柴油發電機組并聯運行與綜合控制應對探討

摘要：柴油發電機在諸多領域均有良好的表現，其是我國通信網預備電力系統和軍事通信常用的預備電力。當下對電力供應質量提出更高的要求，應該選擇先進技術調節設備參數，提高柴油發電機運行的可靠性。本文首先介紹柴油發電機組并聯運行條件，隨后分析其存在的問題并提出解決方法，最后給出提高設備并聯運行穩定性的控制策略。

關鍵詞：柴油發電機組;并聯運行;問題;控制策略

石油供應關系到社會發展，也是人們能否進行日?；顒拥闹匾ぷ?。石油供應當下已經形成健全的體系，其在工業革命中得到發展，第一次工業革命石油供應由最初的壓縮式模式變更為機械噴射式，第二次工業革命石油供應領域應用增壓技術，可以更好的完成石油供應任務。第三次工業革命，隨著電子技術高速發展，石油領域選擇柴油機構電器控制技術，其也常被認為衡量世界柴油機構技術的標尺。在柴油機械設備控制方面，利用計算機調節柴油機引擎速度，提高設備運行的穩定性。為了提高供電質量和供電的經濟性，設備頻率、負載出現大范圍波動時，安排兩臺以上的柴油發電機，研究設備的聯用要求，關注電器供應系統運行的穩定性和安全性。調整系統運行穩定性時，針對機器組裝對數和負載變化情況進行控制，穩定設備電壓，由此提高電力系統供電質量。

一、運行基本條件

發電機并聯運行是指在一臺機械投入運行后啟動另一臺設備，保證兩臺設備處于相連的關系。在發電機械相連中應該關注一些細節，在前一臺設備電壓傳到母線后，啟動另一臺設。關閉發電機轉子必須同步，進行該操作可以規避有害的沖擊電流，防止此類電流損害機械內部結構。對轉子速度做出規定，轉子的實際轉速應該達到規定要求。發電設備并行運行需要滿足一定的要求，發電設備的波形和電壓有效值必須一致，同時兩個設備的相位、頻率也應該相同[1]。

在電力系統中電壓和頻率一般作為評價系統運行情況的質量指標，電力網電壓和頻率變化均會對發電設備運行造成不良的沖擊，為防止發電設備并行運行出現相互震動的問題，在同一模式下設備三相基調必須限制在總功率20%～100%的區間中。在該區域中，兩個發電設備可以穩定運行，同時達到穩定負荷的目的。無公害功率和流配率的分配也異常關鍵，應該保證兩者的分差超過10%。調整調速器時應該掌握設備運行情況，研究原動機給定轉速和實際轉速間的差異，按照柴油機調速特性進行控制（柴油機輸出P和旋轉速度n均為柴油機調速特性），實現柴油機轉速自動調節。調節速度與柴油機并行運行的穩定性關聯密切，在柴油發電機并行運行階段，應該關注設備調頻和功率分配。

研究柴油發電機并行運行時，如果電力網負載發生變化，此時可以實現穩定、自動分配的操作，兩種功能在運行中不會受到干擾。對于調節率不同的情況，可以按照一定的比例平均分配。調節器調整率應該控制在3%～5%，同時功率比例分配偏差控制工作也非常重要，應該將實際功率與額定功率的偏差控制在10%以內。如果調速功能不存在相同特征，沒有穩定的作業場，發電設備無法穩定并行運行。在此情況下，電力網功率變化不存在差別特性[2]。

二、問題分析與解決對策

（一）準同期和同期并列

在發電機準同步運行階段，應該保證發電設備電壓、位相、頻率相同，可以通過同步面板處兩個頻率表、電壓計等監測發電設備準同步并行運行情況。

啟動發電機，在打開負荷開關后將電壓送入母線，在其他機組處于預備狀態時打開同步開關，隨后可以控制設備的旋轉速度。對于待機設備應該進行科學的控制，保證包括發電機在內的各類設備，其頻率差不超過半周期。并行發電機旋轉速度和電壓的調節尤為重要，應該盡可能減少發電機與其他設備電壓的差值，還應該控制同步計量，減緩其旋轉速度，同步指示燈隨即亮起[3]。

當連接發電機后，并行單位與其他單元的位相一致，同步計量指針也處于同步的狀態。如果發現并列單元與其他單元不同步且存在較大位差，同步燈最亮，同步表和表針也發生變動，前者指向下方中間部位，后者朝順時針方向旋轉。并聯發電機與其他機組的頻率不同，前者偏高由此可以控制并聯發電機的旋轉速度。在表針朝逆時針方向轉動時，在前期應該提高并聯發電機轉速，在指針快到同步點快速連接并聯電路的斷路器。經過并聯程序切斷同步開關和時鐘開關。如果兩臺發電機處于空載狀態，其可能存在電壓差和頻率差。使用電力計量器、電流計、功率計量器等監視設備，可以掌握機器組電流、電壓等參數。電壓或旋轉速度不一致均會引發反攻。

（二）發電機頻率和電壓

（1）頻率逆功

并聯的兩個設備頻率存在差異，會導致電流電壓與功率也存在差異。使用功率表可以顯示一臺設備實際功率，將設備功率調0，此時兩個設備機械組旋轉速度較為趨同，但是電流表并不為0，出現此種情況稱為電壓差逆向功。

（2）電壓逆功

在兩臺機組電力指示為0時，電流計并不為0，可以通過調整并聯設備，只需要調整其中一臺機組的電壓，轉動電壓按鈕即可。在整個過程中需要關注機組功率和電流表指示。為了讓機組處于最佳狀態，按照電力計量器指示，調整電力參數，將其調整到0.5以上，確保機組并聯運行處于穩定狀態。

三、提高并聯運行穩定性的控制策略

在工程運行中，渦輪機機組、柴油發電機等設備間的關聯異常密切。在設備運行中一個細微的變動均可能影響系統運行狀況，降低系統運行的穩定性。從模型結構層面分析，模式調節器關系到設備運行情況。另外，PID對模式調節器穩定運行有極大的作用。調節變量發生變化，轉速參數也會出現變化。結合外部負荷與柴油引擎運行情況，出現一定的變化[4]。

在系統維穩方面，可以調節部分參數控制給水量，在一定范圍中控制柴油機系統的轉動速度。在建立關于柴油機的并列運行模型，在模擬實驗中輸入發電機參數，可以構建關于發電機站的環境，從中研究發電機械動態穩定特性和靜態穩定特性。研究并列運行模型需要使用數學工具，在參數計算的過程中借用物理理論，最終得到結論。按照結論進行針對性控制，可以讓柴油發電設備維持穩定、可靠的運行狀態。在參數計算中，利用由比例、積分、微分構成的控制體系，將其計算特征作為原理，應用在模型分析中。比較眾多控制并列運行的控制體系，發現基于PID算法的控制模式擁有健全的線性控制系統，在該系統下調整系統輸出值和給定值，提高系統參數控制能力，提高柴油發電機并列運行的穩定性。

結語：

綜上所述，柴油發電機在我國多個領域均有不小的作用，可以完成發電的任務。應該針對柴油發電機進行針對性控制，提高電力系統運行的可靠性和穩定性。柴油發電機在實際應用中，會受到設備相互作用的干擾，對自身運行造成一定的沖擊，為了解決相關問題應該在物理原理下，使用數學計算工具。借助由比例、積分、微分構成的控制體系，調整系統給定值和輸出值的差值，選擇有效的手段縮短兩者差值，確保柴油發電機穩定、安全的運行。

參考文獻：

[1]張翠霞.柴油發電機組并聯運行典型故障及原因分析[J].中國修船，2020，199（01）：10-13.

[2]王新.柴油發電機組控制系統諧波干擾控制方法研究[J].科技視界，2020，298（04）：199-200.

[3]李帥帥，狄樂蒙，徐剛強，等.基于CAN總線的柴油發電機組并機控制系統解決方案[J].曲阜師范大學學報（自然科學版），2020，175（01）：88-92.

[4]陳傳勇.柴油發電機組并聯運行分析與綜合控制的研究[J].內燃機與配件，2020，308（08）：95-96.

作者簡介：王陽（1987/02/18-）男，蒙古族，籍貫遼寧省撫順市望花區，本科學歷，中級工程師，研究方向—柴油發電機，泵，空壓機，分油機，電控系統和機械系統