一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法与流程

1.本发明涉及一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法。


背景技术：

2.数据中心是为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，是推行“互联网+”战略发展的重要支撑平台，近些年来蓬勃发展，规模和数量增长迅速。
3.对于数据中心的供电系统，《数据中心设计规范》gb50174-2017要求，a级数据中心需要“具备双重市电”，同时“宜配备柴油发电机组作为后备电源”。为确保数据中心可靠、完备、正常的柴油发电机组后备电源发输配电要求，要求变压器、柴油发电机组、高低压开关柜等发输配电设备可靠工作，同时功能完备的柴油发电机组监控系统可以持续收集和管理设备的运行状态，便于集中控制管理，进一步保障可靠安全运行。
4.目前，数据中心后备电源系统多台柴油发电机组并联使用时，传统的方式为通过设置优先级来控制优先级别较高的机组进行并机，这种方式并机的时间受优先级高的机组影响，甚至会造成优先级别较低的机组无法进行并机。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，采用分布式控制方式，为竞争上岗模式，最先稳定的机组合闸后其余机组均能够在达到同步并机设定后完成合闸并机，这样并机速度更快，不会因单台机组的控制系统问题而造成整个并机系统的失效。
6.实现上述目的的技术方案是：一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，所述数据中心柴发并机控制系统包括七台柴发机组、一套并机主控柜、七台进线柜、两台馈线柜和一台假负载测试柜，所述并机主控柜包括主用plc、备用plc和人机界面，每台柴发机组的柴发主机控制器依次通过串口服务器和工业交换机分别与所述主用plc、备用plc和人机界面通讯；所述七台进线柜、两台馈线柜和一台假负载测试柜分别接入柴发并机主控柜的并联母排；所述七台进线柜一一对应地与所述七台柴发机组相连；每台柴发机组的柴发主机控制器依次通过串口服务器和工业交换机外接监控后台；
7.所述逻辑控制方法包括自动状态逻辑控制方法，所述自动状态逻辑控制方法包括柴发自启动逻辑流程、柴发停机逻辑流程和柴发远程启动逻辑流程，其中：
8.s1，柴发自启动逻辑流程：柴发机组的柴发主机控制器设置在自动状态，并机主控柜设置在自动状态，中压方仓的综保设备检测两路市电状态，并将每路市电状态以干接点的形式输出到所述并机主控柜的并联母排，并联母排直接将此市电状态信号一分为七，一一对应地输送给七台柴发机组的柴发主机控制器，每个柴发主机控制器实时监测接收到的每路市电状态，并根据每路市电状态做相应的动作：
9.s11，如中压方仓的综保设备发出的是市电失败状态信号，则柴发机组直接启动完成并机，将电送至中压方仓，开始带载，具体流程为：七台柴发机组为竞争上岗模式，七台柴
发机组的柴发主机控制器通过网络同时接收到市电失败状态信号，所有柴发机组首先打开百叶窗，然后启动，所有柴发机组启动后自动将电压和频率调整至设定值，最先到达设定值的柴发机组最先投入到并联母排，余下的柴发机组的柴发主机控制器检测各自并机开关上下口电压、频率和相位，自动对柴发机组的发动机的频率和电压进行追踪，达到窗口设定值和同步时间后，命令对应的进线柜闭合，自动同步过程结束，完成合闸并机；并机主控柜的主用plc或备用plc在并机完成后，合闸两台馈线柜，柴发并机控制系统自动分配功率给所有在线柴发机组；
10.s12，如中压方仓的综保设备发出的是市电失败信号恢复，则柴发机组维持并机状态；
11.s2，柴发停机逻辑流程：监控后台下发柴发停机命令至并机主控柜，经延时确认后，整个柴发机组进行停机过程，并机主控柜确认柴发机组功率低于设定值时，并机主控柜自动断开断路器，柴发机组解列，柴发机组的柴发主机控制器自动进行冷却停机程序，停机后进行下一循环；
12.s3，柴发远程启动逻辑流程：柴发主机控制器通过串口服务器及工业交换机，将数据传递至监控后台，监控后台通过网络控制柴发机组启停；七台柴发机组之间相互通讯，在接收到启动命令后，启动并自动完成并机；并机主控柜的主用plc或备用plc在检测到并机完成后，控制两个馈线柜合闸。
13.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，所述人机界面通过工业交换机与监控后台通讯。
14.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，并机完成指七台进线柜中六台及以上进线柜合闸；在六台柴发机组对应的六台进线柜合闸并机完成时，并机主控柜即合闸馈线柜，将电送至中压方仓，开始带载；柴发主机控制器开启功率控制功能，并机主控柜检测总的输出负载，自动增减机组台数。
15.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，所述柴发自启动逻辑流程采用分布式控制方式，采用频率和电压同步方式并联，并机主控柜通过工业交换机的tcp/ip网络将整个并机控制系统中的七台柴发机组的柴发主机控制器进行通信，自动调整每台柴发机组的频率和电压，使之不受负载增加和减少的影响，保持在设定值；
16.所述柴发主机控制器用于实现并机和相应进线柜的合闸，所述并机主控柜用于实现每个馈线柜的和分闸控制及整个柴发并机控制系统的数据上传；
17.当所述并机主控柜的主用plc和备用plc均故障后，柴发机组的柴发主机控制器收到中压方仓的综保设备提供的市电故障信号，会依照所述柴发自启动逻辑流程执行，但两台馈线柜无法控制合闸；此时人为的将两台馈线柜合闸，将电送至中压方仓，开始带载。
18.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，所述逻辑控制方法还包括手动状态逻辑控制方法，所述手动状态逻辑控制方法包括手动解列逻辑流程、紧急停机逻辑流程和手动并机操作逻辑流程，其中：
19.a，手动解列逻辑流程：所有在线运行的柴发机组允许手动解列，在并机主控柜中触发对应的柴发机组停机按钮，并机主控柜首先进行负载转移过程，被解列的柴发机组功率逐步降低，达到设定值后，对应的进线柜自动断开，相应的柴发机组解列，然后该柴发机组的柴发主机控制器自动进行冷却停机程序，停机后进行下一循环；
20.b、紧急停机逻辑流程：当运行中的柴发机组发生停机故障或按压紧急停机按钮，并机主控柜将立即断开对应的柴发机组断路器，并控制柴发机组停机，如故障或急停发生在并机主控柜侧，柴发机组无故障，则柴发机组进行冷却停机过程，停机后进行下一循环，在并机主控柜的人机界面上显示报警信息；如故障或急停发生在柴发机组侧，则柴发机组立即停机，并在柴发主机控制器的控制屏和并机主控柜的人机界面上同时显示报警；
21.c、手动并机操作逻辑流程：柴发机组的柴发主机控制器设置在手动状态，并机主控柜设置在手动状态，并机主控柜不接收外部启动信号控制，由人工控制；当需要启动柴发机组时，手动启动柴发机组，在并机主控柜处触发合闸或投入按钮，并机主控柜将自动同步，自动合闸，并机完成后自动功率分配；当需要柴发机组停机时，柴发并机控制系统在此工作方式下无法自动停机，首先进行机组解列，在并机主控柜处触发停机或解列按钮后，对应的柴发机组将自动转移负载，当负载减小到设定值时，自动断开对应的进线柜，柴发机组解列完成，此时柴发机组继续运行，然后手动完成柴发机组停机。
22.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，在7台柴发机组全部并机运行后，当总负载《x时开始减机,x＝(n-1)*pe-8011设定值；n为当前运行的柴发机组台数；pe为额定功率；8011设定值表示pm停机储备有功值；在人机界面设定pm停机储备有功值的大小以及pm停机倒计时的时间；减机时按机组编号大的先减或者按运行时间长的先减。
23.上述的一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，其中，当总负载》x'时进行增机,x'＝n*pe-8001设定值；n为当前运行的柴发机组台数；pe为额定功率；8001设定值表示pm起机储备有功值；在人机界面设定pm起机储备有功值的大小以及pm起机倒计时的时间。
24.本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，采用分布式控制方式，为竞争上岗模式，最先稳定的机组合闸后其余机组均能够在达到同步并机设定后完成合闸并机，并机速度更快，不会因单台机组的控制系统问题而造成整个并机系统的失效，一台机组的故障不影响整个并机控制系统，并可方便的运行中处理故障。
附图说明
25.图1为数据中心柴发并机控制系统的结构框图；
26.图2为数据中心柴发并机控制系统的通讯连接图；
27.图3为本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法的流程图(柴发自启动逻辑流程)；
28.图4为本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法的流程图(自动状态逻辑控制方法)。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
30.请参阅图1和图2，数据中心柴发并机控制系统包括七台柴发机组g1-g7、一套并机主控柜1、七台进线柜q1-q7、两台馈线柜q8-q9和一台假负载测试柜q10，并机主控柜1包括
主用plc 11、备用plc 12和人机界面hmi，每台柴发机组的柴发主机控制器依次通过串口服务器2和工业交换机3分别与主用plc 11、备用plc 12和人机界面hmi通讯；七台进线柜q1-q7、两台馈线柜q8-q9和一台假负载测试柜q10分别接入柴发并机主控柜1的并联母排13；七台进线柜q1-q7一一对应地与七台柴发机组g1-g7相连；每台柴发机组的柴发主机控制器依次通过串口服务器2和工业交换机3外接监控后台5。
31.请参阅图3和图4，一种数据中心柴发并机控制系统逻辑控制方法包括自动状态逻辑控制方法，自动状态逻辑控制方法包括柴发自启动逻辑流程、柴发停机逻辑流程和柴发远程启动逻辑流程；
32.s1，柴发自启动逻辑流程：柴发机组的柴发主机控制器设置在自动状态，并机主控柜1设置在自动状态，中压方仓的综保设备检测a、b两路市电状态，并将每路市电状态以干接点的形式输出到并机主控柜1的并联母排13，并联母排13直接将此市电状态信号一分为七，一一对应地输送给七台柴发机组g1-g7的柴发主机控制器，每个柴发主机控制器实时监测接收到的每路市电状态，并根据每路市电状态做相应的动作：
33.s11，如中压方仓的综保设备发出的是a、b路市电失败状态信号，则柴发机组直接启动完成并机，将电送至中压方仓，开始带载，具体流程为：七台柴发机组g1-g7为竞争上岗模式，七台柴发机组g1-g7的柴发主机控制器通过网络同时接收到市电失败状态信号，所有柴发机组首先打开百叶窗，然后启动，所有柴发机组启动后自动将电压和频率调整至设定值，最先到达设定值的柴发机组最先投入到并联母排，余下的柴发机组的柴发主机控制器检测各自并机开关上下口电压、频率和相位，自动对柴发机组的发动机的频率和电压进行追踪，达到窗口设定值和同步时间后，命令对应的进线柜闭合，自动同步过程结束，完成合闸并机；并机主控柜1的主用plc 11或备用plc 12在并机完成后，合闸两台馈线柜q8-q9，柴发并机控制系统自动分配功率给所有在线柴发机组；
34.s12，如中压方仓的综保设备发出的是市电失败信号恢复，则柴发机组维持并机状态；
35.s2，柴发停机逻辑流程：监控后台5下发柴发停机命令至并机主控柜1，经延时确认后，整个柴发机组进行停机过程，并机主控柜1确认柴发机组功率低于设定值时，并机主控柜自动断开断路器，柴发机组解列，柴发机组的柴发主机控制器自动进行冷却停机程序，停机后进行下一循环；
36.s3，柴发远程启动逻辑流程：柴发主机控制器通过串口服务器2及工业交换机3，将数据传递至监控后台5，监控后台5通过网络控制柴发机组启停；七台柴发机组之间相互通讯，在接收到启动命令后，启动并自动完成并机；并机主控柜的主用plc或备用plc在检测到并机完成后，控制两个馈线柜合闸。
37.人机界面hmi不支持snmp，人机界面hmi通过工业交换机3与监控后台5通讯。
38.数据中心柴发并机控制系统的所有柴发机组是n+1备份，并机完成指七台进线柜中六台及以上进线柜合闸；在六台柴发机组对应的六台进线柜合闸并机完成时，并机主控柜即合闸馈线柜，将电送至中压方仓，开始带载；柴发主机控制器开启功率控制功能，并机主控柜检测总的输出负载，自动增减机组台数，功率控制的百分比可在一定范围内设定，并机完成后送电何时进行负载分配可以设定。
39.柴发主机控制器采用mgc-3020(dgc-2020hd)，具有并机功能，七台柴发通过tcp/
ip的方式进行通讯。
40.柴发自启动逻辑流程采用分布式控制方式，采用频率和电压同步方式并联，并机主控柜通过工业交换机的tcp/ip网络将整个并机控制系统中的七台柴发机组的柴发主机控制器进行通信，自动调整每台柴发机组的频率和电压，使之不受负载增加和减少的影响，保持在设定值。
41.柴发主机控制器用于实现并机和相应进线柜的合闸，并机主控柜1用于实现每个馈线柜q8-q9的和分闸控制及整个柴发并机控制系统的数据上传；
42.当并机主控柜1的主用plc 11和备用plc 12均故障后，柴发机组的柴发主机控制器收到中压方仓的综保设备提供的市电故障信号，会依照上述柴发自启动逻辑流程执行，但两台馈线柜q8-q9无法控制合闸；此时需要人为的将两台馈线柜q8-q9合闸，将电送至中压方仓，开始带载。
43.一种数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，还包括手动状态逻辑控制方法，手动状态逻辑控制方法包括手动解列逻辑流程、紧急停机逻辑流程和手动并机操作逻辑流程，其中：
44.a，手动解列逻辑流程：所有在线运行的柴发机组允许手动解列，在并机主控柜中触发对应的柴发机组停机按钮，并机主控柜首先进行负载转移过程，被解列的柴发机组功率逐步降低，达到设定值后，对应的进线柜自动断开，相应的柴发机组解列，然后该柴发机组的柴发主机控制器自动进行冷却停机程序，停机后进行下一循环；
45.b、紧急停机逻辑流程：当运行中的柴发机组发生停机故障或按压紧急停机按钮，并机主控柜将立即断开对应的柴发机组断路器，并控制柴发机组停机，如故障或急停发生在并机主控柜侧，柴发机组无故障，则柴发机组进行冷却停机过程，停机后进行下一循环，在并机主控柜的人机界面上显示报警信息；如故障或急停发生在柴发机组侧，则柴发机组立即停机，并在柴发主机控制器的控制屏和并机主控柜的人机界面上同时显示报警；
46.c、手动并机操作逻辑流程：柴发机组的柴发主机控制器设置在手动状态，并机主控柜设置在手动状态，并机主控柜不接收外部启动信号控制，由人工控制；当需要启动柴发机组时，手动启动柴发机组，在并机主控柜处触发合闸或投入按钮，并机主控柜将自动同步，自动合闸，并机完成后自动功率分配；当需要柴发机组停机时，柴发并机控制系统在此工作方式下无法自动停机，首先进行机组解列，在并机主控柜处触发停机或解列按钮后，对应的柴发机组将自动转移负载，当负载减小到设定值时，自动断开对应的进线柜，柴发机组解列完成，此时柴发机组继续运行，然后手动完成柴发机组停机。
47.本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，七台柴发为竞争上岗模式，机组网络接收到启动信号，最先稳定的机组合闸后其余机组均能够在达到同步并机设定后完成合闸并机，这样并机速度快，也不会因单台机组的控制系统问题而造成整个并机系统宕机。柴发主机控制器实现并机(包括相应进线柜的合闸)，并机主控柜实现馈线柜的和分闸控制及整个柴发系统的数据上传。
48.由中压方仓的综保设备检测a、b两路市电状态，并将市电状态以干接点的形式输出到并机主控柜的端子排，并机主控柜1的并联母排13，并联母排13直接将此市电状态信号一分为七，一一对应地输送给七台柴发机组g1-g7的柴发主机控制器。柴发主机控制器实时监测市电状态，并根据市电状态做相应的动作。也就是说a、b两路市电状态干接点，直接传
至柴发机组的柴发主机控制器。
49.本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，在7台柴发机组全部并机运行后，可以在并机主控柜1的plc中通过逻辑编程设定时间开始减机。
50.当总负载《x,x＝(n-1)*pe-8011设定值；n为当前运行的柴发机组台数；pe为额定功率；8011设定值表示pm(电机)停机储备有功值，可在人机界面hmi修改；pm停机倒计时的时间可人机界面hmi设定，延时30s确认后开始减第一台柴发机组后，3～5秒后减第二台柴发机组，然后依次减，减机时人机界面hmi上的设定值见表1：
51.8011pm停机储备有功值1212400kwn/v8012pm停机储备视在值1213400kvan/v8013pm停机百分值121460％n/v8014pm停机倒计时613n/v 30
52.表1
53.根据8011设定值(pm停机储备有功值)进行减机。减机原则一般是按id地址(一般为机组编号)大的先减；如果需要按运行时间长来退机，可以在并机主控柜的plc程序中设定。
54.当总负载》x',x'＝n*pe-8001设定值；n为当前运行的柴发机组台数；pe为额定功率；8001设定值表示pm起机储备有功值，可在人机界面hmi修改；pm起机倒计时的时间可在人机界面hmi设定，比如延时5s确认，开始增第一台柴发机组后，3～5秒后增第二台柴发机组，然后依次增机，增机时人机界面hmi上的设定值见表2：
55.8001pm起机储备有功值1209200kwn/a8002pm起机储备视在值1210200kvan/a8003pm起机百分值121180％n/a8004pm起机倒计时611n/a 5
56.表2
57.达到增机要求，延时确认5s(时间可设定，避免冲击负荷增机),下一台柴发机组启动，如果算上确认时间，启动时间，同步时间，大约间隔30s内增加一台柴发机组投入并机。
58.本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，设定按储备功率法增减机：
59.(1)增加机组时，请参阅表2，假定起了1台柴发机组，pe＝2000kw，8001设定值＝200kw，当总负载》x'，x'＝2000-200(可在人机界面hmi设定)＝1800kw起下台机；
60.(2)减机采用n-1原则：请参阅表1，假定2台柴发机组运行，pe＝2000kw，8011设定值＝400kw，当总负载《x,x＝(2-1)*2000-400(可在人机界面hmi设定)＝1600kw，减一台机。
61.综上所述，本发明的数据中心柴发并机控制系统的逻辑控制方法，采用分布式控制方式，为竞争上岗模式，最先稳定的机组合闸后其余机组均能够在达到同步并机设定后完成合闸并机，并机速度更快，不会因单台机组的控制系统问题而造成整个并机系统的失效，一台机组的故障不影响整个并机控制系统，并可方便的运行中处理故障。
62.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。