柴油发电机组并联运行与综合控制应对探讨

摘要：柴油发电机在诸多领域均有良好的表现，其是我国通信网预备电力系统和军事通信常用的预备电力。当下对电力供应质量提出更高的要求，应该选择先进技术调节设备参数，提高柴油发电机运行的可靠性。本文首先介绍柴油发电机组并联运行条件，随后分析其存在的问题并提出解决方法，最后给出提高设备并联运行稳定性的控制策略。

关键词：柴油发电机组;并联运行;问题;控制策略

石油供应关系到社会发展，也是人们能否进行日常活动的重要工作。石油供应当下已经形成健全的体系，其在工业革命中得到发展，第一次工业革命石油供应由最初的压缩式模式变更为机械喷射式，第二次工业革命石油供应领域应用增压技术，可以更好的完成石油供应任务。第三次工业革命，随着电子技术高速发展，石油领域选择柴油机构电器控制技术，其也常被认为衡量世界柴油机构技术的标尺。在柴油机械设备控制方面，利用计算机调节柴油机引擎速度，提高设备运行的稳定性。为了提高供电质量和供电的经济性，设备频率、负载出现大范围波动时，安排两台以上的柴油发电机，研究设备的联用要求，关注电器供应系统运行的稳定性和安全性。调整系统运行稳定性时，针对机器组装对数和负载变化情况进行控制，稳定设备电压，由此提高电力系统供电质量。

一、运行基本条件

发电机并联运行是指在一台机械投入运行后启动另一台设备，保证两台设备处于相连的关系。在发电机械相连中应该关注一些细节，在前一台设备电压传到母线后，启动另一台设。关闭发电机转子必须同步，进行该操作可以规避有害的冲击电流，防止此类电流损害机械内部结构。对转子速度做出规定，转子的实际转速应该达到规定要求。发电设备并行运行需要满足一定的要求，发电设备的波形和电压有效值必须一致，同时两个设备的相位、频率也应该相同[1]。

在电力系统中电压和频率一般作为评价系统运行情况的质量指标，电力网电压和频率变化均会对发电设备运行造成不良的冲击，为防止发电设备并行运行出现相互震动的问题，在同一模式下设备三相基调必须限制在总功率20%～100%的区间中。在该区域中，两个发电设备可以稳定运行，同时达到稳定负荷的目的。无公害功率和流配率的分配也异常关键，应该保证两者的分差超过10%。调整调速器时应该掌握设备运行情况，研究原动机给定转速和实际转速间的差异，按照柴油机调速特性进行控制（柴油机输出P和旋转速度n均为柴油机调速特性），实现柴油机转速自动调节。调节速度与柴油机并行运行的稳定性关联密切，在柴油发电机并行运行阶段，应该关注设备调频和功率分配。

研究柴油发电机并行运行时，如果电力网负载发生变化，此时可以实现稳定、自动分配的操作，两种功能在运行中不会受到干扰。对于调节率不同的情况，可以按照一定的比例平均分配。调节器调整率应该控制在3%～5%，同时功率比例分配偏差控制工作也非常重要，应该将实际功率与额定功率的偏差控制在10%以内。如果调速功能不存在相同特征，没有稳定的作业场，发电设备无法稳定并行运行。在此情况下，电力网功率变化不存在差别特性[2]。

二、问题分析与解决对策

（一）准同期和同期并列

在发电机准同步运行阶段，应该保证发电设备电压、位相、频率相同，可以通过同步面板处两个频率表、电压计等监测发电设备准同步并行运行情况。

启动发电机，在打开负荷开关后将电压送入母线，在其他机组处于预备状态时打开同步开关，随后可以控制设备的旋转速度。对于待机设备应该进行科学的控制，保证包括发电机在内的各类设备，其频率差不超过半周期。并行发电机旋转速度和电压的调节尤为重要，应该尽可能减少发电机与其他设备电压的差值，还应该控制同步计量，减缓其旋转速度，同步指示灯随即亮起[3]。

当连接发电机后，并行单位与其他单元的位相一致，同步计量指针也处于同步的状态。如果发现并列单元与其他单元不同步且存在较大位差，同步灯最亮，同步表和表针也发生变动，前者指向下方中间部位，后者朝顺时针方向旋转。并联发电机与其他机组的频率不同，前者偏高由此可以控制并联发电机的旋转速度。在表针朝逆时针方向转动时，在前期应该提高并联发电机转速，在指针快到同步点快速连接并联电路的断路器。经过并联程序切断同步开关和时钟开关。如果两台发电机处于空载状态，其可能存在电压差和频率差。使用电力计量器、电流计、功率计量器等监视设备，可以掌握机器组电流、电压等参数。电压或旋转速度不一致均会引发反攻。

（二）发电机频率和电压

（1）频率逆功

并联的两个设备频率存在差异，会导致电流电压与功率也存在差异。使用功率表可以显示一台设备实际功率，将设备功率调0，此时两个设备机械组旋转速度较为趋同，但是电流表并不为0，出现此种情况称为电压差逆向功。

（2）电压逆功

在两台机组电力指示为0时，电流计并不为0，可以通过调整并联设备，只需要调整其中一台机组的电压，转动电压按钮即可。在整个过程中需要关注机组功率和电流表指示。为了让机组处于最佳状态，按照电力计量器指示，调整电力参数，将其调整到0.5以上，确保机组并联运行处于稳定状态。

三、提高并联运行稳定性的控制策略

在工程运行中，涡轮机机组、柴油发电机等设备间的关联异常密切。在设备运行中一个细微的变动均可能影响系统运行状况，降低系统运行的稳定性。从模型结构层面分析，模式调节器关系到设备运行情况。另外，PID对模式调节器稳定运行有极大的作用。调节变量发生变化，转速参数也会出现变化。结合外部负荷与柴油引擎运行情况，出现一定的变化[4]。

在系统维稳方面，可以调节部分参数控制给水量，在一定范围中控制柴油机系统的转动速度。在建立关于柴油机的并列运行模型，在模拟实验中输入发电机参数，可以构建关于发电機站的环境，从中研究发电机械动态稳定特性和静态稳定特性。研究并列运行模型需要使用数学工具，在参数计算的过程中借用物理理论，最终得到结论。按照结论进行针对性控制，可以让柴油发电设备维持稳定、可靠的运行状态。在参数计算中，利用由比例、积分、微分构成的控制体系，将其计算特征作为原理，应用在模型分析中。比较众多控制并列运行的控制体系，发现基于PID算法的控制模式拥有健全的线性控制系统，在该系统下调整系统输出值和给定值，提高系统参数控制能力，提高柴油发电机并列运行的稳定性。

结语：

综上所述，柴油发电机在我国多个领域均有不小的作用，可以完成发电的任务。应该针对柴油发电机进行针对性控制，提高电力系统运行的可靠性和稳定性。柴油发电机在实际应用中，会受到设备相互作用的干扰，对自身运行造成一定的冲击，为了解决相关问题应该在物理原理下，使用数学计算工具。借助由比例、积分、微分构成的控制体系，调整系统给定值和输出值的差值，选择有效的手段缩短两者差值，确保柴油发电机稳定、安全的运行。

参考文献：

[1]张翠霞.柴油发电机组并联运行典型故障及原因分析[J].中国修船，2020，199（01）：10-13.

[2]王新.柴油发电机组控制系统谐波干扰控制方法研究[J].科技视界，2020，298（04）：199-200.

[3]李帅帅，狄乐蒙，徐刚强，等.基于CAN总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案[J].曲阜师范大学学报（自然科学版），2020，175（01）：88-92.

[4]陈传勇.柴油发电机组并联运行分析与综合控制的研究[J].内燃机与配件，2020，308（08）：95-96.

作者简介：王阳（1987/02/18-）男，蒙古族，籍贯辽宁省抚顺市望花区，本科学历，中级工程师，研究方向—柴油发电机，泵，空压机，分油机，电控系统和机械系统