柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹

發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)

對發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和有功功率、電壓和無功功率以及各種操作和保護(hù)裝置的自動(dòng)控制。發(fā)電機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把汽輪機(jī)或者水輪機(jī)等原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，再經(jīng)輸配電網(wǎng)絡(luò)送給

用戶。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組大多數(shù)是并聯(lián)運(yùn)行的，不僅要求機(jī)組本身性能好、運(yùn)行可靠，而且還要求在各機(jī)組間合理地分配電網(wǎng)中的有功和無功負(fù)荷，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

這些要求集中地反映在發(fā)電機(jī)組調(diào)速和調(diào)壓兩個(gè)子系統(tǒng)中。

有功功率控制系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)有功功率的調(diào)節(jié)主要取決于原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)（見汽輪機(jī)控制系統(tǒng)）。為了保證發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，調(diào)速特性應(yīng)是下垂的有差特性，調(diào)差系數(shù)一般為2～

6%，調(diào)速特性的離散度（實(shí)際的調(diào)速特性和線性特性之差）應(yīng)盡可能小，并能根據(jù)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要通過改變調(diào)速系統(tǒng)的給定值（轉(zhuǎn)速或者功率）轉(zhuǎn)移或者承擔(dān)電網(wǎng)所分配給的功率。

調(diào)壓（無功功率）系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)組無功功率的調(diào)節(jié)主要取決于發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓系統(tǒng)。調(diào)節(jié)調(diào)壓系統(tǒng)的電壓給定值就可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)承擔(dān)電網(wǎng)中無功功率的大小。這也是維持電網(wǎng)電壓恒定的主要措施。調(diào)壓是通過調(diào)節(jié)發(fā)

電機(jī)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)的。為了保證并聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，調(diào)壓特性也應(yīng)該是下垂的有差特性，調(diào)差系數(shù)不大于2～5%，調(diào)壓特性的離散度也要盡可能小。為了克服短期的故障失壓，

調(diào)壓系統(tǒng)還應(yīng)該有足夠大的強(qiáng)勵(lì)能力和響應(yīng)速度。為此，人們用反饋控制和復(fù)合控制原理來設(shè)計(jì)調(diào)壓器。單發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的小電站曾經(jīng)用擾動(dòng)調(diào)節(jié)原理來設(shè)計(jì)它的調(diào)壓器，但由于它的調(diào)壓特

性離散度大，沒有特殊措施配合不能并聯(lián)運(yùn)行，現(xiàn)在已很少用這種原理來設(shè)計(jì)調(diào)壓器。

早期的調(diào)壓器曾經(jīng)廣泛應(yīng)用按負(fù)反饋控制原理設(shè)計(jì)的碳阻調(diào)節(jié)器。它的響應(yīng)速度慢、調(diào)節(jié)死區(qū)大，很快被以磁放大器為主要組件的復(fù)合控制原理所代替。但是，磁性元件電磁慣性大，用它組

成的調(diào)壓系統(tǒng)，其靜態(tài)調(diào)壓精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性之間的矛盾難于得到根本解決。20世紀(jì)70年代以后出現(xiàn)的大功率半導(dǎo)體器件，具有很大的功率放大倍數(shù)和極小的電磁慣性。采用這種器件的調(diào)

壓系統(tǒng)靜態(tài)精度高、離散度小，動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)好，能大大地提高調(diào)壓系統(tǒng)的性能，已得到廣泛的應(yīng)用。隨著單機(jī)容量和并聯(lián)電網(wǎng)容量的擴(kuò)大，采用快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)器之后，電網(wǎng)的阻尼作用減弱

，只用電壓負(fù)反饋、電流正反饋的復(fù)合調(diào)節(jié)原理設(shè)計(jì)的調(diào)壓系統(tǒng)不能完全滿足穩(wěn)定性的要求。70年代以后，在原有的調(diào)壓系統(tǒng)中增加了轉(zhuǎn)速、頻率、發(fā)電機(jī)電磁功率等物理量作為內(nèi)反饋，

稱為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，簡稱PSS。它能提高調(diào)壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，已獲得廣泛應(yīng)用。同時(shí)期人們又開始研究全狀態(tài)反饋的勵(lì)磁控制系統(tǒng)。

自動(dòng)操作和保護(hù)裝置

根據(jù)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行操作程序，為在故障狀態(tài)下保證發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的安全，還需要配備相應(yīng)的自動(dòng)操作和保護(hù)裝置。大中型發(fā)電機(jī)組采用自動(dòng)同步裝置(準(zhǔn)同步或自同步)來保證機(jī)組在正

常或緊急狀態(tài)下能迅速起動(dòng)并投入電網(wǎng)運(yùn)行。水輪發(fā)電機(jī)組有時(shí)需要工作在調(diào)相運(yùn)行狀態(tài)或抽水蓄能的水泵狀態(tài)，有時(shí)又要工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，因此機(jī)組應(yīng)該有相應(yīng)的控制裝置，以保證這些

運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)切換。在故障狀態(tài)下，應(yīng)能迅速地從并聯(lián)電網(wǎng)中解列出來，甚至必要時(shí)停機(jī)。通常還設(shè)有發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障（定子和轉(zhuǎn)子繞組短路、斷線或接地等）和外部故障（電網(wǎng)短路、過

電壓等）的保護(hù)裝置等。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于過負(fù)荷、過電壓、低頻率、低勵(lì)磁或失勵(lì)磁等異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，還應(yīng)該有相應(yīng)的保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號，或自動(dòng)采取相應(yīng)措施以消除異常狀態(tài)。上述要

求往往用繼電邏輯線路來實(shí)現(xiàn)，統(tǒng)稱繼電保護(hù)裝置。隨著固體電路的發(fā)展，快速、靈敏和功能完善的電子邏輯保護(hù)裝置獲得應(yīng)用。現(xiàn)在人們正在研究應(yīng)用微處理機(jī)來實(shí)現(xiàn)上述各種要求。

柴油發(fā)電機(jī)組電子調(diào)速器原理

電子調(diào)速器是柴油發(fā)電機(jī)組上廣泛使用的自動(dòng)調(diào)速部件。簡單來講就是一個(gè)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制裝置它的任務(wù)就是使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的速度，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的速度保持在預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速而

不受負(fù)載變化的影響，其核心部件是一個(gè)可控硅調(diào)壓電路，通過改變可控硅導(dǎo)通角大小，控制輸出電壓高低。

具體來說就是用轉(zhuǎn)速調(diào)整電位器設(shè)定需要的轉(zhuǎn)速，測速傳感器通過飛輪上的齒圈測量出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值，并送至控制器，在控制器中實(shí)際值與設(shè)定值相比較，其比較的差值經(jīng)控制線路的整

理、放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器輸出軸，通過調(diào)節(jié)連桿拉動(dòng)噴油泵齒桿，進(jìn)行供油量的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到保持此設(shè)定轉(zhuǎn)速的目的。

這種電子調(diào)速器還可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)使用場合的需要選擇不均勻度的大小。當(dāng)進(jìn)行無差調(diào)速時(shí)，電子控制系統(tǒng)會(huì)將負(fù)荷變化而引起的設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的差值消除，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持原設(shè)定的

轉(zhuǎn)速。根據(jù)機(jī)組需要，也可調(diào)節(jié)不均勻度電位器，以使調(diào)速系統(tǒng)獲得滿意的靜態(tài)調(diào)速率。

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