柴油发电机组作为备用电源时，一旦外部电源中断，就需要启动发电机组，向变电站的低压母线供电，以保证供电的连续性。根据变电站是否有人值守可以分为手动起动和自动起动两种方式。一般对于有人值守的变电站，采用手动起动方式；对于无人值守的变电站，采用自动起动方式。然而，自动起动装置中通常也会配备手动起动功能，以方便使用。
柴油发电机的起动方式根据起动动力源可分为电动起动和气动起动两种。电动起动利用直流电动机作为动力，通过传动机构驱动曲轴旋转，当达到发火转速时，燃油开始燃烧，发动机自动退出工作。电动机电源采用蓄电池，电压一般为24V或12V。气动起动是利用储存在气瓶内的压缩空气进入柴油机气缸，利用其压力推动活塞，使曲轴转动，当达到发火转速时，燃油开始燃烧，同时停送空气。起动成功后，柴油机慢慢进入正常运转状态。
柴油机自动起动装置的执行对象通常是电动机的接触器或起动回路的起动电磁阀。自动起动装置应具备接收起动指令、执行起动指令和切除起动指令三个环节。一些装置能够进行多次重复起动，一般为三次，若三次起动不成功则发出报警信号。对于大容量机组，还有暖缸运行程序，可以防止柴油机粗暴起动导致气缸热应力过载，影响柴油机的使用寿命。
备用电源与主电源自动切换电路控制原理
备用电源与主电源自动切换电路通常采用继电接触器控制。如上图所示，U1为主电源电压，U2为备用电源电压。当外电源中断供电时，主电源断开，切断主电源的断路器QF1欠电压线圈断电，断开主电源。在自备电源控制回路中，QF1的常闭触点闭合，为备用电源断路器QF2合闸作准备。因为备用机组还没有起动，所以备用电源电压U2为0，电压继电器KV不会动作。一旦备用柴油发电机组起动之后，发电机发出电压，使电压继电器KV动作，其常开触点闭合，接通切换器K02，使备用电源投入工作。
自动起动装置电路如下图所示。图中M为起动电动机。当主电源中断时，断路器QF1跳闸，其常闭触点闭合，与备用电源断路器QF2的常闭触点配合，接触器KM4得电，KM4的常开触点闭合，使接触器KM3得电，KM3的常开触点闭合，使起动电动机M得电，进入自动起动。同时，接触器KM4的一对常开触点闭合，使警铃HA得电，发出报警声，表明备用电源正在起动。另外还有一对触点闭合，使时间继电器KT得电，其瞬时断开常闭触点，使限流电阻R串入，防止时间继电器KT线圈长时间通入大电流。当KT的常开触点延时闭合时，即柴油机电动驱动时间到，接触器KM5得电，其常开触点闭合，使发电机励磁绕组通电，发电机建立电压。同时，KM5的常闭触点断开，使KM3断电，起动电动机失电，电动起动结束。
当发电机建立电压达到额定值时，电压继电器KV动作，其常开触点闭合，使切换器K02得电，断路器QF2合闸，柴油发电机为负载供电。同时，断路器QF2的常闭触点断开，使接触器KM4断电，进一步保证KM3断电，使起动电动机脱离起动电源，时间继电器KT和接触器KM5复位，发电机的励磁由自动恒压装置来完成。
