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摘要：柴油发电机组由于有较高的热效率和起动速率，并且具有结构紧凑、燃料存储便捷、占地面积较小、独立性强、维护操作容易等优点，一般作为大型公共设施备用电源或应急电源的首选设备。文章介绍了柴油发电机组并联运行的条件及实现的各种具体方法；详述了发电机组稳定运行时有功功率及无功功率的调节与分配。
关键词：柴油发电；机组电压；波动与闪变
为了保证柴油发电机组供电的可靠性，提高供电质量（电压和频率），增加运行的灵活性，做到经济运行，往往需要将柴油发电机组并联运行。然而多台机组并联运行也不是一件简单的事，下面将探讨关于柴油发电机组并联运行的问题。
一、两机并联运行的基本条件
在并联两组同步发电机时，需要防止在两发电机组间产生较大的冲击电流，以及由此在发电机转轴上产生的冲击转矩。因此，将投入并联的发电机应该满足以下3个条件。
（1）待并列发电机组相序一致
如果将并列的两发电机相序不同，此时并列时，相当于两发电机组端点上被相互加上一组负序电压，这将会出现非常严重的故障情况，因为这时电流和转矩的冲击都很大，系统将难以稳定运行，这必须要加以防止。
（2）待并列的两发电机运行频率相同
假如发电机的频率不相同，则三相所对应的电压在大部分时候都不相等，以至于两边对应的相量间相位差將会在0°～360°之间不断变化，电压差值也不断地在0～2UN之间改变。而且频率相差越大，这个变化的速度就会越快，若此时合闸，必然会产生冲击电流以及冲击转矩，这将使并列后两发电机组达到同步稳定的过程时间加长甚至难以达到稳定运行。
（3）待并列的两发电机端电压相等
电压相等应该包括相位相同、频率一致和有效值三者相等，即相量相等。通常大型同步发电机的转向和相序在出厂之前都已标定其相序。对于没有明确标明转向和相序的发电机，可以使用相序指示器来确定。而调节原动机的转速和发电机的励磁电流就可以调节频率的高低和电压的大小，在通过调节发电机的瞬时速度可以调整电压的相位。此调节过程也称为整
步过程，即为了将发电机投入电网并联所运行的调节和操作过程。以上所述并联的3个条件中，条件一是必须满足的，其它两个条件在实际运行中会略有出入，一般不会严格相同，并列完成后，两机经短暂的同期过程后就会进入均压、同步运行状态。都会因瞬时值不等，而出现环流。其中相序相同必须严格遵守，其它三个条件允许稍有出入。一般说来，相序可由设计制造及安装自动满足，对于没有标明转向和相序的电机，可以利用相序指示器来确定，并联时将主要检查频率及电压的大小和相位。
二、投入并联的方法
电力系统中，为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。同步又可分为自同步和准同步两种方式。
1、自同步方式
自同步并联运行的操作是将未加励磁电流的发电机组的转速升到接近额定转速；然后，把发电机组投入并联，再立即加上直流励磁，此时，依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，即可把转子自动牵入同步。自同步法的优点是，投入迅速，不需要增添复杂的装置，缺点是投入时定子电流冲击稍大。
2、准同步方式
准同步方式是将待并发电机组在投入系统前通过调速器调节原动机转速，使发电机组转速接近同步转速；通过励磁调整装置调节发电机组励磁电流，使发电机组端电压接近系统电压；在同步条件中的频差及压差满足给定值时，选择在零相角差到来前的合适时刻合上开关，发电机组迅速被拉入同步运行。准同步并联运行的优点是，投入瞬间电网和电机基本没有冲击。根据自动化程度的高低，准同步方式又可分为手动并联运行和自动并联运行。其中，手动并联运行包括灯光熄灭法（直接接法）、灯光旋转法（交叉接法）、粗同步法等；自动并联运行有晶体管自动并联运行、继电器自动并联运行和单片机控制自动并联运行等。随着微机控制技术的发展，单片机自动控制的并联运行技术得到了很大的应用。由单片机控制的自动并联运行装置具有体积小、成本低、控制灵活等显著的优越性，因此，自动并联运行实现单片机控制已是一种趋势。其原理是，根据前面发电机组并网的条件，利用单片机检测发电机组的电压差、频率差和相位差，并根据该差率的大小自动对发电机组进行调整，当差值非常小，认为已满足条件时，发出合闸脉冲，实现同步运行。因此，只要掌握了柴油发电机组并联运行的条件，充分熟悉各种并联的方法，就可根据工程的具体情况，适当地选用某种并联方式。既可做到操作简便、迅速，可靠性高，又可防止并联瞬间出现的冲击电流和电压波动。但是，发电机组同步运行后，还有一个重要的环节，就是对发电机组进行功率分配。
三、有功功率和无功功率的调节与分配
在多台柴油发电机组并联运行的系统中，负载的任何变化都会引起频率和电压的波动，导致并联运行的柴油发电机组间出现功率交互振荡。三相四线制中在中线形成的以三次谐波为载波的调幅电流，又加剧了功率振荡。可见要使并联机组稳定运行，发电机组均分负荷是必要的。所谓均分负荷，则力求把并联机组的运行状态调的一致，即有功功率按容量大小成比例分配，无功功率的分配则力求把所有发电机组的功率因数调的一致。
1、发电机组间有功功率的调节与分配
发电机组输出的有功功率是由原动机的机械功率转化而来的，这样，改变并联运行同步发电机组有功功率的分配必须通过调节调速器来实现的。而发电机组要求原动机能保持恒定的转速，使得频率稳定，因此，调频与调载间有着内在的联系。目前，在我国由于地区经济差距比较大，各地装配的发电机组种类繁多，功率的调节与分配方式也各种各样，既存在手动控制，又存在自动控制等。下面将对自动控制做简单的介绍。对电网频率的自动调节和功率的自动分配，有许多不同的方案可供采用，有模拟式控制系统和数字式控制系统两种。在控制系统的控制下能经常地保持电网的频率为额定值，电力系统的负荷则按给定比例进行分配。模拟式控制系统原理如图1所示。 原理：负荷分配器中的功率测量电路在并行电缆（平衡链）中产生一个正比于发电机组有功功率的直流信号。由于所有的并行电缆都连接在一起，当有功功率分配不均衡时，并行电缆之间将产生电流信号，负荷分配器侦测到该信号时，自动对该发电机组进行调整，实现有功功率的调节与分配。数字式控制系统则主要是用单片机来进行控制功率的调节与分配。首先，利用单片机测出各机组的功率以及功差，再根据功差的大小对调速器发出调节信号，以达到消除功差的目的，从而实现有功功率的调节与分配。
2、发电机组间无功功率的自动分配
改变并联运行的同步发电机组无功功率的分配是通过改变各台发电机组的励磁电流来实现的，又因为励磁电流与同步发电机组的电势直接相关，因此，无功功率的分配与电压的调节是密不可分的。发电机组的自动电压调节器能改变励磁电流，以自动维持发电机组端电压的恒定，同时其附加装置也调整了无功功率，使并联运行的发电机组间的无功功率得到合理的分配。发电机组间的无功功率的分配，又取决于电压调节器的电压调整特性。最常用的是采用均具有有差电压调整特性的发电机组并联运行，为了达到这一要求，通常在发电机组间增设调差装置和均压连线。
2.1调差装置
在按电压偏差，调压的励磁系统中，调差系数足，一般是很小的，甚至幾乎接近是无差的。这样，在发电机组并联运行时，就会使无功功率的分配不稳定。为了使调压特性曲线具有足够倾斜度的有差调整特性，且Kc相同，以稳定而平均的分配无功功率，所以，在调压器上加装可以改变调差系数的装置。
2.2均压连线
均压线根据连接在励磁硅整流器的直流侧还是交流侧可以分为直流均压线和交流均压线。其接线图如图2，图3所示。
（A）直流均压线
对相同容量发电机组的并联运行，可采用直流均压线来使各发电机组的励磁电流在任何时候都相等，以保证各发电机组的无功负荷在任何时候都平均分配，如图2所示。当两台发电机组的励磁电流不同时，均压线上将出现平衡电流，使两台发电机组的励磁电流保持相等。
（B）交流均压线
对不同容量的发电机组的并联运行，可采用交流均压线，如图3所示，其作用原理与直流均压联接基本相同。由图可见，将两台发电机组调压装置的移相电抗器通过均压线并联。当两台发电机组出现电压差时，通过均压线使发电机组输出电压均衡，以保持无功负荷分配均衡，交流均压线对无功负荷分配好、均压电流小，但并联运行时冲击电流较大。
结语
电站并联运行的两个重要环节是并联运行和调频调载。通常并联运行用同步控制器，调频调载用负荷分配器。可以通过先进的单片机与自动控制技术将这两个功能集成在一个模块上，很显然，这比传统的控制装置要优良的多，节省了安装空间，还有控制灵活、精确、可靠性高、便于改进等显著的优越性。还可以对该模块的功能进行扩展，最后可实现电站的自动启动、自动并联运行、自动调频调载、自动解列、自动停机、各种保护与报警等功能，构成一个完备的柴油机电站控制系统。
参考文献
[1]李彦强.电站柴油机双机并联调速系统的仿真研究[J].内燃机，2002
[2]闫利伟.柴油发电机组并联运行分析与综合研究[D].北京：华北电力大学，2007
关键词：柴油发电；机组电压；波动与闪变
为了保证柴油发电机组供电的可靠性，提高供电质量（电压和频率），增加运行的灵活性，做到经济运行，往往需要将柴油发电机组并联运行。然而多台机组并联运行也不是一件简单的事，下面将探讨关于柴油发电机组并联运行的问题。
一、两机并联运行的基本条件
在并联两组同步发电机时，需要防止在两发电机组间产生较大的冲击电流，以及由此在发电机转轴上产生的冲击转矩。因此，将投入并联的发电机应该满足以下3个条件。
（1）待并列发电机组相序一致
如果将并列的两发电机相序不同，此时并列时，相当于两发电机组端点上被相互加上一组负序电压，这将会出现非常严重的故障情况，因为这时电流和转矩的冲击都很大，系统将难以稳定运行，这必须要加以防止。
（2）待并列的两发电机运行频率相同
假如发电机的频率不相同，则三相所对应的电压在大部分时候都不相等，以至于两边对应的相量间相位差將会在0°～360°之间不断变化，电压差值也不断地在0～2UN之间改变。而且频率相差越大，这个变化的速度就会越快，若此时合闸，必然会产生冲击电流以及冲击转矩，这将使并列后两发电机组达到同步稳定的过程时间加长甚至难以达到稳定运行。
（3）待并列的两发电机端电压相等
电压相等应该包括相位相同、频率一致和有效值三者相等，即相量相等。通常大型同步发电机的转向和相序在出厂之前都已标定其相序。对于没有明确标明转向和相序的发电机，可以使用相序指示器来确定。而调节原动机的转速和发电机的励磁电流就可以调节频率的高低和电压的大小，在通过调节发电机的瞬时速度可以调整电压的相位。此调节过程也称为整
步过程，即为了将发电机投入电网并联所运行的调节和操作过程。以上所述并联的3个条件中，条件一是必须满足的，其它两个条件在实际运行中会略有出入，一般不会严格相同，并列完成后，两机经短暂的同期过程后就会进入均压、同步运行状态。都会因瞬时值不等，而出现环流。其中相序相同必须严格遵守，其它三个条件允许稍有出入。一般说来，相序可由设计制造及安装自动满足，对于没有标明转向和相序的电机，可以利用相序指示器来确定，并联时将主要检查频率及电压的大小和相位。
二、投入并联的方法
电力系统中，为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。同步又可分为自同步和准同步两种方式。
1、自同步方式
自同步并联运行的操作是将未加励磁电流的发电机组的转速升到接近额定转速；然后，把发电机组投入并联，再立即加上直流励磁，此时，依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，即可把转子自动牵入同步。自同步法的优点是，投入迅速，不需要增添复杂的装置，缺点是投入时定子电流冲击稍大。
2、准同步方式
准同步方式是将待并发电机组在投入系统前通过调速器调节原动机转速，使发电机组转速接近同步转速；通过励磁调整装置调节发电机组励磁电流，使发电机组端电压接近系统电压；在同步条件中的频差及压差满足给定值时，选择在零相角差到来前的合适时刻合上开关，发电机组迅速被拉入同步运行。准同步并联运行的优点是，投入瞬间电网和电机基本没有冲击。根据自动化程度的高低，准同步方式又可分为手动并联运行和自动并联运行。其中，手动并联运行包括灯光熄灭法（直接接法）、灯光旋转法（交叉接法）、粗同步法等；自动并联运行有晶体管自动并联运行、继电器自动并联运行和单片机控制自动并联运行等。随着微机控制技术的发展，单片机自动控制的并联运行技术得到了很大的应用。由单片机控制的自动并联运行装置具有体积小、成本低、控制灵活等显著的优越性，因此，自动并联运行实现单片机控制已是一种趋势。其原理是，根据前面发电机组并网的条件，利用单片机检测发电机组的电压差、频率差和相位差，并根据该差率的大小自动对发电机组进行调整，当差值非常小，认为已满足条件时，发出合闸脉冲，实现同步运行。因此，只要掌握了柴油发电机组并联运行的条件，充分熟悉各种并联的方法，就可根据工程的具体情况，适当地选用某种并联方式。既可做到操作简便、迅速，可靠性高，又可防止并联瞬间出现的冲击电流和电压波动。但是，发电机组同步运行后，还有一个重要的环节，就是对发电机组进行功率分配。
三、有功功率和无功功率的调节与分配
在多台柴油发电机组并联运行的系统中，负载的任何变化都会引起频率和电压的波动，导致并联运行的柴油发电机组间出现功率交互振荡。三相四线制中在中线形成的以三次谐波为载波的调幅电流，又加剧了功率振荡。可见要使并联机组稳定运行，发电机组均分负荷是必要的。所谓均分负荷，则力求把并联机组的运行状态调的一致，即有功功率按容量大小成比例分配，无功功率的分配则力求把所有发电机组的功率因数调的一致。
1、发电机组间有功功率的调节与分配
发电机组输出的有功功率是由原动机的机械功率转化而来的，这样，改变并联运行同步发电机组有功功率的分配必须通过调节调速器来实现的。而发电机组要求原动机能保持恒定的转速，使得频率稳定，因此，调频与调载间有着内在的联系。目前，在我国由于地区经济差距比较大，各地装配的发电机组种类繁多，功率的调节与分配方式也各种各样，既存在手动控制，又存在自动控制等。下面将对自动控制做简单的介绍。对电网频率的自动调节和功率的自动分配，有许多不同的方案可供采用，有模拟式控制系统和数字式控制系统两种。在控制系统的控制下能经常地保持电网的频率为额定值，电力系统的负荷则按给定比例进行分配。模拟式控制系统原理如图1所示。 原理：负荷分配器中的功率测量电路在并行电缆（平衡链）中产生一个正比于发电机组有功功率的直流信号。由于所有的并行电缆都连接在一起，当有功功率分配不均衡时，并行电缆之间将产生电流信号，负荷分配器侦测到该信号时，自动对该发电机组进行调整，实现有功功率的调节与分配。数字式控制系统则主要是用单片机来进行控制功率的调节与分配。首先，利用单片机测出各机组的功率以及功差，再根据功差的大小对调速器发出调节信号，以达到消除功差的目的，从而实现有功功率的调节与分配。
2、发电机组间无功功率的自动分配
改变并联运行的同步发电机组无功功率的分配是通过改变各台发电机组的励磁电流来实现的，又因为励磁电流与同步发电机组的电势直接相关，因此，无功功率的分配与电压的调节是密不可分的。发电机组的自动电压调节器能改变励磁电流，以自动维持发电机组端电压的恒定，同时其附加装置也调整了无功功率，使并联运行的发电机组间的无功功率得到合理的分配。发电机组间的无功功率的分配，又取决于电压调节器的电压调整特性。最常用的是采用均具有有差电压调整特性的发电机组并联运行，为了达到这一要求，通常在发电机组间增设调差装置和均压连线。
2.1调差装置
在按电压偏差，调压的励磁系统中，调差系数足，一般是很小的，甚至幾乎接近是无差的。这样，在发电机组并联运行时，就会使无功功率的分配不稳定。为了使调压特性曲线具有足够倾斜度的有差调整特性，且Kc相同，以稳定而平均的分配无功功率，所以，在调压器上加装可以改变调差系数的装置。
2.2均压连线
均压线根据连接在励磁硅整流器的直流侧还是交流侧可以分为直流均压线和交流均压线。其接线图如图2，图3所示。
（A）直流均压线
对相同容量发电机组的并联运行，可采用直流均压线来使各发电机组的励磁电流在任何时候都相等，以保证各发电机组的无功负荷在任何时候都平均分配，如图2所示。当两台发电机组的励磁电流不同时，均压线上将出现平衡电流，使两台发电机组的励磁电流保持相等。
（B）交流均压线
对不同容量的发电机组的并联运行，可采用交流均压线，如图3所示，其作用原理与直流均压联接基本相同。由图可见，将两台发电机组调压装置的移相电抗器通过均压线并联。当两台发电机组出现电压差时，通过均压线使发电机组输出电压均衡，以保持无功负荷分配均衡，交流均压线对无功负荷分配好、均压电流小，但并联运行时冲击电流较大。
结语
电站并联运行的两个重要环节是并联运行和调频调载。通常并联运行用同步控制器，调频调载用负荷分配器。可以通过先进的单片机与自动控制技术将这两个功能集成在一个模块上，很显然，这比传统的控制装置要优良的多，节省了安装空间，还有控制灵活、精确、可靠性高、便于改进等显著的优越性。还可以对该模块的功能进行扩展，最后可实现电站的自动启动、自动并联运行、自动调频调载、自动解列、自动停机、各种保护与报警等功能，构成一个完备的柴油机电站控制系统。
参考文献
[1]李彦强.电站柴油机双机并联调速系统的仿真研究[J].内燃机，2002
[2]闫利伟.柴油发电机组并联运行分析与综合研究[D].北京：华北电力大学，2007