取每一所述发电机组对应的频率和转速；
所述RS485通讯模块用于与所述发电机组通讯。
进一步地，包括交流水加热器；
所述交流水加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热冷却液信息和停止加热冷却液信息，并根据所述加热冷却液信息和停止加热冷却液信息加热冷却液；
所述柴油机发电机组控制器用于发出所述加热冷却液信息、所述停止加热冷却液信息和水加热器警报。
进一步地，包括交流预供油泵；
所述交流预供油泵用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的供电信息，并以预设时间间隔进行供电；
所述柴油机发电机组控制器用于发送所述供电信息和预供油泵故障警报。
进一步地，包括交流机油加热器。
所述交流机油加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热机油信息和停止加热机油信息，并根据所述加热机油信息和停止加热机油信息加热机油；
所述柴油机发电机组控制器用于发送所述加热机油信息、停止加热机油信息和机油加热器故障警报。
本发明上述发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统能够适用于大功率的柴油发电机组的并机启动，如用于功率大于800kW的柴油发电机组的启动且同步并联，以下通过具体实施方式进行说明：
请参照图1，一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，包括步骤：
S1、获取发电机组的冷却液温度、机油温度和机油压力，判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸；
S2、确认所述发电机组合闸完毕后，发出启动命令控制所述发电机组转动；
S3、获取当前所述发电机组转速，判断所述转速是否到达励磁转速；
若是，则执行S4-S5；
S4、通过移动交换中心通信将励磁信号发送至所述发电机组；
S5、所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动；
具体的，获取每一所述发电机组对应的电压、频率和转速；
根据所述电压、频率和转速得到每一所述发电机组的建压曲线；
判断所述建压曲线是否一致，若否，则调整所述电压、频率和转速，直至建压曲线一致；
若否，则执行S6、根据预设的启动方式对所述发电机组进行启动；其中，若任一所述发电机组未达到励磁转速则执行步骤S6；
所述预设的启动方式为：发出启动命令，所述发电机组经过怠速、升速、暖机等延时后，所述发电机组启动；再经过电压、频率调节达到同步要求后，输出合闸信号使断路器合闸机组并机，即先启动后合闸；而大功率机组延时的时间一般为：预供油10-30s、启动时间5s、怠速时间10-20s、升速暖机时间30s、同步时间5-10s，整个启动过程将达到1分钟以上；所述机组表示一台发电机组；
请参照图3，一种可选的实施方式中，上述电机组快速启动同步运行的具体步骤如下：
获取机组1以及机组N的冷却液温度、机油温度和机油压力，并判断是否处于正常范围(即启动机组的要求)，若是则发出启动信号；机组1以及机组N收到启动信号后发出合闸信号，并控制断路器进行合闸；
确认接收到断路器的反馈的合闸信号后，发出启动命令；
判断机组1以及机组N的转速是否均达到励磁速度，若达到，则通过移动交换中心通信输出励磁开关；机组1以及机组N接收到励磁开关后，通过调速、调压、调频使机组1以及机组N以相同的建压曲线同时建压，实现同步并机启动；若任一机组未到达励磁速度，则通过上述先启动后合闸的方式进行同步并机启动。
实施例二
本实施例与实施例一的不同在于，在S1之前，还包括对冷却液的温度进行实时控制，包括步骤：
获取当前冷却液温度，并判断当前所述冷却液温度是否小于第一温度阈值，若小于，则发送加热冷却液信息至水加热器；再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度不大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述冷却液温度是否大于第二温度阈值，若大于，则发送停止加热冷却液信息至水加热器；再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报；
请参照图4，具体的：设置所述第一温度阈值为30℃，所述第二温度阈值为45℃；
机组待机时，获取当前冷却液温度；当冷却液温度低于30℃时，控制水加热器对冷却液进行加热，加热的过程中实时获取当前冷却液的温度，若当前冷却液温度低于30℃，且持续10分钟温度没有上升，则控制器发出水加热器故障警报；当冷却液温度高于45℃时，控制水加热器停止对冷却液进行加热，停止加热的过程中实时获取当前冷却液的温度，若当前冷却液温度高于45℃，且持续5分钟仍在上升或当冷却液温度超过60℃时，则控制器发出水加热器故障警报。
实施例三
本实施例与实施例一或二的不同在于，在S1之前还包括对机油压力值进行实时控制，包括步骤：
获取当前机油压力值，并判断所述机油压力值是否达到压力阈值，若否，则以预设时间间隔发出供电信息至预供油泵；
判断所述供电次数是否达到预设次数，若是，则判断所述预供油泵的压力值是否达到预设压力值，若未达到则发出预供油泵故障警报；
其中，以预设时间间隔发出供电信息至预供油泵包括：
每间隔预设时间间隔发出供电信息至预供油泵，判断压力是否达到预设值，若是则停止发送所述供电信息，否则，判断所述供电次数是否达到预设次数；
请参照图5，具体的：
激活预供油泵，设置初始预供油次数为N＝0；启动预供油泵并运行T1时间后检测当前油压P值，同时设置预供油次数N＝1；判断当前油压P值是否达到预设油压，若是，则停止预供油泵，待间隔时间达到T2后再次激活预供油泵；
若否，则判断预供油次数是否达到预设的次数，若未达到，则间隔一分钟后再次将预供油泵运行T1时间并检测当前油压P值，同时设置预供油次数N＝2；以此类推，直至当前油压P值到达预设油压或预供油次数是否达到预设的次数；
当预供油次数是否达到预设的次数时，如到达三次，则控制器输出预供油泵报警，并禁止机组启动。
实施例四
本实施例实现对机油温度进行实时控制，包括步骤：
获取当前机油温度，并判断当前所述机油温度是否小于第三温度阈值，若小于，则发出加热机油信息至机油加热器；再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度不大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述机油温度是否大于第四温度阈值，若大于，则发出停止加热机油信息至机油加热器；再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报；
请参照图6，设置所述第一温度阈值为20℃，所述第二温度阈值为30℃；
机组待机时，获取当前机油温度；当机油温度低于30℃时，控制机油加热器对机油进行加热，加热的过程中实时获取当前机油的温度，若当前机油温度低于20℃，且持续10分钟温度没有上升，则控制器发出机油加热器故障警报；当机油温度高于30℃时，控制机油加热器停止对机油进行加热，停止加热的过程中实时获取当前机油的温度，若当前机油温度高于30℃，且持续5分钟仍在上升或当机油温度超过35℃时，则控制器发出机油加热器故障警报。
实施例五
请参照图2，一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，包括柴油机发电机组控制器、机油温度传感器、水温传感器和机油压力传感器；
所述水温传感器、机油温度传感器和机油压力传感器分别用于获取冷却液温度、机油温度和机油压力，并发送至所述柴油机发电机组控制器；所述柴油机发电机组控制器用于判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸；
还包括交流水加热器、交流预供油泵和交流机油加热器；
所述交流水加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热冷却液信息和停止加热冷却液信息，并根据所述加热冷却液信息和停止加热冷却液信息加热冷却液；而后通过继电器输出模块断开外部交流电源，使用双控制模式对机组加热器进行控制，从而保证水加热器的正常工作；；
所述交流预供油泵用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的供电信息，并以预设时间间隔进行供电；
所述交流机油加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热机油信息和停止加热机油信息，并根据所述加热机油信息和停止加热机油信息加热机油；通过继电器输出模块，断开外部交流电源，从而可以确保机组在待机状态机油温度控制在25-30℃区间内；
其中，所述柴油机发电机组控制器包括交流电量采集模块、模拟量数据采集模块、继电器输出模块、LED指示模块、存储模块、开关量输入模块、上位机RS485通讯模块、报警保护模块和按键输入模块；上述模块能够实现以下控制功能：同步及自动负载分配功能，自动调速和调压功能，正、负无功输出控制功能，电压和无功功率控制，频率和有功功率控制，逆功率保护功能以及RS485通讯功能；所述继电器模块包括水加热器控制继电器、预供油泵控制继电器、机油加热器控制继电器、断路器合闸控制继电器、断路器分闸控制继电器和励磁开关控制继电器，分别用于控制对应设备的开关。
综上所述，本发明提供的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法及系统，在启动发电机组前，通过获取发电机组对应的冷却液温度、机油温度和机油压力，只有当对应的冷却液温度、机油温度和机油压力均到达启动要求时才控制发电机组进行合闸，同时在启动前通过对冷却液温度、机油温度和机油压力分别进行控制，使得在发出启动信号前已经将对应的冷却液温度、机油温度和机油压力调整到合适的启动条件，因此在合闸后无需进行预供油延时、怠速延时和暖机延时等步骤就能够直接启动，极大缩短的发电机组并机启动时间；与此同时，在合闸的过程中，只有当确认发电机组合闸后才发出启动命令，从而有效增加系统的可靠性和安全性，并通过移动交换中心通信将励磁信号发送至发电机组，使所有发电机组同时建压，提高发电机组的启动效率；实现使800kW以上发电机组在低温环境下启动并联运行时间缩短3/4，在15秒内机组启动并且同步成功，开始带载，有效的解决在外部市电断电后要求快速启动并同步带载运行的大功率用电场合的需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取发电机组的冷却液温度、机油温度和机油压力，判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸；
确认所述发电机组合闸完毕后，发出启动命令控制所述发电机组转动；
获取当前所述发电机组转速，判断所述转速是否到达励磁转速，若是，则通过移动交换中心通信将励磁信号发送至所述发电机组；所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动；
若任一所述发电机组未达到励磁转速，则根据预设的启动方式对所述发电机组进行启动。
2.根据权利要求1所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，其特征在于，所述发电机组根据所述励磁信号同步建压启动包括：
获取每一所述发电机组对应的电压、频率和转速；
根据所述电压、频率和转速得到每一所述发电机组的建压曲线；
判断所述建压曲线是否一致，若否，则调整所述电压、频率和转速。
3.根据权利要求1所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，其特征在于，还包括：
获取当前冷却液温度，并判断当前所述冷却液温度是否小于第一温度阈值，若小于，则发送加热冷却液信息至水加热器；
再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度不大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述冷却液温度是否大于第二温度阈值，若大于，则发送停止加热冷却液信息至水加热器；
再次获取所述冷却液温度，若当前的所述冷却液温度大于上次的所述冷却液温度，则发出水加热器故障警报。
4.根据权利要求1所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，其特征在于，还包括：
获取当前机油压力值，并判断所述机油压力值是否达到压力阈值，若否，则以预设时间间隔发出供电信息至预供油泵；
判断所述供电次数是否达到预设次数，若是，则判断所述预供油泵的压力值是否达到预设压力值，若未达到则发出预供油泵故障警报。
5.根据权利要求1所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制方法，其特征在于，还包括：
获取当前机油温度，并判断当前所述机油温度是否小于第三温度阈值，若小于，则发出加热机油信息至机油加热器；
再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度不大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报；
若大于，则判断当前的所述机油温度是否大于第四温度阈值，若大于，则发出停止加热机油信息至机油加热器；
再次获取所述机油温度，若当前的所述机油温度大于上次的所述机油温度，则发出机油加热器故障警报。
6.一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，其特征在于，包括柴油机发电机组控制器、机油温度传感器、水温传感器和机油压力传感器；
所述水温传感器、机油温度传感器和机油压力传感器分别用于获取冷却液温度、机油温度和机油压力，并发送至所述柴油机发电机组控制器；
所述柴油机发电机组控制器用于判断是否达到启动条件，若是则控制所述发电机组进行合闸。
7.根据权利要求6所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，其特征在于，所述柴油机发电机组控制器包括RS485通讯模块、交流电量采集模块和模拟量数据采集模块；
所述交流电量采集模块用于获取每一所述发电机组对应的电压；
模拟量数据采集模块用于获取每一所述发电机组对应的频率和转速；
所述RS485通讯模块用于与所述发电机组通讯。
8.根据权利要求6所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，其特征在于，包括交流水加热器；
所述交流水加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热冷却液信息和停止加热冷却液信息，并根据所述加热冷却液信息和停止加热冷却液信息加热冷却液；
所述柴油机发电机组控制器用于发出所述加热冷却液信息、所述停止加热冷却液信息和水加热器警报。
9.根据权利要求6所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，其特征在于，包括交流预供油泵；
所述交流预供油泵用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的供电信息，并以预设时间间隔进行供电；
所述柴油机发电机组控制器用于发送所述供电信息和预供油泵故障警报。
10.根据权利要求6所述的一种发电机组快速启动同步运行的控制系统，其特征在于，包括交流机油加热器；
所述交流机油加热器用于接收所述柴油机发电机组控制器发送的加热机油信息和停止加热机油信息，并根据所述加热机油信息和停止加热机油信息加热机油；
所述柴油机发电机组控制器用于发送所述加热机油信息、停止加热机油信息和机油加热器故障警报。
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2021
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