柴油发电机组控制系统简介

柴油发电机组控制系统从一开始手动控制、半自动、全自动、机组一体化控制直到现代的云服务的远程监控系统；控制屏从指针仪表发展为数码显示及液晶显示等。

1.指针仪表显示屏

1）主要用作发电机组控制、测量及简单保护配电使用。

2）主要配置为面板装有指示灯（信号状态指示灯）、直流电压表、直流电流表、功率表、功率因数表、频率表、交流电压表、交流电流表、计时表、油压表、水温表、按钮等显示和控制元件。

控制屏内配置有电压继电器、电流继电器、时间继电器、中间继电器等继电保护元件。测量功能实现：由面板布置的仪表（电压表、电流表、频率表、功率表、功率因数表、小时表、油压表、水温表等）来实现发电机、发动机主要参数显示。

操作功能：通过按钮开关实现发动机的启动、停机，断路器的合闸、分闸控制。

保护功能：由自动开关进行过载及短路保护；电压继电器实现过电压、欠电压保护；发动机的保护通过油压开关、水温开关动作来实现。

2.简单模块控制屏

1）主要用作发电机组控制、测量及简单保护配电使用。

2）主要配置：配置一个简单的启动、停止模块（比较有代表性的为DSE501K），面板装有指示灯（信号状态指示灯）、电压表、交流电流表、功率表、功率因数表、频率表、直流电压表、直流电流表、小时表、油压表、水温表和按钮等显示和控制元件。

控制屏内配置有电压继电器、电流继电器、时间继电器、中间继电器等继电保护元件。测量功能实现：由面板布置的仪表（电压表、电流表、频率表、功率表、功率因数表、小时表、油压表和水温表等）来实现发电机、发动机主要参数显示。

操作功能：通过钥匙/开关实现发动机的启动、停机，通过按钮控制断路器的合闸、分闸。保护功能：由自动开关进行过载及短路保护；电压继电器实现过电压、欠电压保护；发动机的保护通过油压开关、水温开关可以进入DSE501K的输入口，可以在面板显示报警指示，该模块也可以用来实现超速保护功能。

3）主要特点：采用DSE501K控制模块，集成了开关量报警，充电失败、超速保护功能、钥匙/开关启动停止功能，将控制系统功能已经相对简化。控制系统已经有向模块化发展的趋势。

3.具有通信功能的控制屏

1）主要作为发电机组控制、测量、发动机保护、发电机保护使用。

2）主要配置集成PLC功能的控制模块，能够进行启动、停止、检测发动机主要参数、发电机主要参数。（具有代表性的为DSE7320），控制面板仅仅配置一个紧急停机按钮，操作记录、报警历史记录都可以通过控制模块上的按键来进行操作翻看，交流电压表、交流电流表、功率表、功率因数表、频率表、直流电压表、直流电流表、小时表、油压表、水温表等仪表功能可以在模块上LCD显示屏中文字显示。

控制屏内主要配置有中间继电器，熔断器和转接端子等元件。

测量功能实现：面板布置的仪表（电压表、电流表、频率表、功率表、功率因数表、小时表、油压表和水温表等）都由控制模块上的LCD屏幕来显示，通过翻页键即可显示各种参数。

操作功能：通过模块上“启动”、“停止”、“自动”、“手动”按键来进行机组的操作控制，控制模块一般设置断路器的“合闸”、“分闸”按键功能，通过模块上面的组合按键可以实现查看实时参数、报警记录和历史记录，也可以通过模块上的按键根据现场情况进行参数设置。

3）主要特点是控制模块的功能越来越强大，随着发动机技术的发展，电控技术应用于发动机的控制，机组控制模块也需要能够与发动机进行通信，交换数据。机组控制系统这时也要求能够支持与发动机的通信功能，例如具有CANBUS通信功能，能够直接采集发动机的主要参数，不用再加装发动机的传感器，控制系统就可以读取到发动机的水温、油压、油耗及故障代码等主要的参数。另外，控制系统还需要具备远程监控功能来满足机房的集中监控功能。一般配置Modbus监控接口，远程上位机可以通过RS485监控机房内单台或者多台机组的工作状况，如果单台机组数据量不大的情况下采用RS485通信就能够满足监控要求，如果多台机组通过RS485通信采集，对通信速率要求比较高的项目，就需要采用RJ45端口，通过Modbus TCP/IP通信协议进行通信。

4.智能型控制系统

柴油发电机组的智能型控制系统包括燃油管理系统或调速控制、发电机DVR或AVR、机组的测量与保护、并机的测量与控制、遥控遥测与通信等，将机组所需的控制全部由一个界面完成。康明斯电力的“PCC3100”控制系统就是典型的代表。

（1）康明斯电力PCC3100控制系统

PCC3100是康明斯电力系统发电机组上使用的以微处理器为基础的控制器，它提供燃油控制和发动机调速功能、主发电机输出电压调整和全套机组控制和监测。它同时还提供隔离母排或市电（主用电源）并联电力系统的自动和半自动同步以及自动负载分配控制功能。

操作软件控制发电机组及其性能特征，并通过数字式显示屏显示机组的运行状态，由前端面板上的按键进行控制或功能设定。

如图4-1所示PCC3100控制器的主要控制功能。柴油机转速控制经由磁电式转速传感器（MPU）获取频率信号，控制盘送出一低功率脉冲宽度调制（PWM）信号到调速器输出模块，然后向发动机燃油控制器（执行器）输出一个放大信号控制燃油量以控制柴油机的转速；发电机电压信号通过PT/CT模块向控制器主板提供信号至发电机调压器输出模块控制励磁机的励磁电流，以控制发电机的输出电压；机油、冷却液和排烟温度等由传感器传送信号至发动机传送器和传感器模块后再传送至控制器主板，通过燃油控制卡控制燃油的关断，以保护机组的运行安全；母排电压、频率信号通过母排PT模块及发电机电压、频率、电流信号通过PT/CT模块分别送至并联模块向控制器主板传送，由控制器主板分别调整机组的转速（频率）、电压，待并联条件满足时控制并联电路断电器合闸，随后控制机组的转速（频率）、电压以进行有功和无功功率分配；监控通信功能通过网卡连接PC对发电机组进行通信、监控；整个机组的参数设定包括转速（频率）、电压、增益、稳定、下垂（速降、压降）、传感器设定、功率分配等均在面板上操作设定。

图4-1 康明斯PCC3100控制系统方框图

控制系统由主控制模块、功能模块和数模转换模块组成，从主控关系上实现了完全一体化控制。

（2）CONTREG控制器

CONTREG控制器是EMERSON为利来森玛发电机设计的一种数字电压调节器（DVR）具有柴油机控制的新型控制器，控制器面板如图4-2所示，机组控制结构如图4-3所示。

1）发电机CONTREG主要功能：

①发动机控制：(www.xing528.com)

a.启动准备（预润滑或进气预加热）：

b.可设置启动时间、次数和间隔时间的启动时序；

c.本地或远程起停；

d.带冷却停机延时的停机时序；

e.可选择MPU或者J1939运行反馈。

②发电机的保护（ANSI）：

a.欠电压/过电压保护（27/59）；

图4-2 发电机CONTREG面板图

图4-3 运用CONTREG的机组结构示意图

b.欠频率/过频率保护（81）；

c.过电流保护（51）。

③电压调节：

a.可测量交流电的相电压或者线电压；

b.最大励磁电流：4A（7A强励，10s）；

c.U/F功能；

d.电压调节范围：AC 90～480V；

e.可调节的电压稳态性参数。

④软启动功能。

2）性能特点

①二合一节省成本；

②具备机组控制器的基本控制和显示功能；

③发电机配置简单；

④AVR信息显示；

⑤数据记录；

⑥预防性维修；

⑦快速设置。

3）应用领域

①LSA40/42/43/44以及TAL40/42/44自励励磁系统发电机；

②50/60Hz；

③2/3/4缸发动机；

④最高单相电压277V；三相电压480V。