柴油发电机黑启动与PLC控制系统
发布时间：2023-09-14 点击：260
柴油发电机黑启动与plc控制系统
plc的柴油发电机组智能控制系统，包括plc控制模块以及与plc控制模块通信连接的温度采集模块、压力采集模块、转速采集模块、输入模块、输油管电磁阀、喷油器驱动模块、并网断路器以及散热器驱动模块；康明斯公司将电子控制技术应用到柴油发电机组控制技术中，使柴油机按要求运行，输出稳定的动力供给发电机，从而使发电机产生的电能达到稳定，实现了柴油发电机组的智能控制，不仅减轻了人员的劳动强度也提高了劳动效率。
一、黑启动应用的控制逻辑和一次系统图
在黑启动应用中，考虑到柴油发电机组承担的负载主要为电厂的循环水泵、风机或者润滑油泵等电机类负载，其启动冲击较大，同时启动的概率大，即同时使用系数高，一般要求采用单台发电机组进行供电或者采用足够容量的一主一备的冗余方式配置，在优化启动顺序和做好负载匹配前提下，也可以采用并机方式进行，以节省应急发电机组配置成本。下面以采用兼具一主一备冗余功能的两台发电机组并机方式为例进行介绍，如果是采用单台发电机组，则取消并机或双冗余功能即可。
宁夏某集团供热站项目工程为黑启动成套系统，该工程包括两台黑启动容量为2000kw的交流10kv柴油发电机组、以及配套发电机组高压配电系统。
黑启动一次系统如图1所示。当发电机组停运，控制方式选择开关处于远方位置并接到启动信号，该启动信号可为干接点信号或保安段母线电压信号，根据母线电压进行市电故障确认后，发电机组能自动启动，并加速到额定转速。当电压上升至空载额定电压值时，发出准备带载信号，控制器根据保安母线电压自动选择同期合闸或无压合闸，并向配电段柴油发电机组断路器发出合闸命令。因为柴油发电机组是多台并列运行，发电机组间需要通过can通信线进行连接，可确保多台发电机组同时接收到市电故障信号。发电机组控制系统具备多台发电机组并列运行负载分配功能，协调多台发电机组的运行，且不会因为其中一台发电机组故障影响到其他多台发电机组的协调运行。
图1 柴油发电机黑启动一次系统图
发电机组具有应急供电能力，对发电机组控制系统中故障报警信号和运行故障信号进行设置，如发电机组冷却水温度、机油压力、频率、电压等参数进行设置，屏蔽一般故障停机和轻故障停机功能，确保发电机组接收到市电故障信号后控制系统能立即自动启动发电机组。
在试验模式下，发电机组可就地启动，多台发电机组并列运行完成后，通过检测保安母线电压与保安段进行同期并网，达到同期要求后合闸汇流断路器，负载部分转移至发电机组侧，油机与市电共同带载。试验完成后，断路器分闸，发电机组冷却停机。
二、柴油发电机组的控制系统
应用于保安电源系统的柴油发电机组不但要求柴油发电机组具有自动化的功能，还要求与主电系统并列运行，故康明斯电力技术有限公司的（简称康明斯电力）柴油发电机组的控制系统采用pcc3.3智能并机控制屏。
1．保安电源供电主回路的plc控制系统
主回路控制系统的配置，根据控制系统的要求，该系统采用康明斯公司的s7-200的plc主模块和扩展模块。s7系列的plc为单片式结构。其功能强大，组合灵活，可与模块式plc媲美。s7系列plc的基本单元有cpu、i／0接口电路、存储器及标准电源；plc内部有一个16位的cpu和一个专用逻辑处理器，执行响应速度快。
其主要性能指标：继电器输出类型，输入点数32，输出点数32，最大扩展块i／0点数32。输入继电器：dc输入，dc24v、7ma、光隔离。输出继电器：ac 250v、dc 30v、2a。存储容量：可以存储程序8k。配以相应的输出继电器，即可完成保安供电系统主回路的控制。
s7-200内部由程序、中断程序及若干子程序组成，完成系统的初始化，对有关电量进行采集和数据处理，实现自动合闸、自动分闸、数据通信和保护功能。
图2 柴油发电机plc控制系统
2．配置实例
（1）非冗余项目plc配置
1）plc模块 cpu 241/160、dc 24v。
2）plc扩展模块16i/160、dc 24v（根据项目需要进行配置）。
3）注意扩展模块最多可扩展7个。
（2）冗余热备项目plc 配置
1）plc模块6es7 313cpu模块2块。
2）plc附件6es7 153模块1块。
3）冗余组合（包括2块冗余模块和1块底座）一套。
4）plc附件6es7 953存储卡64k一块。
输入扩展模块和输出扩展模块根据项目需要配置。
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一、黑启动应用的控制逻辑和一次系统图
在黑启动应用中，考虑到柴油发电机组承担的负载主要为电厂的循环水泵、风机或者润滑油泵等电机类负载，其启动冲击较大，同时启动的概率大，即同时使用系数高，一般要求采用单台发电机组进行供电或者采用足够容量的一主一备的冗余方式配置，在优化启动顺序和做好负载匹配前提下，也可以采用并机方式进行，以节省应急发电机组配置成本。下面以采用兼具一主一备冗余功能的两台发电机组并机方式为例进行介绍，如果是采用单台发电机组，则取消并机或双冗余功能即可。
宁夏某集团供热站项目工程为黑启动成套系统，该工程包括两台黑启动容量为2000kw的交流10kv柴油发电机组、以及配套发电机组高压配电系统。
黑启动一次系统如图1所示。当发电机组停运，控制方式选择开关处于远方位置并接到启动信号，该启动信号可为干接点信号或保安段母线电压信号，根据母线电压进行市电故障确认后，发电机组能自动启动，并加速到额定转速。当电压上升至空载额定电压值时，发出准备带载信号，控制器根据保安母线电压自动选择同期合闸或无压合闸，并向配电段柴油发电机组断路器发出合闸命令。因为柴油发电机组是多台并列运行，发电机组间需要通过can通信线进行连接，可确保多台发电机组同时接收到市电故障信号。发电机组控制系统具备多台发电机组并列运行负载分配功能，协调多台发电机组的运行，且不会因为其中一台发电机组故障影响到其他多台发电机组的协调运行。
图1 柴油发电机黑启动一次系统图
发电机组具有应急供电能力，对发电机组控制系统中故障报警信号和运行故障信号进行设置，如发电机组冷却水温度、机油压力、频率、电压等参数进行设置，屏蔽一般故障停机和轻故障停机功能，确保发电机组接收到市电故障信号后控制系统能立即自动启动发电机组。
在试验模式下，发电机组可就地启动，多台发电机组并列运行完成后，通过检测保安母线电压与保安段进行同期并网，达到同期要求后合闸汇流断路器，负载部分转移至发电机组侧，油机与市电共同带载。试验完成后，断路器分闸，发电机组冷却停机。
二、柴油发电机组的控制系统
应用于保安电源系统的柴油发电机组不但要求柴油发电机组具有自动化的功能，还要求与主电系统并列运行，故康明斯电力技术有限公司的（简称康明斯电力）柴油发电机组的控制系统采用pcc3.3智能并机控制屏。
1．保安电源供电主回路的plc控制系统
主回路控制系统的配置，根据控制系统的要求，该系统采用康明斯公司的s7-200的plc主模块和扩展模块。s7系列的plc为单片式结构。其功能强大，组合灵活，可与模块式plc媲美。s7系列plc的基本单元有cpu、i／0接口电路、存储器及标准电源；plc内部有一个16位的cpu和一个专用逻辑处理器，执行响应速度快。
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s7-200内部由程序、中断程序及若干子程序组成，完成系统的初始化，对有关电量进行采集和数据处理，实现自动合闸、自动分闸、数据通信和保护功能。
图2 柴油发电机plc控制系统
2．配置实例
（1）非冗余项目plc配置
1）plc模块 cpu 241/160、dc 24v。
2）plc扩展模块16i/160、dc 24v（根据项目需要进行配置）。
3）注意扩展模块最多可扩展7个。
（2）冗余热备项目plc 配置
1）plc模块6es7 313cpu模块2块。
2）plc附件6es7 153模块1块。
3）冗余组合（包括2块冗余模块和1块底座）一套。
4）plc附件6es7 953存储卡64k一块。
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