國(guó)內(nèi)外柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制技術(shù)的現(xiàn)狀如何 一、引言 用今天的眼光看，柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的水平，國(guó)內(nèi)國(guó)外已經(jīng)不存在很大的差別，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)從事柴油發(fā)電機(jī)組控制的科研人員多年不懈地努力，我們今天終于可以挺直腰桿，自豪地講，我們己經(jīng)看到了世界先進(jìn)水平，我們正在追趕世界先進(jìn)水平， 我們將要趕上世界先進(jìn)水平。那么，我們?cè)谀男┓矫孀龀隽诉M(jìn)步?在那些領(lǐng)域還存在不足呢?回顧國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的成長(zhǎng)經(jīng)歷，分析中國(guó)電信的發(fā)展對(duì)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的推動(dòng)，比較國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的差距，緊跟國(guó)際自動(dòng)化控制先進(jìn)模式的步伐;我們沿著這條主線做一淺析，希望能能起到拋磚引玉的作用，對(duì)業(yè)內(nèi)同行帶來(lái)一定的啟發(fā)。 二、回顧發(fā)展歷程，分析國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制現(xiàn)狀 回顧國(guó)內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的發(fā)展，大概可以劃分為四個(gè)階段: 1、以時(shí)間繼電器和中間繼電器為主構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這種模式當(dāng)時(shí)在同行業(yè)中非常普遍，而且也以相當(dāng)?shù)呐客断蚴袌?chǎng)，突出的弱點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)調(diào)試?yán)щy、可靠性差，終沒(méi)有得到用戶的認(rèn)可。 2、用分離電子元器件組成延時(shí)電路和邏輯判斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化系統(tǒng)，這種模式相對(duì)于 種模式，有了很大的進(jìn)步， 如果精心設(shè)計(jì)，提高工藝水平，應(yīng)該能取得很好的效果。但是，在那個(gè)企業(yè)大而全的年代，每個(gè)企業(yè)各自為戰(zhàn)，造成批量小、工藝落后、質(zhì)量無(wú)法保證，所以這個(gè)階段延續(xù)時(shí)間也較短。 3、隨著改革開(kāi)放，國(guó)外各種新鮮器件紛紛出現(xiàn)在國(guó)人面前，PLC(可編程序控制器)以性能穩(wěn)定、方便靈活的優(yōu)勢(shì)迅速成為機(jī)組自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主力，時(shí)至今日仍有企業(yè)在應(yīng)用。這種模式的優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于前兩種較為明顯，但也逐步顯露出一些缺陷，如:外圍電路復(fù)雜，需配置轉(zhuǎn)速、電壓等判斷電路及供電電源、端口擴(kuò)展繼電器等器件;造價(jià)相對(duì)較高(帶AD轉(zhuǎn)換的PLC動(dòng)輒上萬(wàn)元)。PLC是很可靠的，但它畢竟不是專(zhuān)門(mén)為我們這個(gè)行業(yè)而設(shè)計(jì)的，所以以 PLC為核心構(gòu)成的柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)注定是一個(gè)匆匆的過(guò)客，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展很快失去了優(yōu)勢(shì)。 4、控制系統(tǒng)功能模塊化思路的出現(xiàn)，徹底解決了困擾發(fā)電機(jī)組控制領(lǐng)域的難題，這即是以專(zhuān)用控制器為核心構(gòu)成的自動(dòng)化系統(tǒng)，這些專(zhuān)用控制器為發(fā)電機(jī)組量身打造，集多種功能于一身，甩掉了復(fù)雜的外圍電路，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)一下子變得簡(jiǎn)單了。 這些專(zhuān)用控制器大多采用了先進(jìn)的微處理器及控制技術(shù)，可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力較PLC大大提高，同時(shí)，很多參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況而設(shè)定，使用起來(lái)非常靈活。 目前，我們已經(jīng)處在第四個(gè)階段十余年了，這種模式的生命力，隨著技術(shù)的發(fā)展顯示了越來(lái)越強(qiáng)大的生命力，可以說(shuō)這種控制系統(tǒng)功能模塊化就是柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀。

發(fā)電機(jī)多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加，大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來(lái)越重要。人們對(duì)發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來(lái)越高。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行對(duì)保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大，比如定子繞組過(guò)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步，發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行，非全相運(yùn)行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。本文針對(duì)大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究，采用對(duì)稱(chēng)分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。同時(shí)，就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運(yùn)行故障時(shí)的一些處理方法： 1、低勵(lì)磁或失磁對(duì)于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵(lì)磁機(jī)時(shí)，應(yīng)在滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)同時(shí)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁；對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時(shí)間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁。 2、定子過(guò)電流或過(guò)負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵(lì)磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時(shí)限和反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對(duì)于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力，是指將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是指首先關(guān)閉主汽門(mén)，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。 4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對(duì)于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，或減少該失步電機(jī)的有功出力，進(jìn)而將其牽入同步。動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運(yùn)行保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運(yùn)行故障，大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過(guò)程中，正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則，嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整，完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。所以在下面的章節(jié)中我將重點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。 非全相運(yùn)行時(shí)，由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運(yùn)行時(shí)的故障特征是不同的，所以對(duì)非全相運(yùn)行進(jìn)行合理有效的分類(lèi)是分析研究的前提。非全相運(yùn)行一般采用對(duì)稱(chēng)分量法來(lái)分析計(jì)算。對(duì)稱(chēng)分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對(duì)稱(chēng)的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對(duì)稱(chēng)的電流(或電壓)，這三組各自獨(dú)立的對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)就稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)的對(duì)稱(chēng)分量，每組對(duì)稱(chēng)分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運(yùn)行時(shí)的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對(duì)于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。