兩臺工業柴油發電機組全自動智能并聯柜方案

 

根據負載情況設計兩臺800KW和1200KW康明斯工業柴油發電機組全自動并機運行（共用1-3組柜體）。并機系統具有自動并機、自動均衡負載功能，且可平穩地轉移負載的有功功率和無功功率（能夠根據負荷的變化自動調節，將負荷平均分配在多臺機組上），整個并機系統可根據負載的容量大小自動調整投入運行機組的數量、通過開關柜母線和饋線系統為所連接的負載提供穩定的應急電力供給。

 一：系統描述：

        正常電源故障時，柴油發電機系統將自行啟動，自動并聯運行，通過開關柜母線為所連接的負載提供應

急電源。為柴油發電機主控制屏配備報警系統，當柴油發電機故障時自動停機、卸載。當正常電源恢復供電

時，關閉發電機，復位到待機狀態，直至下一次電源故障時再啟動。當柴油發電機投入使用時，可給出一路

信號，使UPS關閉充電功能。

A． 并聯機組在50%～100%總額定功率范圍內能穩定運行，且可平穩地轉 移負載的有功功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度不大于5%。

B．并聯機組啟動運行時，當一臺機組或其并聯裝置故障時，不影響其他機組的正常啟動、運行(包括監控信號)。 

C．如并機機組設置主控柜，其控制系統具有主控冗余功能，即主控功能實時在線熱備份，一個主控模塊故障，另一主控模塊實時無縫備份，實現供電系統的無擾動運行。 

D．機組從接到起動指令（不包含起動延時時間）到完成并聯輸出（能夠承擔額定負載）的時間不超過60秒。

E．正常情況下，柴油發電機和機組并聯控制系統均處于自啟動狀態。當機組接到啟動信號時，并聯控制裝置在收到啟動信號10秒鐘內（時間可編輯更改），所有并聯發電機組同時啟動。首先達到90%的額定電壓和頻率的機組將通過發電機組斷路器連接到應急母線，其余發電機組自動同步后接入，根據負荷重要性，依次投入負載。

F．當市電電源恢復供電后，系統經過可調整的時間延遲，自動將所有負荷切回市電電源供電（配合用戶的ATS柜使用。發電機組將在無負載狀態下運行0到10分鐘（時間可編輯更改），控制裝置將自動復位，并為下一次運行作好準備

G．負載管理 ：并機主控模塊對發電機組投入需求和負載需求的控制，具體如下：

  市電斷電，全部機組并聯運行2～10分鐘（時間可編輯更改）后，系統判斷負載率，   

  減少機組運行的數量。當負載小于機組總額定功率的80％可調）時，自動解除一臺機組的運行；再次根據上述原則判斷是否需再減一臺機組運行；依次 類推，直到剩余機組無法再減。如果運行過程中，負載增加，則加機原則如下：當負載超過當前運行機組   總額定功率的85％（可調）時，自動再啟動一臺機組，投入并聯供電。

二： 系統運行方式

 A) 自動運行

(1) 當柴油發電機組和主控制屏處于自動模式時，一旦正常電源發生故障，在收到啟動信號10秒內，發電機啟動，第一臺90%的額定電壓和頻率將通過發電機斷路器連接到應急母線。第二臺至第七臺自動同步啟動，并聯于主母線，分擔系統負載。每臺發電機允許3次10秒鐘的啟動嘗試，每次啟動間隔10秒鐘。當3次啟動嘗試全部失敗后，起動超時閉鎖功能，發出啟動失敗報警。

(2) 收到啟動信號10秒內，其余發電機同步自動啟動，并聯于應急母線，閉合斷路器。

(3) 當正常電源恢復后，ATS自動轉換系統（客戶提供）經過可調整的時間延遲，自動將所有負荷切換回正常電源。發電機斷路器同時斷開，柴油機將在無負載情況下運行0至5分鐘停機，時間可以通過控制屏調節。控制屏自動復位到待機狀態。

B) 手動運行

(1) 當主控制處于手動模式時，整個應急柴油發電機系統處于手動狀態，由柴油發電機選擇開關控制機組的啟動和停止。

(2) 保護功能在手動運行和自動運行時同樣有效。

C) 柴油發電機模式選擇

每臺柴油發電機應具備以下運行模式：

(1)緊急停止：當發電機運行時，無論什么時候按下緊急停止按鈕，機組將立刻停機并且發電機斷路器將斷開。嚴重故障也可引起柴油機急停，閉鎖啟動功能，直到工作人員排除故障并復位閉鎖。

(2) 正常（冷卻）停止：允許經過一定時間延遲后正常切斷柴油發電機，以使柴油發電機在經過一定帶負荷運行時間后冷卻。當柴油發電機運行時，無論什么時候選擇開關被置于關位置，發電機斷路器將斷開，機組將按延時繼電器設置的延遲時間繼續運行一段時間。

(3) 自動：柴油發電機處于待機狀態，無論什么時候收到由自動切換系統或進行系統測試傳來的信號，機組將自動啟動。當正常電源恢復后，轉換系統將發信號給柴油發電機關機或系統測試結束，斷路器將斷開，柴油發電機在停機以前將空轉一段時間，為下一次運行作準備。

(4) 測試：柴油發電機將起動并達到要求的轉速和電壓。柴油機將連續運行直到測試時間到達為止。這個測試時間可根據需要設定。當柴油發電機運行在測試狀態時，如果正常電源發生故障，主控制開關處于自動狀態，柴油發電機將自動同步，并將發電機斷路器閉合到母線上，或者如自動運行所描述的那樣動作。

D) 自動加載、卸載功能

自動模式運行時：系統自動檢測機組輸出功率大小，并根據輸出功率大小（可調）來控制投入運行機組的臺數，如：總負載小于單臺機組功率的40%時停止一臺優先級別低的機組；當總負載大于單臺功率的85%時自動啟動另外一臺機組，并且自動同期、并聯后分擔負載。當其中一臺機組故障后，會有另外一臺機組自動啟動、并聯后輸出負載。

E) 負載分配控制 

數字式自動負載分荷控制：各機組以負載均分的控制模式，將負載依各機組容量進行比例分擔。

F) 保護特性

(1) 每臺柴油發電機有逆功率保護。

(2) 設置半自動同步檢查繼電器。

(3) 并聯系統采用工業CANBUS數據通信方式，設置聯鎖裝置用于確保發電機斷路器合閘到母線上之前，檢查母線帶電狀態和同步控制儀處于工作狀態。

(4) 當有故障時提供聲光報警。

三：發機電啟停條件：  

（1）當上級變電站電源失電后，延時0--5S柴油發電機自啟動，同時向配電室提供啟動成功信號；  

（2）市電恢復后，柴油發電機延時60S（時間可編程）自動停機。

四：監控功能：

z 柴油發電機組控制裝置具有標準接口（RS485 和 RS232），支持 MODBUS 標準通訊協議，

開放接口通訊協議編碼表，提供專業管理軟件。

z 機組通過標準通訊接口與電氣監控互聯，可由電氣監控系統對其進行遠程監控，控制

機組啟停（包括 啟停控制、增減機組控制等）。

z 機組控制器能接受消防系統無源開關量遠控啟停信號，并將機組工作狀態、故障報警信

號返送消防中控室（數字信號和開關量信號都可提供）

z 電氣監控能監測以下參數和信號（不局限于以下內容）：

 A）機組工作狀態、故障報警等信號，輸出頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數等

B）電源主斷路器運行狀態、故障報警、手/自動轉換開關狀態等信號；

C）油箱液位超限、油壓過低、水溫過高及啟停故障等報警信號；

D)  報警信號

E)  停機信號

F)  繼電器動作信號

G)  并機系統和單機的工作參數與工作狀態

  五：并機方式：

發電機組并機方式工作時，當接到啟動信號后同時啟動2臺機組，2臺機組并機運行，此時并機控制系統

自動檢測機組輸出功率大小，并根據輸出功率大小（可調）來控制投入運行機組的臺數（具備負載管理功能）。市電來電信號經延時確認后，自動切掉機組輸出開關，運行的機組空載運行5min（可調）后自動停機。當一臺柴油機組故障時，系統可以正常啟動其余柴油機組并能并機運行。

六：數字參數讀數（由并機饋線系統配合機組控制系統提供以下數字讀數）

A) 發電機交流電壓-3相(線-線 、 線-相)

B) 發電機交流電流(每相、平均)

C) 發電機有功功率(kW) (總功率)

D) 發電機無功功率(kVAR) (總功率)

E) 發電機輸出%額定功率 (總)

F) 發電機視在功率(kVA) (總)

G) 發電機功率因數(PF) (平均)

H) 發電機頻率

I) 發動機轉速RPM

J) 發動機計時表

K) 發動機起動成功次數

M) 發動機機油壓力(psi, KPa, bar)

N) 發動機冷卻液溫度

O) 發電總量KWh

P) 維護保養間隔(發動機運行時間或日期)

Q) 實時時鐘

七：報警功能（由并機饋線系統配合機組控制系統提供以下保護和診斷功能）

  A) 低油壓

B) 高水溫

C) 超速

D) 過盤車（3次啟動失敗）

E) 緊急停機

F) 低油壓報警

G) 低冷卻水溫

H 控制開關不在自動位

I) 低油位

J) 充電器AC故障

Q) 帶載

L) 備用

八：可編程功能 控制屏提供可編程保護功能:

A) 低電壓/高電壓

B) 高頻率/低頻率

C) 逆功率

D) 過電流