重康动力（深圳）有限公司

引言：同步是柴油发电机并联运行时使用的术语。每台柴油发电机的频率、相位和电压必须匹配，这可以用示波器上的正弦波来说明。自启动同步负载分配控制器是在市电失效情况下和复杂负载分配以及同步控制方面的最前沿控制器。它是为单台机组与市电并网而设计的，控制器具有多种特性和优点，在整个柴油发电机控制行业占主导地位。本文系统阐述同步负载分配控制器的功能、负载分配的接线方法及接线图注解，为柴油发电机组的并联运行控制提供技术指导。

当柴油发电机并联运行时，可以使用许多配置。最常见的方法是在线分配和分担整个发电机的负载。当负载增加时，所有发电机均等增加燃料以接受负载。当发电机并联运行时，能力是相加的（例如500kW+500kW=1000kW能力并联）。冗余可以通过并行单元获得。冗余可以被认为是一种备份。如果一个设施需要两台发电机来提供备用电源，则可以使用第三台相同大小的发电机作为备用电源。当主发电机完成维护或维修任务时，可以将冗余发电机放置在队列中。此外，当主发电机已经达到其能力并且需要额外的电力时，可以使用冗余发电机。

 

一、同步负载分配控制器功能

 

同步负载分配控制器是柴油发电机组并联运行和并网运行的控制核心，集成了全面的市电监测、发电机保护、负载管理和通信监控功能。其主要功能分为四大类，覆盖了从市电监测到发电机保护、从负载管理到远程通信的全方位控制需求。

1. 市电监测与保护功能

（1）市电监测功能（kW，kVAr，kVA & pf）：控制器持续监测市电侧的有功功率（kW）、无功功率（kVAr）、视在功率（kVA）及功率因数（pf），实时掌握市电供电状态。通过精确的功率测量（精度通常优于±1%），控制器可准确判断市电供电质量和负荷水平，为削峰和调峰控制提供决策依据。功率因数的监测还可用于指导无功补偿装置的投切，确保系统功率因数维持在0.8～1.0的合理范围内。

（2）市电失效检测：控制器通过检测市电三相电压和频率，判断市电是否失效。检测逻辑包括：任一相电压低于设定阈值（通常为额定电压的70%～80%）且持续超过设定延时（通常为1～3秒），或频率超出允许范围（通常为±5%额定频率）且持续超过设定延时。市电失效检测的准确性和快速性，直接影响发电机组的启动响应时间和应急切换的可靠性。

（3）市电去耦保护：当发电机组与市电并网运行时，控制器持续监测市电状态。若市电异常（如电压过高、过低或频率偏差），控制器自动发出解列指令，使发电机组与市电分离，防止市电故障影响发电机组的独立运行。同时，去耦保护也防止发电机组的电能倒送进入故障市电线路，保护电网检修人员的安全。

（4）市电输出保护：控制器对市电侧提供过流、过载、短路和接地故障等保护功能。当检测到市电侧电流或功率超过设定的保护阈值时，控制器自动断开并网开关，保护发电机组免受来自市电侧的异常电流冲击。

（5）削峰与调峰功能：削峰功能是指当市电负荷超过用户设定的上限值时，控制器自动启动发电机组并投入部分负载，分担市电的超额部分，降低市电进线的峰值负荷。调峰功能则是在用电高峰时段，根据预先设定的策略，控制发电机组投入运行，将部分负荷从市电转移至发电机供电，以降低基本电费。对于需量电费较高的用户，削峰功能的经济效益尤为显著。

2. 发电机监测与保护功能

（1）3相发电机检测与保护：控制器对发电机的三相电压、三相电流、频率、功率因数、有功功率和无功功率进行连续检测。当任一参数超出设定的正常运行范围时，控制器根据故障严重程度触发报警或保护动作（跳闸停机）。保护功能包括：过压、欠压、过频、欠频、过流、过载、逆功率、不平衡负载和接地故障等多种类型。

（2）发电机电流及功率检测（kW，kvar，kVA，pf）：控制器实时测量发电机的各项电气参数，包括有功功率（kW）、无功功率（kvar）、视在功率（kVA）和功率因数（pf）。这些参数不仅用于负载分配控制，还可在控制面板上实时显示，供操作人员监控。准确测量发电机输出功率是实现精确负载分配的基础，测量误差通常应控制在±2%以内。

（3）有功和无功过载保护：当发电机的有功功率或无功功率超过设定的过载保护阈值时，控制器启动报警或跳闸保护。有功过载保护防止发动机因长时间超负荷运行而损坏；无功过载保护防止发电机转子绕组因过励磁而过热。过载保护的延时特性通常设置为反时限曲线——过载倍数越大，动作时间越短。

（4）逆功率报警：逆功率是指并网运行的发电机从系统吸收功率（即发电机变为电动机运行）。逆功率可能由原动机失速、调速器故障或并机时相位偏差过大引起。当逆功率超过设定值（通常为额定功率的5%～10%）且持续超过设定延时（通常为1～3秒）时，控制器发出逆功率报警并跳闸保护，防止发电机因反转或过热而损坏。

（5）过流保护：控制器对发电机的三相电流进行连续监测，当任一相电流超过设定的过流保护阈值时，触发过流保护动作。过流保护通常配置为定时限或反时限特性，可根据发电机的热容量和负载特性进行整定。过流保护有助于防止发电机绕组因长时间过电流而过热老化。

（6）不平衡负载保护：控制器监测三相电流的不平衡度。当三相电流不平衡度超过设定值（通常为15%～20%）且持续超过设定延时，控制器触发不平衡负载保护。严重的三相不平衡会导致发电机转子发热和振动加剧，应予以保护。该保护在带有大量单相负载的系统中尤为重要。

（7）独立的接地故障保护：控制器配置独立的接地故障检测和保护功能。通过监测发电机中性线的零序电流，当接地故障电流超过设定的保护阈值时，控制器发出报警信号或跳闸保护。接地故障保护有助于防止发电机绕组接地故障引发的二次故障和火灾风险。

3. 控制与负载管理功能

（1）面板上实现断路器的控制：操作人员可通过控制器面板的按键或触摸屏，手动或自动控制发电机断路器的合闸和分闸操作。在自动模式下，控制器根据市电状态和系统需求自动发出合分闸指令；在手动模式下，操作人员可在面板上执行合分闸操作，适用于调试和维护场景。

（2）自定义5级甩载加虚拟负载的控制：控制器提供5级可编程的甩载控制功能。当发电机组过载时，控制器按照预先设定的优先级顺序，依次切除次要负载，直至发电机恢复至安全运行范围。虚拟负载控制则是在发电机轻载运行时自动投入，防止长期低负载运行导致的积碳和机油稀释。每一级的甩载优先级、延时和动作条件均可通过控制器软件进行配置。

（3）CAN，转速传感器和发电机频率检测转速：控制器支持三种转速检测方式：通过CAN总线接收发动机ECM的转速信号、通过磁电式转速传感器检测飞轮齿圈转速、通过发电机输出电压频率计算转速（f = n×p/60）。三种方式互为备用，提高转速检测的可靠性。当主检测方式失效时，控制器自动切换至备用方式，确保转速信号不丢失。

（4）手动或自动控制燃油泵输出：控制器可手动或自动控制燃油泵的运行。在自动模式下，控制器根据发动机运行状态和燃油系统压力，自动启停燃油泵，确保燃油供给的连续性和压力稳定。手动模式则用于燃油系统的调试和维护操作。

（5）燃油消耗异常监控和低油位报警：控制器对燃油消耗率进行连续监测。当燃油消耗率偏离正常范围（如突增10%以上）时，控制器发出异常报警，提示可能存在燃油泄漏或燃烧效率下降。同时，燃油箱液位传感器实时监测油位，当油位低于设定报警值时，控制器发出低油位报警，提醒操作人员及时补充燃油，防止因燃油耗尽导致的停机事故。

4. 通信与远程监控功能

（1）所有通信端口可同时使用：控制器同时配备RS232、RS485、USB和以太网等多种通信接口，各端口可同时独立工作，互不干扰。这使得操作人员可以同时连接本地调试电脑、远程监控系统和SCADA上位机，实现多层次的监控和管理。

（2）通过DSE软件实现SCADA远程监控：通过专用DSE配置软件，用户可在上位机上实现对发电机组的远程监视和控制。SCADA系统可实时显示发电机的全部运行参数、状态信息和报警记录，并支持远程启动、停机、合闸和分闸等控制操作。SCADA的远程监控功能使发电机组可实现真正的无人值守运行。

（3）MODBUS RTU & TCP标准协议：控制器支持MODBUS RTU（串行通信）和MODBUS TCP（以太网通信）两种标准协议，便于与楼宇自动化系统（BAS）、电站管理系统（PMS）或工业控制系统（DCS）无缝集成。通过MODBUS协议，第三方系统可读取发电机的全部运行参数，并根据需要发出控制指令，实现系统的统一调度和管理。

 

 

图1 柴油发电机组控制系统

图2  柴油发电机组并联负载分配示意图

 

二、负载分配的接线及注意事项

 

1. 负载分配的接线方法

注意：要在电路板接线端上，测量装在仪表板上的调速控制器的电压。不要测量控制器接线条上的电压。

（1）通过在6和14接线端之间搭接导线可改变“增益范围”。若在6到14之间不搭接导线，则自动同步器定在发动机反应加快处（适用于响应较慢的发动机）；若在6到14之间带有搭接线，则自动同步器定在发动机反应减慢处（适用于响应较快的发动机）。此设置应根据发动机的调速器特性进行调整，以获得最佳的同步响应速度。

（2）接通触点或搭接11至12，可以使自动同步器仅仅作为一个同步检查断电器而动作，此时线路断电器触点输出，但在即将投入运行的发电机上无控制。此模式适用于需要人工确认同步条件后再手动合闸的场景。

（3）触点12到13之间接通，这就可以允许自动同步器作为一个转速匹配单元而工作。运行发电机的转速和相位是受到控制的，并且触点是闭合的，以驱动线路断电器。当线路断电器一合上，12和13之间的触点应该分开（见线路图，例如能看出接线端子11、12和13最可能是的一种状态）。此模式是全自动并机操作的标准配置。

（4）断开接触器，或者11至12，12至13之间不搭接，这就允许自动同步器感觉到误差，但它不控制也不使接触器闭合。此模式适用于仅需同步指示而不需要自动合闸的场合（如假同期试验）。

（5）电压电位计相对自动同步器有一个相位是必须的，它保持每个信号在正确的相位关系中。如果发电机电压与自动同步器电压不一样，则要求用降压变压器。变压器正确相位超前是必须的。降压变压器要求从发电机输入到自动同步器之间有一个名义的每相10伏安，从母线输入到自动同步器之间有每相一个7伏安的值。错误的相位连接会导致同步失败或非同期合闸事故。

（6）选用电流变压器，以保证在额定全负荷时尽可能接近5安培。电流变压器在5安培时要求每相12.5伏安。电流互感器的精度应不低于0.5级，以确保负载分配精度。电流互感器的变比应匹配发电机额定电流，并在额定电流下二次侧输出尽可能接近5A。

（7）当接线时，观察电流变压器的极性符号。极性接反将导致功率测量反向，使负载分配控制器无法正确分配有功和无功功率，严重时可能导致逆功率跳闸。极性检查应在送电前用电池法或仪表法确认。

（8）电压电位计相对同步负载分配控制器的相位是必须的，以保持每个信号处在正确的相位关系中。康明斯JLS仪表板能够输入195到260伏交流电压。如果发电机电压不同于同步负载分配控制器的电压，则要求降压变压器的正确相位超前，这是必须的。降压变压器要求对于同步负载分配控制器有一个每相6伏安的值。

（9）如果发电机组总是以同步状况运行，那么转速降同步开关是不要求的。转速降（DROOP）模式适用于机械调速器或需要下垂特性的并联运行，而同步（ISOCHRONOUS）模式适用于电子调速器的恒速并联运行。选择正确的模式对负载分配精度至关重要。

2. 负载分配的接线图注解

表1为图纸名词注解（中英文翻译），提供了接线图中各元件和端子的功能说明：

3. 接线与调试注意事项

（1）接线前应确认所有电源已断开，并按照接线图逐点核对。信号线（如转速传感器线、通信线）应与动力线分开走线，间距不小于200mm，以避免电磁干扰。屏蔽线应单端接地（通常在控制器端接地），另一端悬空，防止形成地环路。

（2）电流互感器的二次侧严禁开路。在通电状态下，若CT二次侧开路，将在开路端产生数千伏的高电压，危及设备和人员安全。连接CT二次侧之前，应先将一次侧电源断开或短接CT二次端子。

（3）调试时应先从单机空载运行开始，确认电压、频率、相序正确后，再进行空载并联试验。空载并联成功后，逐步增加负载，观察负载分配是否均匀（有功分配偏差应小于±5%，无功分配偏差应小于±5%）。若分配偏差过大，应检查CT极性、接线和控制器参数设定。

（4）调试中若出现逆功率、过流或超速等报警，应立即停机检查。逆功率可能由CT极性接反或调速器响应不一致引起；过流可能由负载分配不均或发电机过载引起。所有报警应在排除故障并确认保护功能正常后方可继续调试。

 

（5）对于初次投入运行的并联系统，建议在正式投运前进行不少于3次完整的启动-并机-带载-解列-停机循环试验，验证系统在各种工况下的可靠性和稳定性。试验过程中应记录所有关键参数，作为系统验收和后续维护的基准数据。

 

三、同步负载分配控制器的典型应用

 

1. 多台发电机组并联运行

（1）多台发电机组并联运行时，负载分配控制器通过检测各台发电机的有功功率和无功功率输出，自动调节调速器和AVR，使各机组按额定容量比例均匀分担负载。有功功率分配由调速器控制（通过调节燃油供给量），无功功率分配由AVR控制（通过调节励磁电流）。各机组的负载分配偏差应控制在±5%以内，以保证并联系统的稳定运行，避免某台机组过载而另一台欠载。

（2）在并联系统中，控制器采用“主从模式”或“分散逻辑”进行负载分配。主从模式中一台控制器作为主机，计算总负载需求并分配至各从机；分散逻辑中各控制器平等交换负载信息，各自独立计算并调整本机输出。分散逻辑模式没有单点故障，可靠性更高，是大型并联系统的首选方案。

（3）并联运行的机组启动顺序可由控制器自动管理——当市电失压时，控制器按预设顺序依次启动各台机组，先启动的机组先合闸带载，后续机组自动跟踪并机。当负荷增加时，控制器自动启动备用机组加入并联；当负荷减小时，控制器自动解列部分机组并停机，实现经济运行。在负荷高峰或紧急情况下，控制器还可手动或自动投入冗余机组，快速补充系统容量。

2. 发电机与市电并网运行

（1）控制器支持与市电并网运行，可实现削峰填谷、应急备用和孤岛运行等多种运行模式。在市电正常时，发电机组可与市电并联运行，共同向负载供电。控制器根据设定的功率分配比例，自动调节发电机组的输出功率，实现与市电的稳定并联。各模式之间的切换可通过控制器面板或远程信号实现。

（2）削峰填谷模式中，控制器监测市电负荷，当负荷超过设定值时自动启动发电机补充供电（削峰），当负荷回落时自动减载停机（填谷）。通过削峰填谷，用户可有效降低需量电费。以一台1000kW发电机为例，若每月减少峰值需量200kW，按需量电费30元/kW·月计算，每年可节省电费约7.2万元。

（3）应急备用模式中，控制器持续监测市电状态。当市电失压时，控制器自动启动发电机组，完成建压、同步和合闸，向应急负载供电。市电恢复后，控制器自动将负载切回市电，机组经冷却延时后停机。整个切换过程可完全自动完成，无需人工干预。从市电失压到发电机带载的时间通常控制在15～30秒以内。

（4）孤岛运行模式中，发电机组脱离市电独立供电。控制器管理发电机组与负载之间的功率平衡，当负载变化时自动调节机组出力，保持频率和电压稳定。孤岛运行适用于无市电的偏远地区或市电长期故障时的独立供电场景。

3. 多机并联与电网互备

（1）在数据中心、医院、工业园区等高可靠性要求场所，可采用多台发电机组并联互为备用。正常情况下，所有机组并联运行或部分运行，市电故障时其余机组自动投入。冗余配置确保在任何一台机组故障或维护时，系统仍能提供足够的备用容量。常见的冗余配置包括N+1、N+2和2N（完全冗余）三种模式。

（2）当系统容量需求超过单台机组能力时，控制器可自动实现多机组扩展——根据需要增加机组数量即可线性扩展系统容量。扩展时只需将新机组的控制通信线接入并联总线，并对控制器进行简单配置即可，无需复杂的重新设计。系统的最大并联机组数量通常为8台或16台（视控制器型号而定），总容量可达数万千瓦。

4. 通信与系统集成应用

（1）通过MODBUS RTU & TCP协议，同步负载分配控制器可与上位监控系统（SCADA）集成，实现远程监测、遥控和参数整定。控制器可上传的数据包括：各台发电机的运行状态、电压、电流、频率、功率、功率因数、燃油消耗、运行时间、故障报警等全部运行参数。上传的数据刷新率通常为每秒1～2次，满足实时监控要求。

（2）当控制器检测到故障或异常时，可主动向上位系统发送报警信息（通过MODBUS通信或干接点输出）。报警信息包括故障类型、发生时间和相关运行参数，便于操作人员快速定位和处理故障。报警记录可存储于控制器的非易失性存储器中，掉电后不丢失，供事后追溯和分析。

（3）控制器可通过远程通信端口接收来自中控室的启动、停机、合闸和分闸等控制指令，实现真正的无人值守运行。远程控制操作应具备权限管理和操作确认功能，防止误操作。所有远程操作均有日志记录，包括操作时间、操作内容和操作来源。

5. 不同应用场景的控制器配置选择

（1）在仅需应急备用且无需并网的场合（单机或简单备用），宜选用基本型自动启动控制器（如DSE 7xx系列），配置市电监测、自动启动和ATS控制功能即可。

（2）在需要多机并联运行但无需与市电并网的场合，宜选用带有负载分配功能的并联控制器（如DSE 8xx系列），配置负载分配、顺序启动和冗余管理功能。

（3）在需要与市电并网运行或进行削峰填谷的复杂场合，应选用功能完整的同步负载分配控制器（如DSE 86xx系列），配置市电并网、功率控制、负荷管理和通信监控等全部功能。

 

图3  负载分配控制器及在控制器上带有的仪表板安装插头和远程转速调正电位计，要与自动同步器和同步负载分配控制器一道使用

图4  负载分配控制器和远程控制器，以及远程转速调正电位计，贾与自动同步器和同步负载分配控制器一道使用

 图5  两台发电机组带有负载分配控制器，调速控制器，EFC燃料控制品和自动同步器。本图为该系统组成典型线路图

 

结语

同步负载分配控制器是实现柴油发电机组并联运行和并网运行的核心控制设备，具备市电监测、发电机保护、负载分配和通信监控等全面功能。在接线时，应严格按照接线图操作，特别注意CT极性、电压相位、屏蔽接地和接线端子的正确选择。在调试时，应从空载并联开始逐步增加负载，验证负载分配精度和保护功能的可靠性。正确使用同步负载分配控制器，可有效提高柴油发电机组的运行灵活性、供电可靠性和经济性，为重要负荷提供不间断的电力保障。

----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com