CN111077879A - 一种绿色节能的发电机组测试控制方法 - Google Patents

一种绿色节能的发电机组测试控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种绿色节能的发电机组测试控制方法。本发明包括发电机组、微网电力负载、微网电能管理***、微网负载电力开关、微网负载控制器、传统负载、传统负载组合开关、传统负载控制器、热交换器、流量泵流量阀、热水***控制器、温度与流量检测模块和分布式预测监督控制器。本发明方法分为三部分：微网控制子***、传统负载控制子***、热水循环网络控制子***。本发明在传统发电机组测试***的基础上，着重考虑如何对测试环节所消耗的能量进行二次利用，同时用导热性良好的硅油对阻性负载和感性负载降温，有利于快速将阻性负载和感性负载恢复到最佳工作区间，提升发电机组测试过程无功功率和有功功率损耗的精准度。

Description

一种绿色节能的发电机组测试控制方法
技术领域
本发明属于绿色节能及智能控制领域，具体涉及一种一种绿色节能的发电机组测试控制方法。
背景技术
柴油发电机/发电机组作为传统的发电设备,因其良好的供电稳定性与可靠性，在工业、国防、科技及生活中用途广泛，国内市场规模达到254亿元。康明斯、卡特、三菱等国外品牌以产品质量和品牌优势占据主流市场。国内企业须依靠技术水平的升级来加强核心竞争力，而发电机测试***是产品性能测试、质量回溯、以及优化设计过程的关键设备。
发电设备运行的可靠性是电力企业参与竞争和保障社会经济活动正常运行的先决条件。因此，发电机设备性能测试是保证***可靠性重要环节。然而，对于生产出来的发电机设备，目前国内汽车电器生产厂商或采用手工控制测试或采用进口的性能测试***进行出厂性能检测。手工控制测试精度不高，同步性差，工作节拍长，生产效率低，性能检验常常滞后生产加工，往往造成生产加工成品后的发电机堆积等待质量检验。进口的性能测试***往往价格昂贵,软件维护不方便，人机交互性差，文字不直观，且多数是通用型，无法满足厂商的个性化需要。
除此之外，对于燃油类发电机而言，由于燃烧不充分，燃料的燃烧必然会产生一定有害气体，从而造成污染。然而在进行发电机组性能测试过程中，燃烧燃料所产生的能量却只用于传统负载的加减载，同时为了考虑安全问题，需要消耗额外能量对发电机组测试***进行冷却。从能量的角度考虑，发电机组所产生的电能最终在负载端以热能形式消散，并且在散热过程中仍需要消耗额外电能。
整体看来，伴随着一定环境污染的燃油类发电机测试***在运行过程中会消耗巨大的能量，同时，这些能量也无法用于日常的生产生活。因此，发明一种绿色节能的发电机组测试***十分必要。
发明内容
针对燃油类发电机组测试不智能、不绿色，且测试消耗能量无法利用的问题，本发明提供一种绿色节能的发电机组测试控制方法。
一种绿色节能的发电机组测试控制方法，包括发电机组、微网电力负载、微网电能管理***、微网负载电力开关、微网负载控制器、传统负载、传统负载组合开关、传统负载控制器、热交换器、流量泵流量阀、热水***控制器、温度与流量检测模块和分布式预测监督控制器。
根据不同控制对象，将本方法整个***划分为三部分：微网控制子***、传统负载控制子***、热水循环网络控制子***。发电机组为分布式能源，作为三个子***的供电源。发电机组包括两个能量输出口和一个机组参数信息传输口。其中，发电机组的两个能量输出口分别连接至微电网电力负载以及传统负载，机组参数信息传输口连接至分布式预测监督控制器。
在微网控制子***中，发电机组连接微网电力负载。微网电力负载连接至微网电能管理***，微网电能管理***则与分布式预测监督控制器相连。分布式预测监督控制器直接连接微网负载控制器，微网负载控制器接至微网负载电力开关，微网负载电力开关通过改变微网电力负载接入网络的方式，实现微网子***的闭环结构。微网电能管理***通过测量微网电力负载的电流、电压、相位频率信息还原微网电力负载运行工况，向分布式预测监督控制器传输微网管理决策信息，所述的微网管理决策信息包括微网电力负载的电流、电压、相位频率信息，分布式预测监督控制器向微网负载控制器发出微网负载决策控制信号，实现对微网子***控制器的监督决策控制。微网负载控制器发送电力开关控制信号至微网负载电力开关，控制微网电力负载，实现微网重建。
在传统负载控制子***中，发电机组连接传统负载，其中传统负载包括阻性负载与感性负载。分布式预测监督控制器直接连接传统负载控制器，传统控制器连接传统负载组合开关，通过控制传统负载组合开关改变传统负载网络结构，组成传统负载子***的开环结构。分布式预测监督控制器根据预设要求发送传统负载控制信号至传统负载控制器，当传统负载控制器接受到控制信号后，将发送相应地组合开关控制信号，控制传统负载组合开关，直接实现传统电力负载的网络重构，从而达到依据目标要求进行发电机组的加载、减载测试的目的。
在热水循环网络控制子***中，传统负载浸入热交换器的硅油池中，利用耐高温硅油的良好导热性和流动性吸收阻性负载和感性负载产生的热能，参与热水循环网络进行循环。分布式预测监督控制器直接连接热水***控制器，热水***控制器控制流量泵流量阀，对热水循环网络中的流量进行控制，温度与流量检测模块检测热水循环网络中的热水的温度和流量，并输出热水***反馈信号给热水***控制器和分布式预测监督控制器，所述的热水***反馈信号包括热水的温度和流量信息，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环。
在***启动前，先将预先设定控制目标，输入分布式预测监督控制器，作为***给定目标。分布式预测监督控制器根据预先设定控制目标，结合被测发电机组参数以及温度与流量检测模块发送的热水***反馈信号，分别发送微电网负载控制决策信号、传统负载控制决策信号以及热水***控制决策信号至相应控制器。所述的预先设定控制目标包括微网子***目标即微网负载端电量目标、传统负载子***目标即发电机加减载测试时电阻电感的组合情况和热水网子***目标即热水温度和流量目标。
***启动后，当传统负载加减载波动幅度处于微网可调节区间内时，微网电能管理***可以弥补电能的波动，为微网用户端提供稳定电能；当传统负载端加减载波动幅度不处于微网可调节区间时，微网电能管理***无法弥补波动，分布式预测监督控制器发送指令，将发电机组与微网切断，以防传统负载端波动较大导致微网电能不稳定。传统负载产生的热能则通过热交换器流入热水***，当传统负载加减载波动幅度处于热水网络可调节区间时，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环；当传统负载加减载波动幅度不处于热水网络可调节区间时，分布式预测监督控制器根据预先指定的热水温度以及热水***反馈信号，协助热水网络控制器进行调控，实现稳定恒温的热水网络循环。
本发明的有益效果如下：
1.本发明坚持绿色发展理念，在传统发电机组测试***的基础上，着重考虑如何对测试环节所消耗的能量进行二次利用。为了将发电机组测试***与微网及热水网进行有效组合，提出了通过分布式预测监督***协调控制方法，使***在完成发电机性能测试的前提下，既可以为微网供电，也可将冷却水注入热水网，进行热水循环。
2.所提出的电储热技术能够为发电机组生产企业供应热水，避免了企业用燃煤锅炉提供热水的现状，减少了化石能源能耗，促进了工厂的绿色节能和循环经济。同时，用导热性良好的硅油对阻性负载和感性负载降温，有利于快速将阻性负载和感性负载恢复到最佳工作区间，提升发电机组测试过程无功功率和有功功率损耗的精准度。
附图说明
图1为本发明控制***总体控制框图；
图2为本发明微网控制子***框图；
图3为本发明传统负载控制子***框图；
图4为本发明热水循环网络控制子***框图；
图5为本发明预测监督控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明控制方法，包括发电机组、微网电力负载、微网电能管理***、微网负载电力开关、微网负载控制器、传统负载、传统负载组合开关、传统负载控制器、热交换器、流量泵流量阀、热水***控制器、温度与流量检测模块和分布式预测监督控制器。
根据不同控制对象，可将本方法整个***划分为三部分：微网控制子***、传统负载控制子***、热水循环网络控制子***。发电机组为分布式能源，作为三个子***的供电源。发电机组包括两个能量输出口和一个机组参数信息传输口。其中，发电机组的两个能量输出口分别连接至微电网电力负载以及传统负载，机组参数信息传输口连接至分布式预测监督控制器。
如图2所示，在微网控制子***中，发电机组连接微网电力负载。微网电力负载连接至微网电能管理***，微网电能管理***则与分布式预测监督控制器相连。分布式预测监督控制器直接连接微网负载控制器，微网负载控制器接至微网负载电力开关，微网负载电力开关通过改变微网电力负载接入网络的方式，实现微网子***的闭环结构。微网电能管理***通过测量微网电力负载的电流、电压、相位频率信息还原微网电力负载运行工况，向分布式预测监督控制器传输微网管理决策信息，所述的微网管理决策信息包括微网电力负载的电流、电压、相位频率信息，分布式预测监督控制器向微网负载控制器发出微网负载决策控制信号，实现对微网子***控制器的监督决策控制。微网负载控制器发送电力开关控制信号至微网负载电力开关，控制微网电力负载，实现微网重建。
如图3所示，在传统负载控制子***中，发电机组连接传统负载，其中传统负载包括阻性负载与感性负载。分布式预测监督控制器直接连接传统负载控制器，传统控制器连接传统负载组合开关，通过控制传统负载组合开关改变传统负载网络结构，组成传统负载子***的开环结构。分布式预测监督控制器根据预设要求发送传统负载控制信号至传统负载控制器，当传统负载控制器接受到控制信号后，将发送相应地组合开关控制信号，控制传统负载组合开关，直接实现传统电力负载的网络重构，从而达到依据目标要求进行发电机组的加载、减载测试的目的。
如图4所示，在热水循环网络控制子***中，传统负载浸入热交换器的硅油池中，利用耐高温硅油的良好导热性和流动性吸收阻性负载和感性负载产生的热能，参与热水循环网络进行循环。分布式预测监督控制器直接连接热水***控制器，热水***控制器控制流量泵流量阀，对热水循环网络中的流量进行控制，温度与流量检测模块检测热水循环网络中的热水的温度和流量，并输出热水***反馈信号给热水***控制器和分布式预测监督控制器，所述的热水***反馈信号包括热水的温度和流量信息，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环。
本方法基于传统发电机组测试***构建了一个绿色节能测试***。在使用传统发电机组测试***进行发电机负载测试时，无论是使用风冷亦或水冷方式对负载端进行冷却，都只会无端地浪费发电机产生的电能。甚至在使用风冷方式冷却负载时，会因风冷设备供电而额外消耗电能。然而本***在传统发电机测试***的基础上，加入了微网环节以及热水网环节。当传统负载端稳定时，可与微网环节联动，为微网用户端供电；当传统负载端变化较为频繁时，及时切断微网端，可以有效避免微网电能大幅波动。
发电机组可看做分布式能源。当传统负载测试端无较大波动时，由于微网***中存在稳定负载端的储能环节，传统负载波动可以由储能环节弥补，从而得到稳定的电能输出至微网负载端。
分布式预测监督控制器是本***的核心控制器。由于本***为发电机组性能检测装置，传统负载测试环节只需按照测试要求加载减载即可，因而传统负载子***无需向分布式预测监督控制器提供检测信息。综上所述，分布式预测监督控制器汇总了微网控制子***和热水循环网络控制子***的控制信息，根据预先设定的控制目标，协调控制三个子***，在完成发电机组的性能检测内容的同时实现能量再利用。
如图5所示，在***启动前，先将预先设定控制目标，输入分布式预测监督控制器，作为***给定目标。分布式预测监督控制器根据预先设定控制目标，结合被测发电机组参数以及温度与流量检测模块发送的热水***反馈信号，分别发送微电网负载控制决策信号、传统负载控制决策信号以及热水***控制决策信号至相应控制器。所述的预先设定控制目标包括微网子***目标即微网负载端电量目标、传统负载子***目标即发电机加减载测试时电阻电感的组合情况和热水网子***目标即热水温度和流量目标。
***启动后，当传统负载加减载波动幅度处于微网可调节区间内时，微网电能管理***可以弥补电能的波动，为微网用户端提供稳定电能；当传统负载端加减载波动幅度不处于微网可调节区间时，微网电能管理***无法弥补波动，分布式预测监督控制器发送指令，将发电机组与微网切断，以防传统负载端波动较大导致微网电能不稳定。传统负载产生的热能则通过热交换器流入热水***，当传统负载加减载波动幅度处于热水网络可调节区间时，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环；当传统负载加减载波动幅度不处于热水网络可调节区间时，分布式预测监督控制器根据预先指定的热水温度以及热水***反馈信号，协助热水网络控制器进行调控，实现稳定恒温的热水网络循环。

Claims (2)

1.一种绿色节能的发电机组测试控制方法，其特征在于，包括发电机组、微网电力负载、微网电能管理***、微网负载电力开关、微网负载控制器、传统负载、传统负载组合开关、传统负载控制器、热交换器、流量泵流量阀、热水***控制器、温度与流量检测模块和分布式预测监督控制器；
根据不同控制对象，将本方法整个***划分为三部分：微网控制子***、传统负载控制子***、热水循环网络控制子***；发电机组为分布式能源，作为三个子***的供电源；发电机组包括两个能量输出口和一个机组参数信息传输口；其中，发电机组的两个能量输出口分别连接至微电网电力负载以及传统负载，机组参数信息传输口连接至分布式预测监督控制器；
在微网控制子***中，发电机组连接微网电力负载；微网电力负载连接至微网电能管理***，微网电能管理***则与分布式预测监督控制器相连；分布式预测监督控制器直接连接微网负载控制器，微网负载控制器接至微网负载电力开关，微网负载电力开关通过改变微网电力负载接入网络的方式，实现微网子***的闭环结构；微网电能管理***通过测量微网电力负载的电流、电压、相位频率信息还原微网电力负载运行工况，向分布式预测监督控制器传输微网管理决策信息，所述的微网管理决策信息包括微网电力负载的电流、电压、相位频率信息，分布式预测监督控制器向微网负载控制器发出微网负载决策控制信号，实现对微网子***控制器的监督决策控制；微网负载控制器发送电力开关控制信号至微网负载电力开关，控制微网电力负载，实现微网重建；
在传统负载控制子***中，发电机组连接传统负载，其中传统负载包括阻性负载与感性负载；分布式预测监督控制器直接连接传统负载控制器，传统控制器连接传统负载组合开关，通过控制传统负载组合开关改变传统负载网络结构，组成传统负载子***的开环结构；分布式预测监督控制器根据预设要求发送传统负载控制信号至传统负载控制器，当传统负载控制器接受到控制信号后，将发送相应地组合开关控制信号，控制传统负载组合开关，直接实现传统电力负载的网络重构，从而达到依据目标要求进行发电机组的加载、减载测试的目的；
在热水循环网络控制子***中，传统负载浸入热交换器的硅油池中，利用耐高温硅油的良好导热性和流动性吸收阻性负载和感性负载产生的热能，参与热水循环网络进行循环；分布式预测监督控制器直接连接热水***控制器，热水***控制器控制流量泵流量阀，对热水循环网络中的流量进行控制，温度与流量检测模块检测热水循环网络中的热水的温度和流量，并输出热水***反馈信号给热水***控制器和分布式预测监督控制器，所述的热水***反馈信号包括热水的温度和流量信息，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环。
2.根据权利要求1所述的一种绿色节能的发电机组测试控制方法，其特征在于，在***启动前，先将预先设定控制目标，输入分布式预测监督控制器，作为***给定目标；分布式预测监督控制器根据预先设定控制目标，结合被测发电机组参数以及温度与流量检测模块发送的热水***反馈信号，分别发送微电网负载控制决策信号、传统负载控制决策信号以及热水***控制决策信号至相应控制器；所述的预先设定控制目标包括微网子***目标即微网负载端电量目标、传统负载子***目标即发电机加减载测试时电阻电感的组合情况和热水网子***目标即热水温度和流量目标；
***启动后，当传统负载加减载波动幅度处于微网可调节区间内时，微网电能管理***可以弥补电能的波动，为微网用户端提供稳定电能；当传统负载端加减载波动幅度不处于微网可调节区间时，微网电能管理***无法弥补波动，分布式预测监督控制器发送指令，将发电机组与微网切断，以防传统负载端波动较大导致微网电能不稳定；传统负载产生的热能则通过热交换器流入热水***，当传统负载加减载波动幅度处于热水网络可调节区间时，热水***控制器根据热水***反馈信号和分布式预测监督控制器发送的热水***控制决策信号发送电控信号控制流量泵流量阀，稳定热水网络循环；当传统负载加减载波动幅度不处于热水网络可调节区间时，分布式预测监督控制器根据预先指定的热水温度以及热水***反馈信号，协助热水网络控制器进行调控，实现稳定恒温的热水网络循环。
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