CN219041469U - 一种柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统，涉及柴油发电机组领域；其中，供电控制器采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式进行数据处理，高速处理器和逻辑控制器分开工作，有效提升供电控制器的处理速度和运行可靠性；当供电控制器应用于柴储供电控制系统中时，能实时监控和管理机组的运行状态包括调整运行机组的数量和输出功率，并在储能系统的配合下快速承接突加负荷和设备的启动冲击；通过调整机组和储能的运行时间段和功率，优化发电机组低负荷运行曲线，保持发电机组运行在最佳经济油耗附近，达到降低柴油发电的燃料成本、环保节能的目的。

Description

一种柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统

技术领域

本实用新型涉及柴油发电机组技术领域，具体涉及一种柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统。

背景技术

柴油发电机组是以柴油发动机为原动机，拖动同步发电机发电的一种发电设备。这是一种起动迅速、操作维修方便、对环境的适应性能较强的发电装置，大量应用于远离常规供电网络的沙漠边缘、散居农舍、江洲海岛等边远地区。柴油发电机组主要分为四个部分：柴油发动机、同步发电机、控制系统、电气系统。柴油发电机组控制系统控制柴油发电机组依设定工作状态运行及具有故障状态报警停机等功能，并能准确而迅速地调节柴油发电机组的运行，并使各用电设备处于良好的工作状态，保持供电的连续性和可靠性。

但柴油发电机组的燃料是有成本的。同时为了满足负载正常运行及偶尔出现的设备启动冲击要求，很多时候需要选用远超实际负载功率的柴油发电机组，这就导致了柴油发电机组在实际运行时远离最佳经济油耗点甚至低负荷运行。这不仅增加了柴油发电机组的采购成本，也增加了燃油成本和保养维护成本。充分利用柴油发电机组与储能系统相互补充、均衡持续供电，有利于降低柴油发电机组的燃料成本，减少对不可再生能源的依赖，同时也减少了环境污染。因此，柴储供电系统需要有新型供电控制器来实现柴油发电机组和储能系统的运行模式管理、功率管理和通讯管理，从而充分利用储能系统减小发电机组的容量，增加柴油发电机组的运行效率，从而减小柴油发电机组的燃料消耗，降低发电成本和减少对环境的污染，达到节能环保的目的。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统，该供电控制器采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式，大大提升处理速度，当该供电控制器应用于柴储供电控制系统中时能实现柴油发电机组和储能单元的运行模式管理、功率管理和通讯管理。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种柴储系统供电控制器，采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式；

所述逻辑控制器用于与所述供电控制器相连的外部设备进行数据交互，读取外部设备的状态，并按预设程序逻辑运行，再反馈运行的结果至外部设备，进而控制外部设备；

所述高速处理器用于读取逻辑控制器中存储的数据和状态，按照预设程序逻辑存储数据、生成报表、打印数据、用于人机界面的显示或远端设备的监控。

进一步的，所述供电控制器还包括工业液晶触摸彩色显示屏、以太网接口Ⅰ、以太网接口Ⅱ、RS485接口、USB接口、CAN接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口、存储器和用于连接电源的电源接口；

所述工业液晶触摸彩色显示屏为可视化触摸式人机界面，用于可视化图形、报表、数据、报警、历史曲线的显示，并通过编程器和可视化操作面板对系统中所有的参数和运行方案进行设定和修改；所述以太网接口Ⅰ用于对外发送数据，所述以太网接口Ⅱ、RS485接口和CAN接口分别用于下端设备数据采集，所述USB接口用于程序下载和更新。

进一步的，所述供电控制器控制连接于柴储系统；

所述柴储系统包括连接于柴油发电机组输出端的柴油发电机组开关控制柜、连接于储能单元的双向储能变流器和用电负荷开关控制柜；

所述供电控制器分别控制连接于柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器和用电负荷开关控制柜，通过以太网接口Ⅱ、RS485接口和CAN接口实时读取柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器的发电量、用电负荷开关控制柜反馈的负载大小，计算并分配柴油发电机组与储能单元的发电量、自动调节和控制柴油发电机组和双向储能变流器投入发电的台数和每台发电量，以便让柴油发电机组靠近最佳经济油耗点运行。

进一步的，所述供电控制器控制柴储系统在三种供电模式下切换，所述三种供电模式依次为柴油发电机组独立供电、储能单元独立供电、柴油发电机组与储能单元并联供电。

进一步的，所述供电控制器内预设有一第一电量阈值；当所述供电控制器经双向储能变流器读取到储能单元的电量低于所述第一电量阈值，控制柴储系统切换为柴油发电机组独立供电。

进一步的，所述供电控制器内预设有一第二电量阈值；当所述供电控制器经双向储能变流器读取到储能单元的电量不低于所述第二电量阈值，控制柴储系统切换为储能单元独立供电。

进一步的，所述柴储系统包括若干台柴油发电机组，所述供电控制器经柴油发电机组开关控制柜控制连接于所述柴油发电机组，且能直接控制一台或多台柴油发电机组启动或停止。

进一步的，所述供电控制器具有手动、自动、远程控制三种工作维护模式。

本实用新型另一技术方案在于公开一种柴储供电控制系统，该系统包括柴储系统和控制连接于柴储系统的柴储系统供电控制器，所述柴储系统供电控制器为上述的柴储系统供电控制器。

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案获得了如下有益效果：

本实用新型公开的柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统，其中，供电控制器采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式进行数据处理，逻辑控制器用于与供电控制器相连的外部设备进行数据交互，读取外部设备的状态，并按预设程序逻辑运行，再反馈运行的结果至外部设备，进而控制外部设备；高速处理器用于读取逻辑控制器中存储的数据和状态，按照预设程序逻辑存储数据、生成报表、打印数据、用于人机界面的显示或远端设备的监控；通过让高速处理器和逻辑控制器分开工作，有效提升供电控制器的处理速度和运行可靠性。

当供电控制器应用于柴储供电控制系统中时，其分别控制连接于柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器和用电负荷开关控制柜，通过以太网接口Ⅱ、RS485接口和CAN接口实时读取柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器的发电量、用电负荷开关控制柜反馈的负载大小，计算并分配柴油发电机组与储能单元的发电量、自动调节和控制柴油发电机组和双向储能变流器投入发电的台数和每台发电量，以便让柴油发电机组靠近最佳经济油耗点运行；应用时，通过保持发电机组运行在最佳经济油耗附近，达到降低柴油发电的燃料成本，减少柴油发电机组NO_X、CO、HC等排放、环保节能的目的。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为柴储系统供电控制器正面视图；

图2为柴储系统供电控制器背面视图；

图3为柴储系统供电控制器系统框架示意图；

图4为柴储供电控制系统一实施例图；

图5为柴储系统供电控制器远程数据传输示意图；

图6为柴储系统供电控制器对柴储系统监控构架示意图。

图中，各标记的具体意义为：

1-供电控制器，101-工业液晶触摸彩色显示屏，102-以太网接口Ⅰ，103-以太网接口Ⅱ，104-RS485接口，105-电源接口，106-USB接口，107-CAN接口，108-开关量输入接口，109-开关量输出接口，110-模拟量输入接口，111-模拟量输出接口，112-高速处理器，113-逻辑控制器，114-存储器，2-柴油发电机组，3-柴油发电机组开关控制柜，4-储能单元，5-双向储能变流器，6-用电负荷，7-用电负荷开关控制柜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于柴油发电机组实际工作时为了满足负载正常运行及偶尔出现的设备启动冲击要求，很多时候需要工作在远超实际负载功率的条件下，导致实际运行时远离最佳经济油耗点甚至低负荷运行，柴油发电机组整体运行效率低、使用成本高。本实用新型旨在于提出一种柴储系统供电控制器，该供电控制器采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式，具有处理速度快和运行可靠的特点，因此当其应用于柴储供电控制系统中时能够迅速且合理的根据读取的负载分配柴油发电机组和储能单元的发电量，让柴油发电机组始终靠近最佳经济油耗点运行。

下面结合具体实施例，对本实用新型公开的柴储系统供电控制器和柴储供电控制系统作进一步具体介绍。

本实施例公开的柴储系统供电控制器，其采用高速处理器112和逻辑控制器113相结合的控制方式；使用时，逻辑控制器113用于与供电控制器1相连的外部设备进行数据交互，读取外部设备的状态，并按预设程序逻辑运行，再反馈运行的结果至外部设备，进而控制外部设备；高速处理器112用于读取逻辑控制器113中存储的数据和状态，按照预设程序逻辑存储数据、生成报表、打印数据、用于人机界面的显示或远端设备的监控。

具体结合图1至图3所示，供电控制器1还包括工业液晶触摸彩色显示屏101、用于对外发送数据的以太网接口Ⅰ102、用于程序下载和更新的USB接口106、开关量输入接口108、开关量输出接口109、模拟量输入接口110、模拟量输出接口111、存储器114和用于连接电源的电源接口105，以及用于下端设备数据采集的以太网接口Ⅱ103、RS485接口104和CAN接口107；其中，工业液晶触摸彩色显示屏101为可视化触摸式人机界面，用于可视化图形、报表、数据、报警、历史曲线的显示，并通过编程器和可视化操作面板对系统中所有的参数和运行方案进行设定和修改；供电控制器1使用时，可通过手动操作该人机界面进行参数修改、程序设置、数据维护等。

电源接口105的作用是把外部电源转换成供电控制器1内部工作电压，用于对供电控制器1的由上述组成部件和接口等构成的显示单元、CPU单元、存储单元、通讯单元、输入输出单元供电。

实施时，由高速处理器112和逻辑控制器113构成的CPU单元作为整个逻辑运算，起着与外部相联设备总指挥的作用；高速处理器112、逻辑控制器113一般由控制电路、运算器和寄存器组成，使用时直接选择封装成一个集成电路的芯片上使用。供电控制器1的CPU模块通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出单元连接，其功能是从由存储器114构成的存储单元中读取指令、执行指令、取下一条指令，处理中断。

存储器114主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据，供电控制器1选用的存储器114由线性Flash、128MB SDRAM、128M非线性Flash和外部扩展Flash构成。输入输出单元是逻辑控制器113与外部设备间传递输入输出信号的接口部件，通常具有良好的电隔离和滤波作用，输入接口的输入器件包括各种开关、按钮、传感器等，输出控制器件一般是电磁阀、接触器、继电器。通讯单元，如连接的CAN总线用于用户存储器中程序的更新，与外部设备之前的通讯、用于相连设备之间的数据交换。

供电控制器1应用时，可控制连接于柴储系统，与之构成柴储供电控制系统。实施例中，柴储系统一般包括柴油发电机组2、连接于柴油发电机组2输出端的柴油发电机组开关控制柜3、储能单元4、连接于储能单元4的双向储能变流器5、用电负荷6和用电负荷开关控制柜7；连接时，柴油发电机组2通过柴油发电机组开关控制柜3，将柴油发电机组2发出的电送到公共母排上；柴油发电机组开关控制柜3不仅具有回路的通断、保护作用外，还具有控制柴油发电机组2的启停控制、保护柴油发电机组2作用。双向储能变流器5将储能单元4的直流电转换成交流电，与柴油发电机组2同期并列运行后将储能单元4发出的电送到公共母排上，与用电负荷开关控制柜7连接，最终将发出的电送至用电负荷6；双向储能变流器5在储能单元4的剩余电量不足时，可以将柴油发电机组2发出的交流电转换成直流电，对储能单元4进行充电。

供电控制器1应用时，其分别控制连接于柴油发电机组开关控制柜3、双向储能变流器5和用电负荷开关控制柜7，通过以太网接口Ⅱ103、RS485接口104和CAN接口107实时读取柴油发电机组开关控制柜3、双向储能变流器5的发电量、用电负荷开关控制柜7反馈的负载大小，合理计算并分配柴油发电机组2与储能单元4的发电量、自动调节和控制柴油发电机组2和双向储能变流器5投入发电的台数和每台发电量，以便让柴油发电机组2靠近最佳经济油耗点运行，在输出同样电量的情况下以最少的柴油发电机组2台数、最经济的运行模式和最安全的方式与储能单元4一起供电，保证电力输出的可靠性、经济性、环保性。

具体应用中，逻辑控制器113用于外部相连设备的数据采集，如采集柴油发电机组2、储能单元4及用电负荷6输出端的各种电参数，进行逻辑运算和指令下达，高速处理器112用于处理采集的柴油发电机组2、储能单元4及用电负荷6输出端的各种电参数，判断是否要提高或降低柴油发电机组2及双向储能变流器5运行的数量，合理地进行功率分配，并将计算后的功率分配下发给双向储能变流器5和柴油发电机组2，达到柴油发电机组2和储能系统能安全、稳定、合理地并联运行的目的。

上述计算分配过程可通过如下方式实现，例如，储能单元4为储能电池，供电控制器1通过快速的以太网接口Ⅱ103、RS485接口104、CAN接口107实时地读取每一台双向储能变流器5的工作状态、运行事件、电池簇的直流电压、直流电流、直流功率，通过双向储能变流器5读取储能电池中的每个电芯的实时温度、电压、电组等参数，及逆变后的交流电压、电流、频率、可输出的有功功率、无功功率，功率因数、相序、相位角、有无故障等参数；同时，实时地读取每一台柴油发电机组2的工作状态、运行事件、交流发电电压、电流、功率、频率、功率因素、发动机的油压、水温、油量、有无故障等参数；通过用电负荷开关控制柜7读取实时负荷功率；然后依据供电控制器1内预先设定的逻辑运算方法，如现有的依据最佳经济油耗点计算柴油发电机组2的投入数量、依据最低成本原则计算储能单元4和柴油发电机组2数量等，控制柴油发电机组2和双向储能变流器5分别投入工作的台数和每台的发电量。一般柴储系统可包括若干台柴油发电机组2，供电控制器1经柴油发电机组开关控制柜3控制连接于柴油发电机组2，实现直接控制一台或多台柴油发电机组2启动或停止。

基于柴储系统的连接方式，供电控制器1通过控制柴油发电机组开关控制柜3、双向储能变流器5和用电负荷开关控制柜7能进一步控制柴储系统在三种供电模式下切换，三种供电模式依次为柴油发电机组2独立供电、储能单元4独立供电、柴油发电机组2与储能单元4并联供电。实施时，供电控制器1内预设有一第一电量阈值和一第二电量阈值；当供电控制器1经双向储能变流器5读取到储能单元4的电量低于第一电量阈值，控制柴储系统切换为柴油发电机组2独立供电；当供电控制器1经双向储能变流器5读取到储能单元4的电量不低于第二电量阈值，控制柴储系统切换为储能单元4独立供电。

作为一可选的实施方式，当供电控制器1通过用电负荷开关控制柜7读取到突加负载和有设备启动冲击时，控制柴储系统自动切换为由柴油发电机组2和储能单元4并联供电，从而可以提升启动或加载稳压能力。

作为一可选的实施方式，供电控制器1内预设有一第三电量阈值，当供电控制器1通过柴油发电机组开关控制柜3和双向储能变流器5读取到柴油发电机组2处于低负荷运行且储能单元1的剩余电量低于第三电量阈值，控制柴油发电机组2给储能单元4充电。

另外，供电控制器1在柴储供电控制系统中应用时，具有手动、自动、远程控制三种工作维护模式，手动方式通过上述的操作供电控制器1的工业液晶触摸彩色显示屏101实现，自动方式记为通过在供电控制器1的逻辑控制器113预设中运行程序实现，远程控制方式可采用如图5所示的方式实现。

例如，供电控制器1的高速处理器112与工业液晶触摸彩色显示屏101通信，高速处理器112通过CAN接口107连接的CAN总线/工业以太网连接无线传输设备、SCADA系统和互联网WEB，远程控制设备通过无线传输设备或互联网WEB与供电控制器1通信，实现远程控制。同时，供电控制器1的逻辑控制器113通过TCP/IP协议通信至工业以太网交换机，进而通过CAN总线/工业以太网连接双向储能交流器5和柴油发电机组2，实现对柴储系统的实时监控。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种柴储系统供电控制器，其特征在于，采用高速处理器和逻辑控制器相结合的控制方式；

所述逻辑控制器用于与所述供电控制器相连的外部设备进行数据交互，读取外部设备的状态，并按预设程序逻辑运行，再反馈运行的结果至外部设备，进而控制外部设备；

所述高速处理器用于读取逻辑控制器中存储的数据和状态，按照预设程序逻辑存储数据、生成报表、打印数据、用于人机界面的显示或远端设备的监控。

2.根据权利要求1所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器还包括工业液晶触摸彩色显示屏、以太网接口Ⅰ、以太网接口Ⅱ、RS485接口、USB接口、CAN接口、开关量输入接口、开关量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口、存储器和用于连接电源的电源接口；

所述工业液晶触摸彩色显示屏为可视化触摸式人机界面，用于可视化图形、报表、数据、报警、历史曲线的显示，并通过编程器和可视化操作面板对系统中所有的参数和运行方案进行设定和修改；所述以太网接口Ⅰ用于对外发送数据，所述以太网接口Ⅱ、RS485接口和CAN接口分别用于下端设备数据采集，所述USB接口用于程序下载和更新。

3.根据权利要求2所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器控制连接于柴储系统；

所述柴储系统包括连接于柴油发电机组输出端的柴油发电机组开关控制柜、连接于储能单元的双向储能变流器和用电负荷开关控制柜；

所述供电控制器分别控制连接于柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器和用电负荷开关控制柜，通过以太网接口Ⅱ、RS485接口和CAN接口实时读取柴油发电机组开关控制柜、双向储能变流器的发电量、用电负荷开关控制柜反馈的负载大小，计算并分配柴油发电机组与储能单元的发电量、自动调节和控制柴油发电机组和双向储能变流器投入发电的台数和每台发电量，以便让柴油发电机组靠近最佳经济油耗点运行。

4.根据权利要求3所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器控制柴储系统在三种供电模式下切换，所述三种供电模式依次为柴油发电机组独立供电、储能单元独立供电、柴油发电机组与储能单元并联供电。

5.根据权利要求4所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器内预设有一第一电量阈值；当所述供电控制器经双向储能变流器读取到储能单元的电量低于所述第一电量阈值，控制柴储系统切换为柴油发电机组独立供电。

6.根据权利要求4所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器内预设有一第二电量阈值；当所述供电控制器经双向储能变流器读取到储能单元的电量不低于所述第二电量阈值，控制柴储系统切换为储能单元独立供电。

7.根据权利要求3所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述柴储系统包括若干台柴油发电机组，所述供电控制器经柴油发电机组开关控制柜控制连接于所述柴油发电机组，且能直接控制一台或多台柴油发电机组启动或停止。

8.根据权利要求2所述的柴储系统供电控制器，其特征在于，所述供电控制器具有手动、自动、远程控制三种工作维护模式。

9.一种柴储供电控制系统，其特征在于，包括柴储系统和控制连接于柴储系统的柴储系统供电控制器，所述柴储系统供电控制器为权利要求1-8任一项所述的柴储系统供电控制器。

Images