柴油发电机组自动控制系统介绍

时间: 2021-09-09 来源：康明斯发电机|康明斯发电机组--新利在线

发电机组自动控制系统

对发电机的转速和有功功率、电压和无功功率以及各种操作和保护装置的自动控制。发电机是一种能量转换装置，它把汽轮机或者水轮机等原动机的机械能转换成电能，再经输配电网络送给
用户。在现代电力系统中，发电机组大多数是并联运行的，不仅要求机组本身性能好、运行可靠，而且还要求在各机组间合理地分配电网中的有功和无功负荷，以实现整个电网的经济运行。
这些要求集中地反映在发电机组调速和调压两个子系统中。

有功功率控制系统发电机有功功率的调节主要取决于原动机的调速系统（见汽轮机控制系统）。为了保证发电机组并联运行的稳定性，调速特性应是下垂的有差特性，调差系数一般为2～
6%，调速特性的离散度（实际的调速特性和线性特性之差）应尽可能小，并能根据电网经济运行的需要通过改变调速系统的给定值（转速或者功率）转移或者承担电网所分配给的功率。

调压（无功功率）系统　

发电机组无功功率的调节主要取决于发电机组的调压系统。调节调压系统的电压给定值就可调节发电机承担电网中无功功率的大小。这也是维持电网电压恒定的主要措施。调压是通过调节发
电机励磁绕组的励磁电流来实现的。为了保证并联电网的稳定性，调压特性也应该是下垂的有差特性，调差系数不大于2～5%，调压特性的离散度也要尽可能小。为了克服短期的故障失压，
调压系统还应该有足够大的强励能力和响应速度。为此，人们用反馈控制和复合控制原理来设计调压器。单发电机组运行的小电站曾经用扰动调节原理来设计它的调压器，但由于它的调压特
性离散度大，没有特殊措施配合不能并联运行，现在已很少用这种原理来设计调压器。

早期的调压器曾经广泛应用按负反馈控制原理设计的碳阻调节器。它的响应速度慢、调节死区大，很快被以磁放大器为主要组件的复合控制原理所代替。但是，磁性元件电磁惯性大，用它组
成的调压系统，其静态调压精度和动态稳定性之间的矛盾难于得到根本解决。20世纪70年代以后出现的大功率半导体器件，具有很大的功率放大倍数和极小的电磁惯性。采用这种器件的调
压系统静态精度高、离散度小，动态品质指标好，能大大地提高调压系统的性能，已得到广泛的应用。随着单机容量和并联电网容量的扩大，采用快速励磁调节器之后，电网的阻尼作用减弱
，只用电压负反馈、电流正反馈的复合调节原理设计的调压系统不能完全满足稳定性的要求。70年代以后，在原有的调压系统中增加了转速、频率、发电机电磁功率等物理量作为内反馈，
称为电力系统稳定器，简称PSS。它能提高调压系统的稳定性，已获得广泛应用。同时期人们又开始研究全状态反馈的励磁控制系统。

自动操作和保护装置　

根据发电机组运行操作程序，为在故障状态下保证发电机和电力系统的安全，还需要配备相应的自动操作和保护装置。大中型发电机组采用自动同步装置(准同步或自同步)来保证机组在正
常或紧急状态下能迅速起动并投入电网运行。水轮发电机组有时需要工作在调相运行状态或抽水蓄能的水泵状态，有时又要工作在发电机状态，因此机组应该有相应的控制装置，以保证这些
运行状态的自动切换。在故障状态下，应能迅速地从并联电网中解列出来，甚至必要时停机。通常还设有发电机内部故障（定子和转子绕组短路、断线或接地等）和外部故障（电网短路、过
电压等）的保护装置等。当发电机处于过负荷、过电压、低频率、低励磁或失励磁等异常运行状态时，还应该有相应的保护装置发出报警信号，或自动采取相应措施以消除异常状态。上述要
求往往用继电逻辑线路来实现，统称继电保护装置。随着固体电路的发展，快速、灵敏和功能完善的电子逻辑保护装置获得应用。现在人们正在研究应用微处理机来实现上述各种要求。

柴油发电机组电子调速器原理

电子调速器是柴油发电机组上广泛使用的自动调速部件。简单来讲就是一个控制发电机转速的控制装置它的任务就是使发动机的转速保持在恒定的速度，让发动机的速度保持在预设的转速而
不受负载变化的影响，其核心部件是一个可控硅调压电路，通过改变可控硅导通角大小，控制输出电压高低。

具体来说就是用转速调整电位器设定需要的转速，测速传感器通过飞轮上的齿圈测量出发动机转速实际值，并送至控制器，在控制器中实际值与设定值相比较，其比较的差值经控制线路的整
理、放大，驱动执行器输出轴，通过调节连杆拉动喷油泵齿杆，进行供油量的调节，从而达到保持此设定转速的目的。

这种电子调速器还可根据发动机使用场合的需要选择不均匀度的大小。当进行无差调速时，电子控制系统会将负荷变化而引起的设定转速与实际转速之间的差值消除，使发动机保持原设定的
转速。根据机组需要，也可调节不均匀度电位器，以使调速系统获得满意的静态调速率。

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