重康动力（深圳）有限公司

摘要： 柴油发电机的启动时间通常设置在15~30秒之内，启动的控制信号既要保证它在主电源停电时迅速启动及时供电，同时还要防止其误启动。根据《供配电系统设计规范》第302条规定，应急电源发动机的启动命令必须由正常电源主开关的辅助接点发出，而不是由继电器的触点发出。因此，必须在柴油发电机和市电之间设立一根可靠信号线，只要检测到市电无电，就会立即启动应急电源给后端负载供电。本文系统阐述柴油发电机启动信号在不同ATS配置下的选取原则（单路市电与双路市电），详细说明市发电转换系统网络电缆的安装要求（含s-CAN网络和无线启动信号连接），并深入分析控制器在自动模式下的自启动功能工作过程与逻辑判断，为柴油发电机组的自动启动系统设计提供技术参考。

 

一、启动信号选取应用

 

在双电源转换开关（ATS）中，适用“市电—柴油发电机”的型号多了一根启动柴油发电机的启动信号线，通过它来启动柴油发电机。该类ATS除有两路电源的三相缺相检测、三相过欠电压检测外，还具备柴油发电机电源频率检测的功能，可以在确定柴油发电机电源稳定后才将其触头闭合，以保证柴油发电机电源在稳定可靠的前提下投入使用。

1. 单路市电与发电机组通过单台ATS切换

（1）信号来源。在此种情况下，ATS开关只需要检测市电是否正常，其启动信号直接取自ATS的市电检测回路。

（2）启动逻辑。ATS开关只要检测到市电无电，都会立即输出启动信号启动发电机给后端负载供电。

（3）适用场景。此种方案适用于单路市电供电、无母联分段的简单配电系统，结构简单、可靠性高。

2. 双路市电通过两台ATS与发电机组切换

（1）信号选取的复杂性。柴油发电机启动信号线该取自哪一台ATS呢？我们知道任意一台ATS前端的市电中断都会输出信号给柴油发电机。

（2）误启动风险分析。例如市电1断电，ATS1检测到主电源端无电，就会立即输出启动信号使柴油发电机启动，而此时市电2是有电的，可以通过母联断路器给市电1供电，无需柴油发电机的投入，那么此时的柴油发电机启动就属于误启动。

（3）正确的信号选取方案。这种情况，则应该从两台ATS上分别引出信号线，并在柴油发电机启动控制屏上形成“与条件”或者利用其他硬件设备形成“与逻辑”（需考虑硬件自身的风险），只有在两台ATS同时检测到失电的条件下才启动柴油发电机，这样就能够保证柴油发电机不会误启动。

（4）与逻辑的工程实现。与逻辑可通过柴油发电机控制器内部的逻辑编程实现，也可通过外接中间继电器串联两路ATS的启动信号实现。前者响应速度快，后者更为直观，但需考虑继电器本身的可靠性。

 

二、市发电转换系统网络电缆安装

 

柴油发电机组的信号线芯数一般为两根，这两根信号线分别为市电信号线和柴油发电机启动信号线。市电信号线用于检测市电是否正常，当市电停电时，该信号线会发送信号给柴油发电机控制系统，启动柴油发电机。柴油发电机启动信号线则用于启动柴油发电机，当柴油发电机控制系统接收到市电信号线的信号后，会通过该信号线启动柴油发电机。康明斯发电机组的启动信号线接线原理如表1所列内容，其中，s-CAN电缆可将柴油发电机组MLD控制器的TB3连接到最多15个其他发动机组MLD控制器，从而形成封闭的s-CAN网络。

1. TB3插脚分配说明

表1    TB3插脚分配：客户输入/输出连接

 

注：TB3-2、TB3-3和TB3-4为s-CAN网络连接（仅限PC 3.3 MLD）。

2. s-CAN缆线要求

（1）缆线规格。双绞线（屏蔽）符合SAE J1939-11标准，网络长度上限为200米。推荐的缆线类型为Belden 3106A或类似的缆线。超过200米时，应考虑使用光纤转换器或CAN中继器延长通信距离。

（2）电气特性要求。双绞线的特性阻抗应为120Ω，分布电容不超过40pF/m，以保证CAN总线信号在长距离传输中的完整性。特性阻抗失配会导致信号反射，降低通信可靠性。

（3）线径与材质要求。屏蔽双绞线的导体截面积不应小于0.5mm²（AWG 20），采用镀锡铜绞线以防止氧化腐蚀，提高长期连接的可靠性。

（4）缆线选型注意事项。若使用非推荐品牌的缆线，应确保其电气特性参数与Belden 3106A等效或更优，同时应进行现场通信测试，确认无误后方可正式敷设。

3. 屏蔽连接方法

为避免接地环路，信号线/加蔽线应只在s-CAN网络（总线）缆线/线段的一端连接到TB3-1，如图1所示。整条缆线/线段中必须保证连续屏蔽。屏蔽层在多个点接地会产生地环路电流，引入噪声干扰，因此屏蔽层必须单端接地。具体施工要求如下：

（1）屏蔽层处理。在屏蔽层接地的端点，屏蔽线应剥出约10mm的裸线长度，压接合适的冷压端子后连接到TB3-1；在非接地端点，屏蔽线应剪断并用热缩管或绝缘胶带妥善绝缘，防止与任何导体接触。

（2）屏蔽层的连续性。在中间接线盒或连接器处，屏蔽层应可靠连接，保证整条缆线的屏蔽连续。连接方式推荐使用屏蔽层压接套或金属连接器壳体，避免使用焊接方式，防止焊点断裂。

（3）接地电阻要求。屏蔽层接地电阻应不大于4Ω，以保证屏蔽效果。

4. 无线启动信号连接方法

柴油发电机组启动信号无线远程控制如图2所示。

（1）4G天线接口。将4G天线与SGE02的4G接口连接。天线接口为500/SMA母座。4G通信可实现远程启动信号传输和机组运行状态回传，适用于无人值守站点。天线应安装于信号强度不低于-80dBm的位置，以确保通信稳定性。

（2）GPS天线接口。使能GPS功能，将GPS天线与SGE02的GPS接口连接。GPS天线需要放置到空旷的室外，否则位置信息不准确或获取不到位置信息。天线接口为500/SMA母座，有源天线。

（3）天线安装的工程注意事项。4G和GPS天线应安装于同一侧，保持天线之间的水平间距不小于300mm，以减少相互干扰。天线馈线应使用低损耗同轴电缆，长度不应超过10m，否则需加装信号放大器。

5. 网络布线施工验收要求

（1）线缆标识。每一根s-CAN信号线应在两端使用热缩管号码管进行标识，标明线号及去向，便于后期维护和故障排查。

（2）弯曲半径要求。屏蔽双绞线的弯曲半径不应小于缆线外径的6倍，避免因过度弯折导致线芯断裂或特性阻抗变化。

（3）施工记录。网络缆线的敷设路径、长度、屏蔽接地位置及中间接头信息应记录在案，纳入竣工资料存档，以便故障排查时追溯。

 

图1  发电机组控制器启动信号线连接图

图2  发电机组控制器无线启动信号连接图

 

三、自启动功能工作过程

 

在接入柴油发电机启动信号线后，控制器在自动模式时，开关控制过程执行自动转换过程。

1. 输入口配置为合闸状态辅助输入时的控制逻辑

（1）市电使能状态下的转换过程。由市电带载转为发电带载时，经过分闸延时、转换间隔延时，在分闸输出的同时转换失败开始检测。检测时间到后，若分闸失败，则发电不合闸；否则发电合闸。发电合闸同时转换失败开始检测，检测时间到，若合闸失败，则等待发电合闸。由发电带载转为市电带载时，过程同理。如果转换失败警告使能，合分闸失败都会发出警告信号。

（2）分闸检测不使能时的转换过程。由市电带载转为发电带载时，经过分闸延时、转换间隔延时后，发电合闸。发电合闸同时转换失败开始检测，检测时间到，若合闸失败，则等待发电合闸。由发电带载转为市电带载时，过程同理。

（3）市电不使能状态下的分合闸过程。如果分闸检测使能，由发电带载转为发电不带载时，经过分闸延时，在分闸输出的同时转换失败开始检测。检测时间到，若分闸失败，则等待分闸；否则分闸完成。由发电不带载转为发电带载时，经过合闸延时，在合闸输出的同时转换失败开始检测。检测时间到，若合闸失败，则等待合闸；否则合闸完成。

2. 输入口未配置合闸状态辅助输入时的控制逻辑

（1）市电使能状态。由市电带载转为发电带载时，经过分闸延时、转换间隔延时后，发电合闸。由发电带载转为市电带载时，过程同理。

（2）市电不使能状态。由发电不带载转为发电带载时，发电合闸输出。由发电带载转为发电不带载时，发电分闸输出。

3. 注意事项

（1）使用无中间位ATS时应不使能分闸检测，因无中间位ATS在切换过程中不存在停歇位置，分闸检测无实际意义。

（2）使用有中间位ATS时可使能也可不使能分闸检测，如使能分闸检测，请配置分闸输出，以保证切换过程的完整时序。

（3）使用交流接触器时推荐使能分闸检测，以确保接触器在切换过程中可靠断弧，避免触头熔焊。

 

 

总结： 柴油发电机组的自动启动信号应根据配电系统结构合理选取。单路市电系统可直接从ATS获取启动信号；双路市电且带母联的系统须从两台ATS分别引出信号并在控制器内形成“与逻辑”，防止母联切换时的误启动。s-CAN网络电缆须采用屏蔽双绞线（符合SAE J1939-11），屏蔽层须在缆线单端接地以避免地环路干扰。无线远程启动可通过4G天线和GPS天线实现，GPS天线需置于室外空旷区域以保证定位精度。在控制器自启动逻辑中，应根据ATS类型（有中间位/无中间位）和是否配置合闸状态辅助输入，正确设置分闸检测使能、分合闸延时及转换失败检测等参数，确保市电与发电之间的切换可靠、无误动作。通过上述信号选取、网络连接和逻辑配置的综合设计，可实现柴油发电机组的可靠自动启动，既保证市电故障时的快速供电响应，又避免因母联切换等原因造成的误启动。

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