一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，所述方法利用CAN总线将区域内所有需要并网的柴油发电机组连接，组成CAN网络，通过柴油发电机CAN节点地址的唯一性完成网络节点的优先级配置，各个网络节点根据自己的并网工作状态和其它柴油发电机的并网工作状态，按照预设的优先级竞争并网许可，优先级低的网络节点自动退出，最高优先级的网络节点获得并网权，当获得并网权的柴油发电机完成并网后，还未并网的柴油发电机重新申请和竞争并网许可，直到所有网络节点并网成功。该方法在实际应用中不需要专门的主并网控制器来协调各个柴油发电机节点，各个节点能够自主协调，减少了成本，提高了并网速度。

【技术实现步骤摘要】
一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法
本专利技术涉及发电机并网控制领域，具体涉及一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法。
技术介绍
在医院、通信、消防等重要领域，经常需要采用柴油发电机组作为后备应急电源。在柴油发电机组的实际应用中，随着负载的变化，供电情况也要与负载相匹配，于是供电系统投入运行的柴油发电机输出功率和台数也会发生变化，同时，柴油发电机可能发生故障，此时需要启动备用的柴油发电机，并将其并入电网。因此，由于柴油发电机组扩容或者备用的需求，柴油发电机组在实际应用中需要进行并网控制。当一片区域需要多台柴油发电机并网时，为了减小对电网的冲击和保证电力系统的稳定性，需要一台一台地把柴油发电机依次并入电网，多台柴油发电机不可同时并网。于是，需要一种并网协调方法，协调各台柴油发电机依次并网。目前，当柴油发电机数量较少，较多采用手动控制柴油机并网的方法，人工将一台一台柴油发电机并网，这种方式明显不适用于大范围分布的大数量柴油发电机组群。因此，需要一种控制协调策略，使得区域内的所有柴油机节点可以自主协调并网，一台接着一台并入电网，以自动组成大容量电网。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，该方法在实际应用中不需要专门的主并网控制器来协调各个柴油发电机节点，各个节点能够自主协调，减少了成本，提高了并网速度。本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，所述方法具体如下：1)利用CAN总线将区域内所有需要并网的柴油发电机组连接，组成CAN网络，每个柴油发电机组构成一个网络节点，并设置一个能够容纳所有网络节点的并网状态表，所述并网状态表包括每个网络节点的并网状态，具有两列数据，第一列数据为“通信看门狗计时器”，第二列数据为状态数据，状态数据为“未连接”、“未并网”、“申请并网”、“申请成功”、“并网中”、“并网成功”或“并网失败”其中之一，表中的偏移地址即为CAN网络中的节点地址；2)步骤1)中CAN网络的数据通信格式采用SAEJ1939协议，并在该协议标准基础上增加参数组编号PGN，所有与并网相关的CAN帧只使用一个PGN，使CAN帧的优先级只与节点地址有关，通过柴油发电机CAN节点地址的唯一性完成网络节点的优先级配置，CAN帧的数据域采用一个字节，直接使用并网状态表中的状态字节数据；3)每个柴油发电机网络节点通过CAN网络交换各自的并网状态信息，各个网络节点根据自己的并网工作状态和其它柴油发电机的并网工作状态，按照预设的优先级竞争并网许可，优先级低的网络节点自动退出，最高优先级的网络节点获得并网权，当获得并网权的柴油发电机完成并网后，还未并网的柴油发电机重新申请和竞争并网许可，直到所有网络节点并网成功。优选的，所述步骤3)的柴油发电机网络节点并网协调控制算法具体如下：Step1，柴油发电机上电初始化，将“并网状态表”中所有网络节点的状态修改为“未连接”，“通信看门狗计时器”初始化为10，单位为100毫秒，数值10相当于1秒；Step2，新接入CAN网络的节点不断接收CAN帧来更新“并网状态表”，并向CAN网络每100毫秒发送一个本节点状态数据帧，等待1秒后再根据各节点的并网状态来申请并网，当其它节点都没有处于“申请成功”或者“并网中”的工作状态，并且“并网状态表”中没有更高优先级节点处于“申请并网”时，即向网络中发布“申请并网”，当本节点检查“并网状态表”中有比本节点优先级低的节点“申请并网”时，同时启动并网计时器，启动并网计时器作为整个申请并网周期的开始；Step3，当节点并网计时器到200毫秒时，首先禁止本节点申请并网，然后若有更高优先级的节点申请并网，则自动退出申请，回到“未并网”，并网计时器清零，并停止计时，若没有更高优先级的节点申请并网，则等待计时器到400毫秒，再次检测有无更高优先级的节点申请并网，若有，则回到“未并网”状态，清空并停止计时器，若无，则修改本节点状态为“申请成功”，继续等待计时器到500毫秒，更新本节点状态为“并网中”，最后清空并关闭并网计时器；Step4，处于“并网中”的节点开始并网，若并网成功，则向CAN网络发布“并网成功”状态，若没有成功，则发送“并网失败”，状态，并报警进行人工维修，等修好之后，再次进入开始状态，上电后1秒进入“未并网”状态继续申请并网。优选的，步骤1)中，所述CAN网络的节点地址为8位，“并网状态表”中的节点数据和状态按照节点地址大小顺序排列。优选的，步骤3)中的CAN网络节点采用中断处理来更新“并网状态表”，CAN网络节点每100毫秒，发送一个本地状态数据帧，当本地节点接收某节点CAN帧时，“通信看门狗计时器”重新设为10，本地节点每100毫秒把“通信看门狗计时器”减1，当“通信看门狗计时器”为零后，把相应的节点状态改为“未连接”，以此判断长期未发送数据帧节点处于“未连接”状态。优选的，所述柴油发电机网络节点包括并网控制模块、电网信息采集模块、并网执行模块以及CAN总线收发模块，所述并网控制模块采用STM32F407VET6单片机，对整个柴油发电机组群的自主协调并网流程进行控制，所述电网信息采集模块用来采集电网以及柴油发电机交流电的电压、相位差、频率和柴油发电机交流电的电流信息，所述并网执行模块用于执行并网操作，通过两个继电器控制交流接触器，两个继电器的开关由并网控制模块进行控制，当并网继电器动作后，交流接触器控制端接通，交流接触器闭合，进行并网，当解列继电器动作后，交流接触器控制端断开，交流接触器断开，进行解列操作，所述CAN总线收发模块用于接收和发送各网络节点“并网状态表”中的状态信息。优选的，所述电网信息采集模块包括交流电压比例缩小模块、两个比较器模块、MCU定时器模块、MCUADC模块和霍尔传感器模块。优选的，所述MCU定时器模块主要由三个定时器组成：定时器1的输入信号为变换后的电网电压方波信号，以此计算电网交流电压的频率；定时器2的输入信号为变换后的发电机电压方波信号，以此计算发电机交流电压的频率；定时器3使用两个通道，输入信号为上述两路方波信号，MCU通过定时器得到这两路信号的过零时间之差计算电网和发电机交流电电压相位差。优选的，所述CAN总线收发模块由MCU中片上CAN控制器和外接CAN总线收发器组成，外接CAN总线收发器主要采用TJA1040。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术的柴油发电机组群通过自主协调来确定并网时刻，不需要专门的主并网控制器来协调，减少了人工干预和并网时间，提高了并网速度。2、本专利技术的方法使柴油发电机一个接着一个地并网，同一时刻只有一台柴油发电机处于并网过程中，减小了对电网的冲击，提高了电网的可靠性和电力系统的稳定性。3、采用本专利技术的并网算法，可以随时添加、减少柴油发电机节点，不需要进行软件和硬件的修改，而且每个节点都具有其他节点是否连接CAN网络的信息以及并网状态，有利于故障隔离和诊断，有利于柴油发电机组的维修和后续的其他功能的扩展。附图说明图1为本专利技术实施例多个柴油发电机组成的CAN网络结构图。图2为本专利技术实施例柴油发电机网络节点的结构框图。图3(a)为本专利技术实施例并网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，其特征在于，所述方法具体如下：1)利用CAN总线将区域内所有需要并网的柴油发电机组连接，组成CAN网络，每个柴油发电机组构成一个网络节点，并设置一个能够容纳所有网络节点的并网状态表，所述并网状态表包括每个网络节点的并网状态，具有两列数据，第一列数据为“通信看门狗计时器”，第二列数据为状态数据，状态数据为“未连接”、“未并网”、“申请并网”、“申请成功”、“并网中”、“并网成功”或“并网失败”其中之一，表中的偏移地址即为CAN网络中的节点地址；2)步骤1)中CAN网络的数据通信格式采用SAE J1939协议，并在该协议标准基础上增加参数组编号PGN，所有与并网相关的CAN帧只使用一个PGN，使CAN帧的优先级只与节点地址有关，通过柴油发电机CAN节点地址的唯一性完成网络节点的优先级配置，CAN帧的数据域采用一个字节，直接使用并网状态表中的状态字节数据；3)每个柴油发电机网络节点通过CAN网络交换各自的并网状态信息，各个网络节点根据自己的并网工作状态和其它柴油发电机的并网工作状态，按照预设的优先级竞争并网许可，优先级低的网络节点自动退出，最高优先级的网络节点获得并网权，当获得并网权的柴油发电机完成并网后，还未并网的柴油发电机重新申请和竞争并网许可，直到所有网络节点并网成功。...

【技术特征摘要】
1.一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，其特征在于，所述方法具体如下：1)利用CAN总线将区域内所有需要并网的柴油发电机组连接，组成CAN网络，每个柴油发电机组构成一个网络节点，并设置一个能够容纳所有网络节点的并网状态表，所述并网状态表包括每个网络节点的并网状态，具有两列数据，第一列数据为“通信看门狗计时器”，第二列数据为状态数据，状态数据为“未连接”、“未并网”、“申请并网”、“申请成功”、“并网中”、“并网成功”或“并网失败”其中之一，表中的偏移地址即为CAN网络中的节点地址；2)步骤1)中CAN网络的数据通信格式采用SAEJ1939协议，并在该协议标准基础上增加参数组编号PGN，所有与并网相关的CAN帧只使用一个PGN，使CAN帧的优先级只与节点地址有关，通过柴油发电机CAN节点地址的唯一性完成网络节点的优先级配置，CAN帧的数据域采用一个字节，直接使用并网状态表中的状态字节数据；3)每个柴油发电机网络节点通过CAN网络交换各自的并网状态信息，各个网络节点根据自己的并网工作状态和其它柴油发电机的并网工作状态，按照预设的优先级竞争并网许可，优先级低的网络节点自动退出，最高优先级的网络节点获得并网权，当获得并网权的柴油发电机完成并网后，还未并网的柴油发电机重新申请和竞争并网许可，直到所有网络节点并网成功。2.根据权利要求1所述的一种适合柴油发电机组群自主协调并网的控制方法，其特征在于：所述步骤3)的柴油发电机网络节点并网协调控制算法具体如下：Step1，柴油发电机上电初始化，将“并网状态表”中所有网络节点的状态修改为“未连接”，“通信看门狗计时器”初始化为10，单位为100毫秒，数值10相当于1秒；Step2，新接入CAN网络的节点不断接收CAN帧来更新“并网状态表”，并向CAN网络每100毫秒发送一个本节点状态数据帧，等待1秒后再根据各节点的并网状态来申请并网，当其它节点都没有处于“申请成功”或者“并网中”的工作状态，并且“并网状态表”中没有更高优先级节点处于“申请并网”时，即向网络中发布“申请并网”，当本节点检查“并网状态表”中有比本节点优先级低的节点“申请并网”时，同时启动并网计时器，启动并网计时器作为整个申请并网周期的开始；Step3，当节点并网计时器到200毫秒时，首先禁止本节点申请并网，然后若有更高优先级的节点申请并网，则自动退出申请，回到“未并网”，并网计时器清零，并停止计时，若没有更高优先级的节点申请并网，则等待计时器到400毫秒，再次检测有无更高优先级的节点申请并网，若有，则回到“未并网”状态，清空并停止计时器，若无，则修改本节点状态为“申请成功”，继续等待计时器到500毫秒，更新本节点状态为“并网中”，最后清空并关闭并网计时器；Step...

【专利技术属性】
技术研发人员：李向阳，吴安涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44