柴油發電機組并聯運行分析與綜合控制的研究

陳傳勇

摘要：現代通信網的預備電力系統中，尤其是在軍事通信應用領域，柴油發電機是最常用的預備電力，隨著科學技術的快速發展，柴油發電機的技術不斷更新和完善，柴油發電機的穩定性和柴油發電機的特性對通信設備的電力供應很重要。

關鍵詞：柴油發電機;并聯;運行分析

0? 引言

人類進入工業革命以來，經歷過三次重大歷史革命，第一次飛躍到20世紀20年代，石油供應系統從壓縮式躍進到機械噴射式。第二次飛躍到20世紀50年代，實現了增壓技術的飛躍性改革，第三次飛躍是電子技術在汽車產業中應用的飛躍發展，柴油機械設備的井噴式發展。經過三次發展飛速的工業革命，柴油機構電器控制技術已經被認為是衡量世界柴油機構技術先進水平的判斷標準，柴油機引擎速度為了調節和解決穩定性問題，以計算機技術為核心的柴油機數碼自動控制技術成為了代表性的技術。

柴油發電機領域除了安全性和穩定性外，還應考慮節能，即電能的經濟性。負載和頻率變化范圍很大時，應安排兩臺以上的柴油發電機，備用設備的出現，需要考慮電器供應系統的安全性。針對相應的機器組裝對數也可以根據負載的變化進行調整，柴油發電機的并聯運行比現有的單個柴油引擎運行具有以下優勢：

①供電方式靈活，經濟;

②電壓相對穩定，可提高供電質量，特別是電力系統的大負荷運行時，并行運行可以減少大負荷運行引起的電壓和頻率波動;

③提高可靠性和安全性，多臺機器組合并運行，一組機器組出故障，可以繼續確保關鍵用電負荷的需求，避免事故擴大，減少損失。柴油發電機的并行運行方式可根據實際外載調整機器的數量，避免過度的空轉和過度使用。

1? 運行基本條件

一臺發電機械設備首先投入運行，電壓傳遞到母線，另一臺機器設備啟動后，必須與前一臺機器合并，發電機關閉時，不得有有害的沖擊電流，因為軸不能突然產生沖擊，關上后，轉子要迅速同步。即，轉子的轉速與規定的轉速相同，因此，發電設備的并行運行應滿足以下條件：發電設備電壓的有效值和波形必須是一樣的，兩個發電設備的電壓的相位應該是一樣的，兩個發電設備的頻率相同，兩個發電設備的相互作用相同。

頻率和電壓是電力系統運行的兩個重要質量指標，電力網的頻率和電壓的變化對負荷和機械設備的運行產生不利的影響，為了避免相互震動的影響，同一模式的兩個三相基調規定在總功率的20-100%范圍內，穩定并行，負荷穩定，流配率和無公害功率分配的差距必須在10%以上，調速器根據原動機的實際轉速和給定的轉速的差異，自動調整轉速柴油機，柴油機的旋轉速度n（或頻率f）和柴油機輸出P的關系是柴油機的調速特性，調節靜態速度的功能是調節節氣自動調節時機械設備的旋轉速度或頻率和輸出提供的功率所謂關系。所以調節速度對于柴油發電機的并行運行穩定性很重要，為了穩定柴油發電機的并行運行，需要將其放在功率分配和調頻上，調節速度的特性不同。電力網的負載變化時，可以自動的、穩定的分配（按比例分配），兩種功能同時進行穩定運行，但兩個曲線的傾斜率不同（調節率不同）的功率可以按比例平均分配沒有，調節器的調整率為3-5%，工力比例分配偏差不得超過各個額定功率的±10%，調速功能都沒有相同的特性，不能并行運行，兩者沒有差異，穩定的作業場所不存在。在電力網的變化中，整個功率變化都是由無差別特性的發電機負責（有功率分布不均勻）。

2? 問題分析及解決

2.1 準同期及同期并列法

準同機是正確的周期，準同步并行運行時，發電機組的電壓必須相同，頻率和位相必須相同，它可以通過設置在同步面板上的兩個電壓計、兩個頻率表、同步顯示等來監測。程序如下：

打開發電機的負荷開關，將電壓送入母線，其他機組處于預備狀態，打開同步開關，調整并聯發電機的旋轉速度，使同步旋轉速度（發電機和其他機器設備的頻率差在半周期以內）接近，調整并行發電機的電壓，接近其他發電機的電壓，當頻率和電壓相差無幾時，同步計量器的旋轉速度逐漸減慢，同步指示燈亮。當發電機連接時，并行單元的位相與其他單元的位相相同，同步計量的指針也相同，當并列單元與其他單元的位差最大時，同步表指向下面的中心位置，同步燈最亮，表針向時針旋轉時，并聯發電機的頻率高于其它機組，從而降低并聯發電機的旋轉速度。反之，表針向逆時針旋轉時，應提高并聯發電機的旋轉速度，表針隨著時針方向慢慢旋轉，當指針接近同步點時，應立即連接并聯電路斷路器，將兩個機構并聯起來做，經過并行程序后，切斷同步時鐘的開關和相應同步開關，當兩臺發電機空載時，可能會發生頻率差和電壓差，兩臺機器組的監視計量器（電流計，電力計量器，功率計量器）反映實際的功率，一是旋轉速度（頻率）不一致而引起的反攻，另一是電壓不均所引起的反攻。

2.2 發電機問題探究

2.2.1 頻率逆功

如果兩個設備的頻率不同，就會造成電壓電流功率的差異。這時一臺機器設備的旋轉調整速度，根據功率表的指示調整功率表的指示，將功率表指示調整為0，兩個涉筆組的電力指示為0，兩個機械組的旋轉速度（頻率）基本相同，但此時電流表上仍然有顯示，即電壓差逆向功。

2.2.2 電壓逆功

兩臺機組的電力指示為0，電流界仍有電流指示，可以調整一臺機組的電壓調整按鈕，調整時要注意電流表和功率的指示。過后，根據電力計量器的指示，將電力參數調整為0.5或以上，一般可調整為0.8左右，這是最好的狀態。

在實體工程運營過程中，柴油發電機、渦輪機機組等設備之間的關系比較密切。通常由于一個細部的變化，會影響整個系統的穩定運行，甚至還會影響系統運行的安全，從模型結構的角度來看，PID控制算法的應用對推進模式調節器的高效運行起著積極的作用。調節變量變化相關內容的原因是可以更直觀地顯示數據變量，轉速參數的變化，是指根據柴油引擎的運行狀況和外部負荷的變化而發生一定程度的變化。除此之外，部分參數控制可以通過控制給水量來保證系統的穩定運行，并在合理的范圍內維持柴油機的系統轉動速度，建立柴油發電機，并列運行模擬模型，并將相應的參數通過調整模擬實驗，可以知道柴油發電機械的靜態和動態穩定特性可以建立相應的發電站環境并實現，在高等數學中運用參數計算、運動學等相關物理數學理論，得出合理的結論。可獲得保持柴油發電設備并行運行穩定性，為今后實體工程的實際運營做好準備，積分、比例、微分的三個參數組成控制系統，以三者的計算特征為中心擴大控制原理，在典型模式下的PID控制系統是比較完整的線性控制系統，系統的整個系統是給定值和系統的實際輸出值要根據之間的差異進行調整和控制。

3? 結論

綜上所述，柴油發電機是一種非常備用的電力，在通信領域中起著重要的作用，對軍事領域的電力系統的穩定運行也有著重要的意義。柴油發電機是分領域，尤其是在軍事領域中經常使用的方法，但是在實際應用過程中，由于相互作用振動的影響，采取相應措施減少沖擊，最終需要柴油發展實現穩定工作，發揮最大優勢。

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