Мэдээ - Дизель генераторын багц ба эрчим хүчний хуримтлалын холболтын асуудлын дүн шинжилгээ

Дизель генераторын иж бүрдэл болон эрчим хүч хуримтлуулах системийн харилцан холболттой холбоотой дөрвөн үндсэн асуудлын англи хэл дээрх дэлгэрэнгүй тайлбарыг энд оруулав. Энэхүү эрлийз эрчим хүчний систем (ихэвчлэн "Дизель + Хадгалах" эрлийз бичил сүлжээ гэж нэрлэдэг) нь үр ашгийг дээшлүүлэх, түлшний зарцуулалтыг бууруулах, эрчим хүчний тогтвортой хангамжийг хангах дэвшилтэт шийдэл боловч түүний удирдлага нь маш нарийн төвөгтэй юм.

Гол асуудлуудын тойм

100ms-ийн урвуу цахилгааны асуудал: Дизель үүсгүүрт буцаан тэжээл өгөхөөс эрчим хүч хуримтлуулахаас хэрхэн сэргийлэх, ингэснээр түүнийг хамгаалах.
Тогтмол эрчим хүчний гаралт: Дизель хөдөлгүүрийг өндөр үр ашигтай бүсэд хэрхэн тогтмол ажиллуулах вэ.
Эрчим хүчний хуримтлалыг гэнэт салгах: Эрчим хүч хадгалах систем сүлжээнээс гэнэт унах үед үзүүлэх нөлөөллийг хэрхэн зохицуулах вэ.
Реактив чадлын асуудал: Хүчдэлийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд хоёр эх үүсвэрийн хооронд реактив эрчим хүчний хуваарилалтыг хэрхэн зохицуулах вэ.

1. 100ms урвуу цахилгаантай холбоотой асуудал

Асуудлын тайлбар:
Эрчим хүч хадгалах системээс (эсвэл ачаалал) цахилгаан энерги нь дизель генераторын төхөөрөмж рүү буцаж урсах үед урвуу хүч үүсдэг. Дизель хөдөлгүүрийн хувьд энэ нь хөдөлгүүрийг жолоодох "мотор" шиг ажилладаг. Энэ нь маш аюултай бөгөөд дараах үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.

Механик гэмтэл: Хөдөлгүүрийн хэвийн бус жолоодлого нь тахир гол болон холбогч саваа зэрэг эд ангиудыг гэмтээж болно.
Системийн тогтворгүй байдал: Дизель хөдөлгүүрийн хурд (давтамж) болон хүчдэлийн хэлбэлзлийг үүсгэж улмаар унтрах магадлалтай.

Дизель генераторууд нь механик инерци ихтэй, хурдыг зохицуулах систем нь удаан (ихэвчлэн секундын дарааллаар) хариу үйлдэл үзүүлдэг тул 100 мс-ийн дотор үүнийг шийдвэрлэх шаардлага бий. Энэ цахилгааны буцах урсгалыг хурдан дарахын тулд тэд өөртөө найдаж чадахгүй. Даалгаврыг эрчим хүчний хадгалалтын системийн хэт хурдан хариу үйлдэл бүхий Эрчим хүч хувиргах систем (PCS) гүйцэтгэх ёстой.

Шийдэл:

Үндсэн зарчим: "Дизель түлш хүргэдэг бол хадгалалт нь дагаж мөрддөг." Бүхэл бүтэн системд дизель генераторын иж бүрдэл нь "сүлжээ"-тэй адил хүчдэл ба давтамжийн лавлах эх үүсвэр (жишээ нь, V / F хяналтын горим) болж ажилладаг. Эрчим хүч хадгалах систем нь тогтмол чадлын (PQ) хяналтын горимд ажилладаг бөгөөд түүний гаралтын хүчийг зөвхөн мастер хянагчийн тушаалаар тодорхойлдог.
Хяналтын логик:
1. Бодит цагийн хяналт: Системийн мастер хянагч (эсвэл хадгалах PCS өөрөө) гаралтын хүчийг хянадаг (P_diesel) ба дизель генераторын чиглэлийг бодит цаг хугацаанд маш өндөр хурдтайгаар (жишээ нь секундэд хэдэн мянган удаа).
2. Эрчим хүчний тохируулгын цэг: Эрчим хүч хадгалах системийн чадлын тохируулгын цэг (P_set) дараахь зүйлийг хангасан байх ёстой.P_ачаалах(нийт ачааллын чадал) =P_diesel+P_set.
3. Шуурхай тохируулга: Ачаалал гэнэт багасаж, үүснэP_dieselСөрөг хандлагатай бол хянагч хэдхэн миллисекундын дотор цэнэгийн цэнэгээ багасгах эсвэл шингээгч (цэнэглэх) горимд шилжих командыг хадгалах PCS-д илгээх ёстой. Энэ нь батерейнд илүүдэл энергийг шингээж, баталгаажуулдагP_dieselэерэг хэвээр байна.
Техникийн хамгаалалтууд:
- Өндөр хурдны харилцаа холбоо: Командын саатлыг хамгийн бага байлгахын тулд дизель хянагч, хадгалах PCS болон системийн мастер хянагч хооронд өндөр хурдны холбооны протоколууд (жишээлбэл, CAN автобус, хурдан Ethernet) шаардлагатай.
- PCS Rapid Response: Орчин үеийн санах ойн PCS төхөөрөмжүүд нь тэжээлийн хариу өгөх хугацаа 100 мс-ээс хамаагүй хурдан, ихэвчлэн 10 мс дотор байдаг тул энэ шаардлагыг бүрэн хангах боломжтой болгодог.
- Илүүдэл хамгаалалт: Удирдлагын холбоосоос гадна урвуу цахилгаан хамгаалалтын реле нь ихэвчлэн дизель генераторын гаралт дээр сүүлийн техник хангамжийн саад болж суурилагдсан байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний ажиллах хугацаа хэдэн зуун миллисекунд байж болох тул энэ нь үндсэндээ нөөц хамгаалалт болдог; Үндсэн хурдан хамгаалалт нь хяналтын системд тулгуурладаг.

2. Тогтмол эрчим хүчний гаралт

Асуудлын тайлбар:
Дизель хөдөлгүүрүүд нь нэрлэсэн хүчин чадлынхаа 60-80%-ийн ачааллын хүрээнд хамгийн их түлшний хэмнэлттэй, хамгийн бага ялгаралттайгаар ажилладаг. Бага ачаалал нь "нойтон овоолго" болон нүүрстөрөгчийн хуримтлал үүсгэдэг бол өндөр ачаалал нь түлшний зарцуулалтыг эрс нэмэгдүүлж, ашиглалтын хугацааг бууруулдаг. Зорилго нь дизель түлшийг ачааллын хэлбэлзлээс тусгаарлаж, үр ашигтай тогтоосон түвшинд тогтвортой байлгах явдал юм.

Шийдэл:

"Оргил сахлын болон хөндийг дүүргэх" хяналтын стратеги:
1. Суурь цэгийг тохируулах: Дизель генераторын иж бүрдэл нь хамгийн оновчтой үр ашгийн цэг дээр (жишээ нь, нэрлэсэн чадлын 70%) тогтоосон тогтмол чадлын гаралтаар ажилладаг.
2. Хадгалах журам:
  - Ачааллын эрэлт > Дизель түлшний тохируулгын цэг: Дутуу хүч (P_load - P_diesel_set) эрчим хүч хадгалах системийн цэнэггүйдэлээр нэмэгддэг.
  - Ачааллын эрэлт < Дизель түлшний тогтоосон цэг: Илүүдэл хүч (P_diesel_set - P_load) эрчим хүч хадгалах системийг цэнэглэхэд шингэдэг.
Системийн ашиг тус:
- Дизель хөдөлгүүр нь өндөр үр ашигтай, жигд ажилладаг бөгөөд ашиглалтын хугацааг уртасгаж, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.
- Эрчим хүч хуримтлуулах систем нь ачааллын огцом хэлбэлзлийг жигдрүүлж, дизель түлшний ачааллыг байнга өөрчлөхөөс үүдэлтэй үр ашиггүй байдал, элэгдэлд орохоос сэргийлдэг.
- Түлшний нийт хэрэглээ мэдэгдэхүйц буурсан.

3. Эрчим хүчний хуримтлалыг гэнэт салгах

Асуудлын тайлбар:
Зайны доголдол, PCS-ийн доголдол, хамгаалалтын үйл ажиллагаа алдагдсанаас болж эрчим хүч хадгалах систем гэнэт офлайн унана. Хадгалах байгууламжаас өмнө нь зохицуулж байсан эрчим хүчийг (үүсгэх эсвэл хэрэглэж байгаа эсэх) шууд дизель генераторын багц руу шилжүүлж, асар их хэмжээний цахилгаан цочролыг бий болгодог.

Эрсдэл:

Хадгалалт нь цэнэггүй болсон (ачааллыг дэмжиж байгаа) бол түүнийг салгаснаар бүрэн ачааллыг дизель түлш рүү шилжүүлж, хэт ачаалал, давтамж (хурд) буурах, хамгаалалтын уналт үүсэх магадлалтай.
Хэрэв хадгалах сан цэнэглэж байсан бол (илүүдэл хүчийг шингээж) түүнийг салгаснаар дизель түлшний илүүдэл хүчийг хаана ч үлдээж, урвуу хүч, хэт хүчдэл үүсгэж, мөн унтрах шалтгаан болдог.

Шийдэл:

Дизель түлшний хажуугийн ээрэх нөөц: Дизель генераторын иж бүрдэл нь зөвхөн хамгийн оновчтой үр ашгийн цэгт тохирсон хэмжээтэй байх ёсгүй. Энэ нь динамик нөөцтэй байх ёстой. Жишээлбэл, системийн хамгийн их ачаалал 1000 кВт, дизель түлш нь 700 кВт-т ажилладаг бол дизель түлшний нэрлэсэн хүчин чадал нь 700 кВт-аас их байх ёстой + хамгийн их боломжит шатлалт ачаалал (эсвэл хадгалах сангийн хамгийн их хүч), жишээлбэл, 1000 кВт-ын нэгжийг сонгосон бөгөөд энэ нь хадгалалтын доголдолд 300 кВт буфер өгөх ёстой.
Хурдан ачааллын хяналт:
1. Системийн бодит цагийн хяналт: Хадгалах системийн төлөв байдал, эрчим хүчний урсгалыг тасралтгүй хянадаг.
2. Гэмтлийг илрүүлэх: Хадгалалтын гэнэтийн тасалдлыг илрүүлэх үед мастер хянагч тэр даруй дизель хянагч руу ачааллыг хурдан бууруулах дохио илгээдэг.
3. Дизель түлшний хариу үйлдэл: Дизель хянагч нь нэн даруй ажиллаж (жишээлбэл, түлшний шахалтыг хурдан багасгах) шинэ ачааллыг тохируулахын тулд хүчийг багасгахыг оролддог. Ээрэх нөөц хүчин чадал нь энэ удаашралтай механик хариу үйлдэл хийхэд цаг хугацаа зарцуулдаг.
Сүүлчийн арга хэмжээ: Ачаалал арилгах: Хэрэв дизель түлш тэсвэрлэх чадваргүй бол цахилгаан цочрол хэт их байвал хамгийн найдвартай хамгаалалт бол чухал ачаалал болон генераторын аюулгүй байдлыг нэн тэргүүнд чухал бус ачааллыг арилгах явдал юм. Ачаалал бууруулах схем нь системийн дизайнд зайлшгүй шаардлагатай хамгаалалтын шаардлага юм.

4. Реактив чадлын асуудал

Асуудлын тайлбар:
Реактив хүчийг соронзон орон үүсгэхэд ашигладаг бөгөөд хувьсах гүйдлийн систем дэх хүчдэлийн тогтвортой байдлыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дизель генератор болон хадгалах PCS хоёулаа реактив чадлын зохицуулалтад оролцох шаардлагатай.

Дизель генератор: Реактив чадлын гаралт ба хүчдэлийг өдөөх гүйдлийг тохируулах замаар удирддаг. Түүний реактив чадлын чадвар хязгаарлагдмал, хариу үйлдэл нь удаан байдаг.
Хадгалах PCS: Ихэнх орчин үеийн PCS нэгжүүд нь дөрвөн квадранттай байдаг бөгөөд тэдгээр нь реактив хүчийг бие даан, хурдан шахаж, шингээх чадвартай байдаг (хэрэв тэдгээр нь илэрхий чадлын кВА-аас хэтрэхгүй бол).

Бэрхшээл: Аль нэг нэгжийг хэт ачаалалгүйгээр системийн хүчдэлийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд хоёуланг нь хэрхэн зохицуулах вэ.

Шийдэл:

Хяналтын стратеги:
1. Дизель хүчдэлийг зохицуулдаг: Дизель генераторын багцыг V/F горимд тохируулсан бөгөөд системийн хүчдэл ба давтамжийн лавлагааг тогтоох үүрэгтэй. Энэ нь тогтвортой "хүчдэлийн эх үүсвэр" -ийг хангадаг.
2. Хадгалалт нь реактив зохицуулалтад оролцдог (заавал биш):
  - PQ горим: Хадгалалт нь зөвхөн идэвхтэй хүчийг (P), реактив хүчээр (Q) тэг болгож тохируулна. Дизель нь бүх реактив хүчийг өгдөг. Энэ бол хамгийн энгийн арга боловч дизель түлшинд ачаалал өгдөг.
  - Реактив цахилгаан дамжуулах горим: Системийн мастер хянагч нь реактив тэжээлийн командуудыг илгээдэг (Q_set) одоогийн хүчдэлийн нөхцөл дээр үндэслэн хадгалах PCS-д. Хэрэв системийн хүчдэл бага байвал хадгалах төхөөрөмжид реактив хүчийг шахах тушаал өгнө үү; хэрэв өндөр байвал реактив хүчийг шингээхийг тушаа. Энэ нь дизель түлшний ачааллыг хөнгөлж, идэвхтэй эрчим хүчний гаралтад анхаарлаа төвлөрүүлэхийн зэрэгцээ хүчдэлийг илүү нарийн, хурдан тогтворжуулах боломжийг олгодог.
  - Эрчим хүчний хүчин зүйл (PF) хяналтын горим: Зорилтот чадлын коэффициентийг (жишээ нь, 0.95) тохируулсан бөгөөд хадгалах сан нь дизель генераторын терминал дээр тогтмол нийт чадлын коэффициентийг хадгалахын тулд реактив гаралтыг автоматаар тохируулдаг.
Хүчин чадлыг харгалзан үзэх: Хадгалах PCS нь хангалттай харагдах чадлын багтаамжтай (кВА) хэмжээтэй байх ёстой. Жишээлбэл, 400 кВт-ын идэвхтэй хүчийг гаргадаг 500 кВт-ын PCS нь дээд тал ньsqrt(500² - 400²) = 300kVArреактив хүч. Хэрэв реактив эрчим хүчний хэрэгцээ өндөр байвал илүү том PCS шаардлагатай.

Дүгнэлт

Дизель генераторын багц ба эрчим хүчний хадгалалтын хооронд тогтвортой холболтыг амжилттай бий болгох нь шаталсан удирдлагад тулгуурладаг.

Техник хангамжийн давхарга: Хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх хадгалах PCS болон өндөр хурдны холбооны интерфейс бүхий дизель генератор хянагчийг сонго.
Хяналтын давхарга: "Дизель хөдөлгүүр нь V/F, хадгалалт нь PQ" гэсэн үндсэн архитектурыг ашигла. Өндөр хурдны системийн хянагч нь идэвхтэй эрчим хүчний "оргил сахлын / хөндий дүүргэх" болон реактив хүчийг дэмжихийн тулд бодит цагийн цахилгаан дамжуулалтыг гүйцэтгэдэг.
Хамгаалалтын давхарга: Системийн дизайн нь иж бүрэн хамгаалалтын төлөвлөгөөг агуулсан байх ёстой: урвуу цахилгааны хамгаалалт, хэт ачааллаас хамгаалах, хадгалалтын гэнэт тасарсан үед ачааллыг хянах (ачаалалыг багасгах) стратеги.

Дээр дурдсан шийдлүүдийн тусламжтайгаар үр ашигтай, тогтвортой, найдвартай дизель-эрчим хүчний хуримтлалын холимог эрчим хүчний системийг бий болгохын тулд таны тавьсан дөрвөн гол асуудлыг үр дүнтэй шийдвэрлэх боломжтой.