并联屏是为两台或多台柴油发电机组投入并联运行时所用的设备，它是成套设备中不可缺少的组成部分。自动并联屏能完成发电机组自动整步工作，使发电机能迅速、安全、可靠地并入电网，同时能在机组并联发电过程中，有效地进行功率分配，减小无功电流;当机组发生逆功率、过电流等故障的情况下，发出切断信号，从而使故障发电机控制屏上的主开关自行切断，达到保护发电机的目的。
本 文 设 计 的 自 动 并 联 屏 适 用 于 100~1000kW， 采 用 Siemens 公 司 的 S7-226XM CPU 模 块、2 块 分 辨 率 为 12 位的 EM235 模拟量扩展模块、扩展 1 块 EM222 继电器扩展模块作为核心控制元器件，具有抗干扰能力强、通讯功能灵活、可靠性及性价比高等特点，具有控制机组自动启动、调速、整步、合闸、调频、调载、分闸、减速、停机等功能，并具有低油压、高水温、超速、过流、短路、逆功、电压频率异常等保护功能和启动失败报警。系统能够根据负载大小，自动调整并联运行机组台数，使柴油机运行在最佳负载状态，这样使柴油机工作在高效率区域，既节省能源，又延长机组的使用寿命;当运行机组发生故障时，自动启动备用机组投入并联运行，从而提高供电的可靠性。本文以 2 台柴油发电机组自动并联控制屏为例，展开设计说明。
并联控制屏结构及主要元器件介绍
两台机组并联屏中面板元件分布图(图 1)
并联控制屏面板元件分布(见图 1)
在控制屏操作面板装有以下指示灯、开关等：“同步行业曲线 link appraisement industry DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2021.22.022 可替代度影响力可实现度行业关联度真实度表”S、液晶触摸显示器 TS、“1 号故障”信号灯 HL1、“2 号故障”信号灯 HL2、 “同步指示”信号灯 HL3、“市电正常”信号灯 HL4、、“电源”选择开关 S1、“待并机组选择”选择开关 S2、“1 号复位”按钮 SB1、“2 号复位” 按钮 SB2、“备用”按钮 SB3、 “紧急停机”按钮 SE、 “音响解除”按钮 SB4、“手动并车合闸”按钮 SB5。
并联控制屏内部主要装置介绍(见图 2)并联控制屏内部主要安装可编程控制器、市电检测单元 M、机组输出电压、有功和无功变送器、转速信号整形板、稳压单元、同步脉冲装置、控制输出继电器等。
1) 主 控 器 采 用 SIEMENS S7-226XM 型 可 编 程 序 控制 器 及 扩 展 S7-EM222、S7-EM235( 图 2)： 可 编 程 序控制器安装于控制屏中段封闭型安装板内，由 CPU 模块、 AD(模拟量输入)DA(模拟量输出)模块、DI(开关量输入) DO(开关量输出)模块组成。
2)市电检测单元 M
市电检测单元 M 由缺相过欠压相序保护器完成，三相市电信号输入至保护器，市电正常时，保护器中继电器吸合，其端子 5、6 接通，”市电正常”指示灯 HL4 亮，端子 4、 5 断开市电故障输出信号回路;当市电故障时(市电过电压、欠电压、断相、错相)，保护器中继电器释放，其端子 5、6 断开，市电正常指示灯 HL4 灭，端子 4、5 接通，输出市电故障信号至 PLC。
3)电压、有功功率、无功功率转换单元：图中所示，将机组 1、2 的三相电压、电流分别输入电压、无功功率、有 功 功 率 变 换 器， 进 行 A/D 转 换 后， 输 入 SIEMENS S7- EM235，做为计算、显示电压、无功功率、有功功率的依据;并通过 MO、VO 口输出信号，调节柴油机转速，进行功率分配。
4)转速信号整形板、稳压单元
转速信号整形板：将转速磁阻传感器信号通过运放比较电路整形，提高抗干扰能力，形成 5v 正方波信号，输至可编程 控制器高速计数口，用于计算柴油机的转速和频率。
稳压单元：将输入的 DC20~28V 电源(可由柴油机启动电源提供)转变为 DC12V 稳压输出，防止机组启动过程中产生压降等干扰因素对 CPL、变送器等元件工作造成影响。
5)、同步脉冲装置 ： 该单元用于防止发电机组非同期合闸，当母线电压与待并机组电压相角压差小于整定值时，继电器释放。电位 RP 用于调整允许合闸相角电压差电压值，出厂时该值约为 30V。
控制方式与工作原理(电路图详见图 2)
“电源”选择开关 S1
——手动：由手动控制机组启动、并联、合闸、分闸、停机。
——关：在此方式下，控制屏处于停电、待命状态。
——自动：由可编程控制器控制机组工作。
选择开关 S1 置手动方式
选择开关 S1 置手动方式，需要并联时，先启动待并机组，把 S2 开关置待并机组号位置，母线和待并机组电压信号一起送至同步表与同步脉冲装置，观察并联屏上的同步表“S” 灯的旋转方向，使用待并机组控制屏上的“升速 - 降速”，旋钮调节待并机组的频率，使旋转方向为“fast”;调整“升压 - 降压”旋钮，调节待并机组的电压、略高于汇流排上的电压，并联屏上的同步表的灯较慢速度轮换点亮，每周时间大于 3s，在同步表正上方的灯点亮时按下“手动并车合闸” 按钮 SB5，合闸信号经开关 S2、S1、同步脉冲装置、按钮 SB5 输出，使待并机组控制屏的空气开关合闸。合闸成功后，将 S1、S2 开关返回“关”位置。
选择开关 S1 置自动方式
选择开关 S1 置自动方式，S19-10 接通使稳压单元板得电，液晶触摸屏、可编程控制器等得电，S17-8 接通进入自动模式并由液晶触摸屏选择“工作方式”。
液晶触摸显示器“TS”安装于控制屏面板上，通过专用电 缆 接 至 CPU 单 元 的”PORT1” 通 信 接 口， 用 于 显 示 和控制机组工作状态和方式。液晶触摸显示器界面：显示屏为汉字显示液晶触摸屏(5.7 英吋)，可显示机组的工作状态、故障信息、电压、频率、无功功率、有功功率、机油压力、冷却水温、工作方式和首台启动机组，用触摸按钮设置机组的工作方式和首台启动机组。
1)按下液晶触摸屏左下角”工作方式”触摸按钮，进入工作方式选择画面，内有“关机”、“遥控”、“自动” “测试”和“返回”五个触摸按钮。
——按下“关机”触摸按钮进入关机工作方式： 机组分闸，冷机运行 10min 后停止机组运行;若继续双击“关机” 触摸按钮，则机组立即停机。
——按下“自动”触摸按钮进入自动工作方式：市电检测单元 M 测到市电故障后， 15s 内起动首台机组向负载供电。当正在运行的机组供电的额定负荷余量 >80% 机组额定功率时，确认 5s 后，启动另一台机组并自动调频、调压控制其投入并联运行。当正在运行机组的负荷余量≤ 20% 并入运行机组额定总功率时，确认 10s 后，后投入并联运行的一台机组能自动解列。
——按下“遥控”触摸按钮进入遥控方式：无论市电是否故障，由上位机或触摸屏发出命令起动首台机组向负载供电。当正在运行的机组供电的负荷超过 80% 额定功率时，确认 5s 后，启动另一台机组并自动调频、调压控制其投入并联运行。当正在运行的机组机组负荷≤ 20% 额定总功率时，确认 10s 后，后投入并联运行的一台机组能自动解列。
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——按下“测试”触摸按钮进入测试方式：无论市电是否断电，自动起动首台机组。 ——按下“返回”触摸按钮返回主画面。 2)按下液晶触摸屏右下角”首机选择”触摸按钮，进入首机选择画面，内有“1 号首机”、“ 2 号首机”和“返回” 触摸按钮。
——按下“1 号首机”触摸按钮导机启动方式的运行顺序： 1#—2#;按下“2 号首机”触摸按钮导机启动方式的运行顺序： 2#—1#。
3)液晶屏上可显示机组状态：
a)启动：指示机组正处于启动状态;
b)暖机：指示机组正处于怠速运行;
c)空载运行： 指示机组运行正常，未合闸;
d)负载运行： 指示机组已合闸，负载运行;
e)紧急停机：屏上紧急停机按钮被按下;
f)故障：指示机组处于故障状态。
4)液晶屏上可显示机组运行过程中出现的故障性质：
a)低油压：指示机组运行过程中出现低油压;
b)高水温：指示机组的水温过高;
c)控制屏故障：指示相应机组控制屏出现故障或按下紧急停机按钮;
d)超速：指示机组出现超速故障;
e)逆功率：指示机组出现逆功率;
f)启动失败：指示机组三次启动不成功;
g)频率异常：指示机组在运行过程中出现频率异常(<45.5HZ 或 >54.5HZ);
h)电压异常：指示机组在运行过程中出现电压异常(<320V 或 >480V);
i)机组故障：在机组启动成功后，发出合闸指令 5S 内未合闸。发生故障后，相应机组的故障指示灯亮，同时警铃振铃，可按下“铃响解除”按钮 SB4 使正在发生的故障不再发出振铃信号，但不影响发生其他故障时，发出振铃信号;应在排除故障后，方可按下相应机组的“复位”按纽，使机组重新进入备用状态。
急 停 SE： 按 下 急 停 按 钮 SE( 自 锁 型)， 继 电 器 K1 线 圈 得 电 吸 合： 第 1 路 K1 常 开 触 点 闭 合，S7-226XM 的 I0.6 收到急停信号，PLC 按程序停机、显示;第 2 路 K1 常闭 触 点 断 开， 使“607” 与“000” 断 开，S7-EM235 输 入电源断电，S7-226XM 和 S7-EM222 输出不工作，“1611”、 “2611”无信号输出，使 1、2 号机失到开机信号立即停机;另 2 对 K1 常开触点闭合，分别使 1、2 号机组分闸。待机组故障解除后，复位急停按钮、重新进入工作状态。
结语
产品经过出厂测试表明，它符合 GB4712-84《自动化柴油发电机组分级要求》之 3 级自动化要求(240 h 连续运行按协议要求保证)，操作方便、直观，自动化程度高，人机界面友好，有功功率、无功功率分配差度小，并联速度快，负载转移平稳。此款并联屏已生产数拾台，交付客户使用多年来，技术性能良好，运行稳定。——论文作者：刘宇航
