柴油發電機黑啟動與PLC控制系統
發布時間：2023-09-14 點擊：252
柴油發電機黑啟動與plc控制系統
plc的柴油發電機組智能控制系統，包括plc控制模塊以及與plc控制模塊通信連接的溫度采集模塊、壓力采集模塊、轉速采集模塊、輸入模塊、輸油管電磁閥、噴油器驅動模塊、并網斷路器以及散熱器驅動模塊；康明斯公司將電子控制技術應用到柴油發電機組控制技術中，使柴油機按要求運行，輸出穩定的動力供給發電機，從而使發電機產生的電能達到穩定，實現了柴油發電機組的智能控制，不僅減輕了人員的勞動強度也提高了勞動效率。
一、黑啟動應用的控制邏輯和一次系統圖
在黑啟動應用中，考慮到柴油發電機組承擔的負載主要為電廠的循環水泵、風機或者潤滑油泵等電機類負載，其啟動沖擊較大，同時啟動的概率大，即同時使用系數高，一般要求采用單臺發電機組進行供電或者采用足夠容量的一主一備的冗余方式配置，在優化啟動順序和做好負載匹配前提下，也可以采用并機方式進行，以節省應急發電機組配置成本。下面以采用兼具一主一備冗余功能的兩臺發電機組并機方式為例進行介紹，如果是采用單臺發電機組，則取消并機或雙冗余功能即可。
寧夏某集團供熱站項目工程為黑啟動成套系統，該工程包括兩臺黑啟動容量為2000kw的交流10kv柴油發電機組、以及配套發電機組高壓配電系統。
黑啟動一次系統如圖1所示。當發電機組停運，控制方式選擇開關處于遠方位置并接到啟動信號，該啟動信號可為干接點信號或保安段母線電壓信號，根據母線電壓進行市電故障確認后，發電機組能自動啟動，并加速到額定轉速。當電壓上升至空載額定電壓值時，發出準備帶載信號，控制器根據保安母線電壓自動選擇同期合閘或無壓合閘，并向配電段柴油發電機組斷路器發出合閘命令。因為柴油發電機組是多臺并列運行，發電機組間需要通過can通信線進行連接，可確保多臺發電機組同時接收到市電故障信號。發電機組控制系統具備多臺發電機組并列運行負載分配功能，協調多臺發電機組的運行，且不會因為其中一臺發電機組故障影響到其他多臺發電機組的協調運行。
圖1 柴油發電機黑啟動一次系統圖
發電機組具有應急供電能力，對發電機組控制系統中故障報警信號和運行故障信號進行設置，如發電機組冷卻水溫度、機油壓力、頻率、電壓等參數進行設置，屏蔽一般故障停機和輕故障停機功能，確保發電機組接收到市電故障信號后控制系統能立即自動啟動發電機組。
在試驗模式下，發電機組可就地啟動，多臺發電機組并列運行完成后，通過檢測保安母線電壓與保安段進行同期并網，達到同期要求后合閘匯流斷路器，負載部分轉移至發電機組側，油機與市電共同帶載。試驗完成后，斷路器分閘，發電機組冷卻停機。
二、柴油發電機組的控制系統
應用于保安電源系統的柴油發電機組不但要求柴油發電機組具有自動化的功能，還要求與主電系統并列運行，故康明斯電力技術有限公司的（簡稱康明斯電力）柴油發電機組的控制系統采用pcc3.3智能并機控制屏。
1．保安電源供電主回路的plc控制系統
主回路控制系統的配置，根據控制系統的要求，該系統采用康明斯公司的s7-200的plc主模塊和擴展模塊。s7系列的plc為單片式結構。其功能強大，組合靈活，可與模塊式plc媲美。s7系列plc的基本單元有cpu、i／0接口電路、存儲器及標準電源；plc內部有一個16位的cpu和一個專用邏輯處理器，執行響應速度快。
其主要性能指標：繼電器輸出類型，輸入點數32，輸出點數32，最大擴展塊i／0點數32。輸入繼電器：dc輸入，dc24v、7ma、光隔離。輸出繼電器：ac 250v、dc 30v、2a。存儲容量：可以存儲程序8k。配以相應的輸出繼電器，即可完成保安供電系統主回路的控制。
s7-200內部由程序、中斷程序及若干子程序組成，完成系統的初始化，對有關電量進行采集和數據處理，實現自動合閘、自動分閘、數據通信和保護功能。
圖2 柴油發電機plc控制系統
2．配置實例
（1）非冗余項目plc配置
1）plc模塊 cpu 241/160、dc 24v。
2）plc擴展模塊16i/160、dc 24v（根據項目需要進行配置）。
3）注意擴展模塊最多可擴展7個。
（2）冗余熱備項目plc 配置
1）plc模塊6es7 313cpu模塊2塊。
2）plc附件6es7 153模塊1塊。
3）冗余組合（包括2塊冗余模塊和1塊底座）一套。
4）plc附件6es7 953存儲卡64k一塊。
輸入擴展模塊和輸出擴展模塊根據項目需要配置。
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一、黑啟動應用的控制邏輯和一次系統圖
在黑啟動應用中，考慮到柴油發電機組承擔的負載主要為電廠的循環水泵、風機或者潤滑油泵等電機類負載，其啟動沖擊較大，同時啟動的概率大，即同時使用系數高，一般要求采用單臺發電機組進行供電或者采用足夠容量的一主一備的冗余方式配置，在優化啟動順序和做好負載匹配前提下，也可以采用并機方式進行，以節省應急發電機組配置成本。下面以采用兼具一主一備冗余功能的兩臺發電機組并機方式為例進行介紹，如果是采用單臺發電機組，則取消并機或雙冗余功能即可。
寧夏某集團供熱站項目工程為黑啟動成套系統，該工程包括兩臺黑啟動容量為2000kw的交流10kv柴油發電機組、以及配套發電機組高壓配電系統。
黑啟動一次系統如圖1所示。當發電機組停運，控制方式選擇開關處于遠方位置并接到啟動信號，該啟動信號可為干接點信號或保安段母線電壓信號，根據母線電壓進行市電故障確認后，發電機組能自動啟動，并加速到額定轉速。當電壓上升至空載額定電壓值時，發出準備帶載信號，控制器根據保安母線電壓自動選擇同期合閘或無壓合閘，并向配電段柴油發電機組斷路器發出合閘命令。因為柴油發電機組是多臺并列運行，發電機組間需要通過can通信線進行連接，可確保多臺發電機組同時接收到市電故障信號。發電機組控制系統具備多臺發電機組并列運行負載分配功能，協調多臺發電機組的運行，且不會因為其中一臺發電機組故障影響到其他多臺發電機組的協調運行。
圖1 柴油發電機黑啟動一次系統圖
發電機組具有應急供電能力，對發電機組控制系統中故障報警信號和運行故障信號進行設置，如發電機組冷卻水溫度、機油壓力、頻率、電壓等參數進行設置，屏蔽一般故障停機和輕故障停機功能，確保發電機組接收到市電故障信號后控制系統能立即自動啟動發電機組。
在試驗模式下，發電機組可就地啟動，多臺發電機組并列運行完成后，通過檢測保安母線電壓與保安段進行同期并網，達到同期要求后合閘匯流斷路器，負載部分轉移至發電機組側，油機與市電共同帶載。試驗完成后，斷路器分閘，發電機組冷卻停機。
二、柴油發電機組的控制系統
應用于保安電源系統的柴油發電機組不但要求柴油發電機組具有自動化的功能，還要求與主電系統并列運行，故康明斯電力技術有限公司的（簡稱康明斯電力）柴油發電機組的控制系統采用pcc3.3智能并機控制屏。
1．保安電源供電主回路的plc控制系統
主回路控制系統的配置，根據控制系統的要求，該系統采用康明斯公司的s7-200的plc主模塊和擴展模塊。s7系列的plc為單片式結構。其功能強大，組合靈活，可與模塊式plc媲美。s7系列plc的基本單元有cpu、i／0接口電路、存儲器及標準電源；plc內部有一個16位的cpu和一個專用邏輯處理器，執行響應速度快。
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s7-200內部由程序、中斷程序及若干子程序組成，完成系統的初始化，對有關電量進行采集和數據處理，實現自動合閘、自動分閘、數據通信和保護功能。
圖2 柴油發電機plc控制系統
2．配置實例
（1）非冗余項目plc配置
1）plc模塊 cpu 241/160、dc 24v。
2）plc擴展模塊16i/160、dc 24v（根據項目需要進行配置）。
3）注意擴展模塊最多可擴展7個。
（2）冗余熱備項目plc 配置
1）plc模塊6es7 313cpu模塊2塊。
2）plc附件6es7 153模塊1塊。
3）冗余組合（包括2塊冗余模塊和1塊底座）一套。
4）plc附件6es7 953存儲卡64k一塊。
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