目前柴發(fā)并機(jī)系統(tǒng)多為分散控制系統(tǒng)（DCS），系統(tǒng)穩(wěn)定性在很大程度上由其控制器的通訊拓?fù)錄Q定。常見的拓?fù)溆腥缦氯N：

（1）星型拓?fù)?/span>

      如圖1所示，星型拓?fù)湟灾醒牍?jié)點(diǎn)為中心，并用單獨(dú)的線路使中央節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相連接，相鄰節(jié)點(diǎn)間的通信必須通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)，所以中央節(jié)點(diǎn)故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效，單點(diǎn)隱患較為嚴(yán)重。另外，若其他節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)之間的線路中斷，也會(huì)導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)離線，喪失功能。

（2）環(huán)型拓?fù)?/span>

       如圖2所示，環(huán)型拓?fù)漭^為簡(jiǎn)單，各個(gè)控制器通過(guò)線纜連接起來(lái)，最后形成一個(gè)閉環(huán)?？蓪?shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的自舉控制，任意節(jié)點(diǎn)故障或者連線中斷都不會(huì)影響系統(tǒng)的整體功能。不過(guò)要注意節(jié)點(diǎn)之間的通訊方向和控制策略，若節(jié)點(diǎn)間僅能單向通訊，則任一節(jié)點(diǎn)的離線都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的失效。

（3）總線拓?fù)?/span>

       如圖3所示，總線拓?fù)涫褂靡粭l主線纜串接所有的節(jié)點(diǎn)，所有接入總線的節(jié)點(diǎn)都擁有平等的優(yōu)先權(quán)，可實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的自舉控制。任一節(jié)點(diǎn)故障只會(huì)導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)離線，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的整體功能產(chǎn)生影響。但總線中斷會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)解體，甚至完全失效。

2、并機(jī)控制的方式

      目前常用的柴發(fā)并機(jī)系統(tǒng)的同步控制實(shí)現(xiàn)方式有以下兩種：

（1）通過(guò)機(jī)組自帶控制器實(shí)現(xiàn)并機(jī)同步控制：

      此類系統(tǒng)中機(jī)組控制器不僅承擔(dān)了發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)功能，還承擔(dān)了機(jī)組并機(jī)的監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)功能，包含各機(jī)組之間的同步（頻率、相位、幅值調(diào)節(jié)）、以及機(jī)組與外部并機(jī)柜的分合閘控制及保護(hù)；此種方式下，系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，機(jī)組自帶控制器不僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)組自身保護(hù)，更是避免單機(jī)故障時(shí)影響系統(tǒng)整體可靠性的關(guān)鍵?？刂圃砣鐖D4所示。

（2）通過(guò)外部并機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)并機(jī)同步控制（即常說(shuō)的并機(jī)分控柜）：

      此類系統(tǒng)中機(jī)組控制器僅承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)功能，而機(jī)組并機(jī)的監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)功能則由外部并機(jī)控制器負(fù)責(zé)，包含各機(jī)組之間的同步（頻率、相位、幅值調(diào)節(jié)）、以及機(jī)組與外部并機(jī)柜的分合閘控制及保護(hù)。此種方式下機(jī)組狀態(tài)控制與并機(jī)同步控制分別由機(jī)組控制器和并機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)，而并機(jī)控制器則是避免單機(jī)故障時(shí)影響系統(tǒng)整體可靠性的關(guān)鍵。

3、并機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)配置

      為確保柴發(fā)系統(tǒng)保護(hù)的全面、可靠及有效，并機(jī)系統(tǒng)通常與并機(jī)柜共同承擔(dān)了保護(hù)功能，常見的保護(hù)功能如下：

（1）與并機(jī)同步邏輯無(wú)關(guān)的保護(hù)

① 柴發(fā)機(jī)組并機(jī)控制器根據(jù)采集的電量信號(hào)（如電壓、電流、功率、頻率等）和非電量信號(hào)（如機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、燃油壓力、冷卻液溫度等）作為保護(hù)判據(jù)，比如單機(jī)故障時(shí)的保護(hù)；

② 并機(jī)柜根據(jù)采集的電量信號(hào)（如電壓、電流、頻率等）作為保護(hù)判據(jù)，比如一段、二段過(guò)流，差動(dòng)保護(hù)等，以及非電量信號(hào)（如由柴發(fā)機(jī)組并機(jī)控制器提供的故障聯(lián)動(dòng)信號(hào)等），比如短路故障時(shí)的保護(hù)。

（2）與并機(jī)同步邏輯相關(guān)的保護(hù)

① 柴發(fā)機(jī)組并機(jī)控制器根據(jù)采集的電量信號(hào)（如電流方向、功率方向等）作為保護(hù)判據(jù)，比如柴發(fā)機(jī)組失去同步時(shí)的保護(hù)；

② 柴發(fā)機(jī)組并機(jī)控制器根據(jù)采集的非電量信號(hào)（如各臺(tái)機(jī)組的通訊信號(hào)）作為保護(hù)判據(jù)，比如控制器通訊丟失后機(jī)組切除異常機(jī)組的保護(hù)；

③ 并機(jī)柜根據(jù)采集的電量信號(hào)（如電流方向、功率方向等）和非電量信號(hào)（如由柴發(fā)機(jī)組提供的失壓聯(lián)動(dòng)信號(hào)等）作為保護(hù)判據(jù)。

二、并機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用

1、冗余應(yīng)用

      如圖5所示為康明斯電力技術(shù)有限公司柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)冗余控制系統(tǒng)。

（1）主、備控制器互為熱備用冗余配置

      主、備控制器互為熱備用冗余配置，主控制器故障時(shí)，另外一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的控制器會(huì)自動(dòng)無(wú)縫接管柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制所有功能，接管過(guò)渡期間不會(huì)影響運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)組的控制、保護(hù)、帶載響應(yīng)等關(guān)鍵性能。

（2）控制總線冗余配置

      主、備控制器均采用雙CANBUS總線加模擬量負(fù)載分配總線三保險(xiǎn)配置進(jìn)行功率管理等功能，CANBUS總線冗余，當(dāng)一條CANBUS總線出現(xiàn)故障中斷時(shí)，另外一條總線無(wú)縫接管柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制所有功能，雙總線故障，模擬量總線接管柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制所有功能，接管過(guò)渡期間不會(huì)影響運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)組的控制、保護(hù)、帶載響應(yīng)等關(guān)鍵性能。

（3）控制器的信號(hào)冗余配置

      主、備控制器的輸入輸出線路均采用開關(guān)量的形式進(jìn)行隔離，調(diào)壓信號(hào)采用開關(guān)量并聯(lián)，調(diào)速信號(hào)采用雙CANBUS線，兩個(gè)控制器的信號(hào)是獨(dú)立的，具備防火墻隔離功能，每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組配套的兩個(gè)并機(jī)控制器其中任何一個(gè)出現(xiàn)故障甚至出現(xiàn)短路，線路燒損等嚴(yán)重故障，完全不會(huì)影響另外一個(gè)控制器的功能實(shí)現(xiàn)。

（4）檢測(cè)控制線路冗余

      如圖6所示，線路1和線路2分別獨(dú)立為主、備模塊的電壓檢測(cè)線；線路3和線路4分別獨(dú)立為主、備模塊的斷路器合、分控制線；線路5和線路6分別獨(dú)立為主、備模塊的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU數(shù)據(jù)檢測(cè)線；線路7和線路8分別獨(dú)立為主、備模塊的發(fā)電機(jī)電壓、電流信號(hào)檢測(cè)線。

（5）負(fù)載分配線路冗余

      柴油發(fā)電機(jī)組之間優(yōu)先通過(guò)CANBUS 進(jìn)行負(fù)載分配管理，一旦該通信線發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)內(nèi)部配置的IOM230模塊進(jìn)行模擬量負(fù)載分配管理

2、 通信應(yīng)用

      柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)主要的通信在工業(yè)控制、電力通信、智能儀表等領(lǐng)域，通常情況下是采用串口通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。柴油發(fā)電機(jī)組行業(yè)也不例外，最初采用的方式是RS232接口，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜，各種電氣設(shè)備會(huì)在環(huán)境中產(chǎn)生比較多的電磁干擾，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤。除此之外，RS232接口只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，不具備聯(lián)網(wǎng)功能，最大傳輸距離只有十幾米，不能滿足遠(yuǎn)距離通信要求。而RS485數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，可以有效地解決共模干擾問題，最大傳送距離可達(dá)1200m，并且允許多個(gè)收發(fā)設(shè)備接到同一條總線上。

      RS485采用半雙工通信方式，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行雙向傳送，同一時(shí)刻，只能發(fā)送數(shù)據(jù)或者接收數(shù)據(jù)。波特率一般設(shè)置9600，對(duì)于單個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備的監(jiān)控還是能夠適用，如果應(yīng)用于多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組且有距離較遠(yuǎn)的項(xiàng)目，這種方式就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這時(shí)就需要采用工業(yè)以太網(wǎng)的形式進(jìn)行。主流的柴油發(fā)電機(jī)組控制模塊一般都配置有RJ45端口，能夠供遠(yuǎn)程上位機(jī)通過(guò)MODBUS TCP/IP協(xié)議進(jìn)行監(jiān)控。采用工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控方式最大的優(yōu)點(diǎn)就傳輸速率快，滿足多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控。

      柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)控制屏一般默認(rèn)配置RS485通信端口，通信線需要在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)，有時(shí)候上位機(jī)不能采集到柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)，可以采用以下方法進(jìn)行逐一判斷：

（1）檢查控制模塊設(shè)備地址，波特率；

（2）檢查RS485通信線A、B是否接反，如果距離遠(yuǎn)，注意首尾兩端加裝120Ω電阻；

（3）確定通信線完好無(wú)斷線現(xiàn)象。推薦采用屏蔽雙絞線，屏蔽層接地；

（4）以上檢查完好沒有問題，用計(jì)算機(jī)的串口通信測(cè)試工具對(duì)端口進(jìn)行測(cè)試。

3、快速并機(jī)應(yīng)用

      在一些特殊項(xiàng)目中，往往要求柴油發(fā)電機(jī)組在15s內(nèi)為負(fù)載提供電源。單組應(yīng)用中這是很容易實(shí)現(xiàn)的。然而，一些大的項(xiàng)目中往往并不是僅僅滿足于一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的在線運(yùn)行，多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)為負(fù)載提供電源往往成為常態(tài)。多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)且要求比較短的時(shí)間內(nèi)為負(fù)載供電的快速并機(jī)應(yīng)用采用“dead bus”的方案。

      在柴油發(fā)電機(jī)組開始之前，負(fù)載開關(guān)閉合。斷路器的控制電源采用直流控制。交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁通過(guò)控制模塊進(jìn)行控制，柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)前，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁開關(guān)斷開，柴油發(fā)電機(jī)組參數(shù)滿足控制模塊設(shè)置值時(shí)，勵(lì)磁開關(guān)閉合，柴油發(fā)電機(jī)組輸出電壓。該類型柴油發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)：

（1）不需要發(fā)電機(jī)同步和等待所有的柴油發(fā)電機(jī)組同步到一個(gè)母排上。

（2）從啟動(dòng)命令8～10s后系統(tǒng)應(yīng)具有滿負(fù)載的帶負(fù)載能力。

（3）系統(tǒng)運(yùn)行在UPS是比較理想的方案。

（4）不允許停電的項(xiàng)目（醫(yī)院，數(shù)據(jù)中心）。

（5）軟勵(lì)磁減壓系統(tǒng)。

4、與電網(wǎng)并聯(lián)應(yīng)用

（1）單機(jī)并市電

      市電故障GCB分閘（自動(dòng)模式下），市電故障，GCB不能合閘，不許孤島運(yùn)行；控制GCB開關(guān)同步/合閘，不控制市電開關(guān)MCB；負(fù)載功率控制，或輸入/輸出功率控制。

（2）多機(jī)并聯(lián)

      控制MCB反向同步，市電控制系統(tǒng)控制GCB同步/合閘/分閘；不并市網(wǎng)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)載分配，采用柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)的功率管理模式；當(dāng)與市網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，市電控制系統(tǒng)控制柴油發(fā)電機(jī)組多種功率控制，基數(shù)負(fù)載、輸入/輸出，外部控制功率，模擬量信號(hào)控制功率；遠(yuǎn)程干接點(diǎn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)或市電故障自啟動(dòng)。

總結(jié)：

      在柴油發(fā)電機(jī)行業(yè)，術(shù)語(yǔ)“并聯(lián)發(fā)電機(jī)”通常是指2臺(tái)或更多物理上相互連接的柴油發(fā)電機(jī)組，并且發(fā)電機(jī)的電力輸出同步并連接到公共電源。主配電板上的總線。這會(huì)創(chuàng)建一個(gè)管道，允許將組合的電力輸出輸送到設(shè)施。為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)同步，連接的發(fā)電機(jī)必須在多個(gè)規(guī)格上相互匹配，包括節(jié)距、電壓、相位和頻率。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，并聯(lián)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)比以往任何時(shí)候都更好。正如我們?cè)诖擞懻摰?，它們可以為電力至關(guān)重要的成長(zhǎng)型企業(yè)提供一些真正的優(yōu)勢(shì)。此外，這些系統(tǒng)現(xiàn)在很容易獲得，相對(duì)容易控制，并且可以以最少的初始投資快速部署。