CN103595044B - 一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，包括：控制器集成并网，并机，多机负荷分配，机组固定负荷运行，发电机功率可调，信息采集，显示以及远程通信，采用数字控制方式对调速器和调压器的参数进行调整；监控系统对控制器，动力系统，油路系统等进行监测和显示；开关装置包括远程通信接口，电动操作机构；保护测控装置包括远程通信接口，并根据柴油发电机组的状态进行保护操作；通过规约装换装置将柴油发电系统的通信规约转换为适应于孤立海岛微电网的通信方式，柴油发电系统和微电网通过数据交换机进行信息交互。由于是在孤立海岛微电网供电模式下对传统柴油发电系统进行改造得到的，为微电网工程建设节省费用投资。

Description

一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，更具体地说，涉及一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统。

背景技术

长期以来，由于电力能源供应的限制，海岛的发展受到严重制约。对于一些偏远海岛，目前供电的方法主要是从大陆用船运油，采用柴油机发电的模式。该供电模式容易对海岛的生态环境造成影响，不利于生态海岛的建设，同时岛上用油的运输、储存环节额外增加了后期投资成本。

海岛拥有丰富的风能和太阳能资源，微电网是利用风能和太阳能资源的最有效形式。在孤立海岛上发展微电网供电模式，一般需要在系统中配置柴油发电机，以提高独立微电网系统的供电可靠性。

在海岛上已经配置有传统柴油发电系统，但是传统柴油发电机无法满足微电网的运行要求。主要存在以下一些问题：

（1）系统控制器件多。传统柴油发电机控制系统需要通过同步器、负载分配器等多种独立器件进行协调配合，运行控制可靠性低，无法满足微电网控制中心对柴油发电机快速可靠的控制要求。（2）控制功能简单。传统柴油发电机控制系统采用模拟电路对调速器、调压器进行控制，柴油发电机只能输出固定的电压和频率，无法满足微电网控制中心对柴油发电机不同运行模式的需求。（3）自动化水平低。传统柴油发电机组启动、停机、合闸、分闸、同步等功能需要通过手动操作实现，不能实现远程操控。（4）通讯方式简单。传统柴油发电机对通讯没有特殊要求，厂内的各台机组仅通过现场总线相互联系，不具备远程通讯功能。（5）老旧开关装置与保护测控装置问题。柴发的出口断路器、保护测控装置等也不具备与微电网控制中心之间的远程通信接口。

如果对老旧柴油发电系统进行更换，将造成资源的极大浪费，无疑将增加海岛微电网工程建设的成本，因此，如何在传统柴油发电系统基础上进行改造，得到可以应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统是一个急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种在传统柴油发电系统基础上改造得到的应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，解决了上述技术问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，包括：调速器，调压器，柴油发电机组控制器，柴油发电机组监控系统，开关装置，保护测控装置，通信工作站；

所述柴油发电机组控制器集成并网，并机，多机负荷分配，机组固定负荷运行，发电机功率可调，信息采集，信息显示以及远程通信，采用数字控制方式对所述调速器和所述调压器的参数进行调整；

所述柴油发电机组监控系统对所述柴油发电机组控制器，动力系统，励磁系统，油路系统进行监测和显示；

所述开关装置包括远程通信接口，电动操作机构；

所述保护测控装置包括远程通信接口，并根据柴油发电机组的状态进行保护操作；

所述通信工作站包括规约转换装置和数据交换机，通过所述规约装换装置将柴油发电系统的通信规约转换为适应于孤立海岛微电网的通信方式，所述柴油发电系统和微电网通过所述数据交换机进行信息交互。

优选的，所述调速器和所述调压器的参数包括：PID参数和调差率。

优选的，所述信息交互包括：

上传柴油发电机组，开关装置，保护监控装置的运行状态信息，接收微电网控制中心的控制、调节命令。

优选的，所述柴油发电系统的通信规约为：MODBUS。

优选的，所述微电网的通信规约为：IEC61850。

优选的，所述保护操作包括：对柴油发电机组的温度，压力，速度进行自动调整。

优选的，所述保护操作还包括：对柴油发电机组油位过低、充电失败、电池欠压、启动失败、或停机失败的情况进行报警。

优选的，所述保护操作还包括：当柴油发电机组超出规定阈值的高温、超速、过频、欠频、过压、欠压、或过流的情况时进行停机操作。

优选的，所述保护测控装置还将保护操作上传到微电网控制中心。

优选的，所述柴油发电系统和微电网通过光纤通信通道进行通信。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统是在传统柴油发电系统基础上改造得到的，对传统柴油机发电机组控制器、开关装置、保护监测装置以及通信网络进行改造，结合柴油发电机监控系统和通讯工作站实现了与微电网的信息交互，参与到了微电网运行控制中，保证了孤立海岛微电网的稳定、可靠、经济运行，降低了微电网建设的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在孤立海岛微电网供电模式下对传统柴油发电系统进行改造得到应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，为孤立海岛微电网工程建设节省费用投资，提高经济性，有助于微电网供电模式在孤立海岛中的推广应用。

本实施例公开了一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统。

参见图1所示，本实施例公开的柴油发电系统，包括：调速器，调压器，柴油发电机组控制器，柴油发电机组监控系统，开关装置，保护测控装置，通信工作站；

柴油发电机组控制器集成并网，并机，多机负荷分配，机组固定负荷运行，发电机功率可调，信息采集，信息显示以及远程通信等功能。柴油发电机组控制器采用数字控制方式对调速器和调压器的参数进行调整。通过对柴油发电机组控制器的改造，减少了控制的中间环节，提高了控制的可靠性。同时将传统的模拟控制方式改造为数字控制方式，对调速器和调压器的主要参数如PID参数、调差率等进行调整，使控制更精确，满足微电网控制中心对柴油发电机组可控、可调的要求。

柴油发电机组监控系统对柴油发电机组控制器，动力系统，励磁系统，油路系统进行监测和显示。柴油发电机监控系统对柴油发电机组自动监测和控制。柴油发电机监控系统设有本地和远端的切换开关，当切换开关切到本地时，可通过柴油发电机监控系统对柴油发电机组控制器，动力系统，励磁系统，油路系统进行控制。当切换到远端时，微电网控制中心发出命令对柴油发电机组控制器，动力系统，励磁系统，油路系统进行控制。

开关装置包括远程通信接口，电动操作机构。进而可以和微电网控制中心进行通信，开关装置可以为断路器。

保护测控装置，具备远程通信接口，根据发电机的状态进行保护操作。保护测控装置对柴油发电机组的温度、压力、速度等情况进行自动调整。对柴油发电机组油位过低、充电失败、电池欠压、启动失败、停机失败等情况进行报警。对柴油发电机组超出规定阈值的低油位、高温、超速、过频、欠频、过压、欠压、过流等故障情况进行停机操作，还可以把自动调整、报警、停机等保护操作通过光纤通道上传到微电网控制中心。

通信工作站包括数据交换机和规约转换装置，通过所述规约装换装置将柴油发电系统的通信规约转换为适应于孤立海岛微电网的通信方式，所述柴油发电系统和微电网通过所述数据交换机进行信息交互。柴油发电系统与数据交换机之间采用MODBUS通信规约，通过规约转换装置将MODBUS通信规约装换为IEC61850规约与微电网控制中心通信，满足微电网控制中心对通信系统快速可靠的要求。

本申请针对传统柴油发电系统不能应用于孤立海岛微电网的问题，在传统柴油发电系统的基础上，对柴油发电机组控制器，调速器，调压器，通信，开关装置，保护监控装置等进行改造，结合柴油发电机组监控系统和通信工作站，得到了一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，为孤立海岛微电网工程建设节省费用投资，提高经济性，有助于微电网供电模式在孤立海岛中的推广应用。

本申请公开的在传统柴油发电系统的基础上改造得到的应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，能够实现与微电网控制中心之间的“四遥”功能。柴油发电机组可以通过光纤通道，接受微电网控制中心传过来的控制指令，包括机组启动/停机、紧急停车以及机组运行模式的切换（定功率控制、定电压频率控制）等，满足微电网控制中心的“遥控”要求。柴油发电机组通过光纤通道向微电网控制中心上传机组运行状态（运行/停机）、启动方式（自动/手动）、控制方式（远端/本地）、运行模式（定功率控制、定电压频率控制）、变压器状态、保护动作/告警信息、断路器位置等信号，满足微电网控制中心对现场运行信息的“遥信”要求。柴油发电机组通过光纤通道向微电网控制中心上传机组三相电压、电流、频率、转速、有功功率、无功功率、功率因数、启动蓄电池电压、机油压力、水温、运行时间等运行参数，满足微电网控制中心对设备运行状态量的“遥测”要求。柴油发电机组能够通过光纤通道接受微电网控制中心的远程调节命令，实现机组定功率控制运行模式下的有功功率、无功功率、功率因数设定以及定电压频率模式下的电压、频率设定，满足微电网控制中心的“遥调”要求。

微电网控制中心根据本申请提供的应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统上送过来的“遥测”和“遥信”量信息，获知当前不同柴油发电机组实际运行状态，并综合微电网系统内其它分布式电源、储能系统以及当前负荷数据，形成对柴油发电机组的最优控制、调节策略，通过“遥控”和“遥调”命令下发到现场执行。

在传统柴油发电系统基础上经改造得到的本申请的应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统具备了“四遥”功能，能够与微电网控制中心进行有效的交互；并通过与微电网中其它分布式电源以及储能系统的协调配合，可以作为孤立海岛微电网供电系统中一个重要的组成部分，参与到微电网运行控制中，保证微电网的稳定、可靠、经济运行。本申请对孤立海岛上建设微电网工程具有一定的借鉴和现实推广意义，能够提高工程建设的经济性，有助于微电网供电模式在孤立海岛中的推广应用。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于孤立海岛微电网的柴油发电系统，其特征在于，包括：调速器，调压器，柴油发电机组控制器，柴油发电机组监控系统，开关装置，保护测控装置，通信工作站；

所述柴油发电机组控制器集成并网，并机，多机负荷分配，机组固定负荷运行，发电机功率可调，信息采集，信息显示以及远程通信，采用数字控制方式对所述调速器和所述调压器的参数进行调整；

所述柴油发电机组监控系统对所述柴油发电机组控制器，动力系统，励磁系统，油路系统进行监测和显示；

所述开关装置包括远程通信接口，电动操作机构；

所述保护测控装置包括远程通信接口，并根据柴油发电机组的状态进行保护操作；

所述通信工作站包括规约转换装置和数据交换机，通过所述规约转换装置将柴油发电系统的通信规约转换为适应于孤立海岛微电网的通信方式，所述柴油发电系统和微电网通过所述数据交换机进行信息交互；

其中，所述柴油发电机组监控系统设置有本地和远端的切换开关，当所述切换开关切到本地时，所述柴油发电机组监控系统用于对所述柴油发电机组控制器，所述动力系统，所述励磁系统以及所述油路系统进行控制；

当切换到所述远端时，微电网控制中心用于发出命令对所述柴油发电机组控制器，所述动力系统，所述励磁系统，所述油路系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调速器和所述调压器的参数包括：PID参数和调差率。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息交互包括：

上传柴油发电机组，开关装置，保护监控装置的运行状态信息，接收微电网控制中心的控制、调节命令。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柴油发电系统的通信规约为：MODBUS。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微电网的通信规约为：IEC61850。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护操作包括：对柴油发电机组的温度，压力，速度进行自动调整。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护操作还包括：对柴油发电机组油位过低、充电失败、电池欠压、启动失败、或停机失败的情况进行报警。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护操作还包括：当柴油发电机组超出规定阈值的高温、超速、过频、欠频、过压、欠压、或过流的情况时进行停机操作。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的系统，其特征在于，所述保护测控装置还将保护操作上传到微电网控制中心。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柴油发电系统和微电网通过光纤通信通道进行通信。