專利名稱：一種中壓電力推進船舶功率管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種船舶自動化設備，特別涉及ー種中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的電カ推進船舶功率管理主要具有以下幾個缺點I、缺乏通用化、標準化、模塊化的功率管理系統(tǒng)產(chǎn)品目前，市場上標準化的船舶功率管理系統(tǒng)大多是針對常規(guī)動カ船舶設計，市場份額較大的有DEIF公司的PPU，SELCO公司的SIGMA系列、Flexgen系列功率管理系統(tǒng)，其產(chǎn)品設計、系統(tǒng)功能、控制策略、硬件接口上與電カ推進船舶不同，無法直接用于電カ推進船舶的功率管理?，F(xiàn)有的電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)大多采用PLC控制，控制器件種類繁多，系統(tǒng)構(gòu)成復雜，難以采用標準化軟硬件接ロ。設計差異較大，不具有通用性，移植性不強，設計人員需要大量重復的勞動。2、缺乏針對中壓電カ推進船舶的功率管理系統(tǒng)目前船舶功率管理系統(tǒng)僅有針對低壓常規(guī)動カ船舶的電站監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，缺乏針對中壓電カ推進船舶的功率管理系統(tǒng)。3、缺乏緊急情況下推進負載限制措施國內(nèi)外功率管理系統(tǒng)的應用范圍通常是常規(guī)動カ船舶電站，對于電カ推進船舶，由于缺乏必要的控制接ロ，無法滿足功率管理系統(tǒng)和推進控制系統(tǒng)之間的功率交互。常規(guī)動カ船舶功率管理系統(tǒng)不檢測機組斷路器動作，當機組或線路故障造成斷路器突然跳閘吋，系統(tǒng)功率裕量大幅下降，甚至機組處于過載運行，如果不快速降低推進功率，可能導致在網(wǎng)機組過載停機或在網(wǎng)機組斷路器跳閘，造成嚴重事故。在增機過程中，如果沒有功率限制，也容易造成系統(tǒng)過載。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對現(xiàn)在電カ推進船舶功率管理的缺陷的問題，提出了 ー種中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)，在常規(guī)船舶功率管理系統(tǒng)的基礎上，増加相應的功能，調(diào)整接ロ參數(shù)，以適用于中壓電カ推進船舶。本實用新型的技術方案為ー種中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)，功率管理系統(tǒng)所有設備安裝于中壓配電板的母聯(lián)屏和機組控制屏中，母聯(lián)屏包括PMS控制器、電量變送裝置、人機界面、以太網(wǎng)交換機；機組控制屏包括機組控制器、電量變送裝置、并車裝置、繼電器組；電量變送裝置將現(xiàn)場信號送入機組控制器，機組控制器分析數(shù)據(jù)，輸出控制信號到并車裝置和機旁控制箱中的繼電器組；PMS控制器通過電量變送裝置接收現(xiàn)場信號，通過以太網(wǎng)交換機接收人機界面的指令和機組控制器中的數(shù)據(jù)，井向機組控制器發(fā)出控制指令。所述控制器與電量變送裝置、機旁控制箱之間通過現(xiàn)場總線通訊；控制器與人機界面之間、控制器之間通過以太網(wǎng)通訊，現(xiàn)場總線可選DP-Profibus、CAN總線、RS-485。本實用新型的有益效果在于本實用新型中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)及管理方法，可以實現(xiàn)中壓電カ推進船舶電站的功率管理；模塊化設計，留有軟件和硬件接ロ，系統(tǒng)獨立封裝，控制參數(shù)可調(diào)節(jié)；根據(jù)船舶動カ裝置的類型選擇適當?shù)慕鹰?，即可實現(xiàn)不同船舶的負載管理；結(jié)構(gòu)化程序語言設計，便于實現(xiàn)程序移植；該設計既可以作為功率管理系統(tǒng)的功能模塊；也可以獨立構(gòu)成負載控制模擬平臺，通過標準化接ロ與其他系統(tǒng)相連，配合完成系統(tǒng)仿真試驗；可有效避免設計人員的重復性勞動，節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)時間。

圖I為本實用新型中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
功率管理系統(tǒng)是對船舶電カ系統(tǒng)能量綜合調(diào)度的管理系統(tǒng)，功能主要包括電網(wǎng)參數(shù)采集、機組啟停機控制、增減機、故障換機、調(diào)頻調(diào)載、分級卸載、重載管理、推進負載管理等功能。常規(guī)動カ船舶與電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)設計中有較大差異，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)對負載的管理方式上，本實用新型/實用新型專利設計了ー種適用于電カ推進船舶的功率管理系統(tǒng)，在常規(guī)船舶功率管理系統(tǒng)的基礎上，増加相應的功能，調(diào)整接ロ參數(shù)，以適用于中壓電カ推進船舶。設計專用的標準化船舶功率管理系統(tǒng)本設計接ロ采用標準化的輸入輸出接ロ，包括DC24V數(shù)字量輸入輸出、Γ20πιΑ模擬量輸入輸出、標準網(wǎng)絡接ロ(根據(jù)需要可選用以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線)，可以在多種不同的控制器上實現(xiàn)。模塊功能具有較強的獨立性，與電站組成結(jié)構(gòu)無關，僅留有與其他功能模塊的控制接ロ，通過修改接ロ定義，就可以實現(xiàn)電カ推進船舶的功率管理。系統(tǒng)適用于中壓電カ推進船舶功率管理功率管理系統(tǒng)可應用于6600V中壓船舶電站控制，模塊進線端需要滿足一定要求。限制推進負載，防止全船失電功率管理系統(tǒng)與推進控制系統(tǒng)之間應留有功率裕量接ロ，使其實時獲取電站功率裕量；功率管理系統(tǒng)在兩種情況下發(fā)出推進功率限制信號，提示推進控制系統(tǒng)限制變頻器功率。如圖I為控制4臺柴油發(fā)電機組的功率管理系統(tǒng)圖。I、設備(裝置)構(gòu)成PMS系統(tǒng)由以下主要設備構(gòu)成母聯(lián)屏中配有PMS控制器、電量變送裝置3、4、人機界面、以太網(wǎng)交換機、繼電器組3 ;機組控制屏I中配有機組控制器I、電量變送裝置I、并車裝置I、繼電器組I ;機組控制屏2中配有機組控制器2、電量變送裝置2、并車裝置2、繼電器組2。電量變送裝置將現(xiàn)場信號送入機組控制器，機組控制器分析數(shù)據(jù)，輸出控制信號到并車裝置、繼電器組和機旁控制箱。PMS通過電量變送裝置接收現(xiàn)場信號，通過以太網(wǎng)交換機接收人機界面的指令和機組控制器中的數(shù)據(jù)，井向機組控制器發(fā)出控制指令。2、通訊方式控制器與電量變送裝置、機旁控制箱之間通過DP-Profibus、CAN總線、RS-485等現(xiàn)場總線通訊；控制器與人機界面之間、控制器之間通過以太網(wǎng)通訊。[0023]3、硬件接 ロ (I).輸入信號I控制方式信號I各斷路器狀態(tài)信號I重載請求信號I重載運行信號I機組、電網(wǎng)的電壓、電流采集信號(需經(jīng)互感器轉(zhuǎn)換為滿足控制器輸入條件的信 號)I消聲、應答信號(2).輸出信號I機組啟動、機組停機信號I斷路器合閘、斷路器分斷信號I機組加減速信號I重載允許信號I功率裕量信號I功率限制信號I蜂鳴器、報警指示燈信號4、管理方法(I).控制方式切換通過中壓配電板母聯(lián)屏上的控制方式切換開關轉(zhuǎn)換手動、半自動、自動控制方式。手動控制方式優(yōu)先級最高，自動控制方式優(yōu)先級最低。(2).基本功能手動控制方式下，PMS僅可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示、報警等基本功能，但不參與控制操作，所有控制指令由配電板、機旁控制箱發(fā)出。為適應6600V中壓船舶電站控制，功率管理系統(tǒng)電量變送裝置進線端需經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)換成合適的電量范圍電壓互感器副邊AC OflOOV，電流互感器副邊AC OA飛A。由于手動控制方式優(yōu)先級最高，因此，在半自動、自動控制方式下，基本功能依然有效。(3).機組及其斷路器控制半自動控制方式下，可通過人機界面的控制按鈕完成啟動、停機、合閘、分斷、同步、解列等操作。由于半自動控制方式比自動控制方式優(yōu)先級要高，因此，在自動控制方式下，機組及其斷路器控制功能依然有效。(4).調(diào)頻調(diào)載半自動控制方式下，功率管理系統(tǒng)可對在網(wǎng)機組進行頻率調(diào)節(jié)和負載分配。頻率調(diào)節(jié)范圍為額定頻率±0. 25Hz，有功功率調(diào)節(jié)范圍為額定功率的±5%。(5).功率原則增、減機自動控制方式下，當系統(tǒng)功率裕量不足時(該值可通過人機交互界面設置)，對具備啟動條件、優(yōu)先級最高的備用機組發(fā)出啟動指令。如果所有機組都不具備啟動條件，輸出故障報警信號。當系統(tǒng)功率裕量較高吋，對具備停機條件、優(yōu)先級最低的在網(wǎng)機組發(fā)出停機指令。當機組無法啟動、停機或斷路器無法合閘、分斷時，均有對應的故障報警信號輸出。(6).分級卸載當流經(jīng)機組斷路器的電流超過一定限度時，功率管理系統(tǒng)可根據(jù)情況分級卸掉非重要負載。(7).重載控制如果當功率管理系統(tǒng)收到重載請求信號，將會判斷該重載啟動后系統(tǒng)的功率裕量 是否足夠。如果功率裕量足夠，輸出重載允許指示信號提示船員重載合閘；如果功率裕量不夠，系統(tǒng)可根據(jù)情況增機，直至功率裕量滿足條件為止。當沒有備用機組時，輸出故障報警信號。(8).故障換機當在網(wǎng)機組發(fā)生頻率越限、電壓越限等B類故障時，功率管理系統(tǒng)將自動啟動備用機組并網(wǎng)運行，然后將故障機組解列。當沒有備用機組時，輸出故障報警信號。(9).推進功率限制功率管理系統(tǒng)將系統(tǒng)功率裕量通過Γ20πιΑ電流信號實時傳遞給推進控制系統(tǒng)。推進控制系統(tǒng)可根據(jù)功率裕量情況制定控制規(guī)則，實現(xiàn)推進負載(變頻器)功率限制。功率管理系統(tǒng)在以下兩種情況下提供備用(冗余)控制信號，提示推進控制系統(tǒng)實現(xiàn)推進負載限制。當系統(tǒng)功率裕量較低時，功率管理系統(tǒng)將自動增機；在增機過程中，若負載持續(xù)增長，功率裕量低于某ー限度時，輸出功率限制信號給推進控制系統(tǒng)，提示推進控制系統(tǒng)限制推進負載。該信號作為推進控制系統(tǒng)的備用(冗余)控制信號。當功率管理系統(tǒng)檢測到機組斷路器突然因故跳閘時，輸出降功率信號給推進控制系統(tǒng)，防止機組過載。該信號作為推進控制系統(tǒng)的備用(冗余)控制信號。
權(quán)利要求1.ー種中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)，其特征在于，功率管理系統(tǒng)所有設備安裝于中壓配電板的母聯(lián)屏和機組控制屏中，母聯(lián)屏包括PMS控制器、電量變送裝置、人機界面、以太網(wǎng)交換機；機組控制屏包括機組控制器、電量變送裝置、并車裝置、繼電器組；電量變送裝置將現(xiàn)場信號送入機組控制器，機組控制器分析數(shù)據(jù)，輸出控制信號到并車裝置和機旁控制箱中的繼電器組；PMS控制器通過電量變送裝置接收現(xiàn)場信號，通過以太網(wǎng)交換機接收人機界面的指令和機組控制器中的數(shù)據(jù)，井向機組控制器發(fā)出控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述中壓電カ推進船舶功率管理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器與電量變送裝置、機旁控制箱之間通過現(xiàn)場總線通訊；控制器與人機界面之間、控制器之間通過以太網(wǎng)通訊，現(xiàn)場總線可選DP-Profibus、CAN總線、RS-485。
專利摘要本實用新型涉及一種中壓電力推進船舶功率管理系統(tǒng)，電量變送裝置將現(xiàn)場信號送入機組控制器，機組控制器分析數(shù)據(jù)，輸出控制信號到并車裝置和機旁控制箱中的繼電器組；PMS控制器通過電量變送裝置接收現(xiàn)場信號，通過以太網(wǎng)交換機接收人機界面的指令和機組控制器中的數(shù)據(jù)，并向機組控制器發(fā)出控制指令?？梢詫崿F(xiàn)中壓電力推進船舶電站的功率管理；模塊化設計，留有軟件和硬件接口，系統(tǒng)獨立封裝，控制參數(shù)可調(diào)節(jié)；根據(jù)船舶動力裝置的類型選擇適當?shù)慕涌?，即可實現(xiàn)不同船舶的負載管理；也可以獨立構(gòu)成負載控制模擬平臺，通過標準化接口與其他系統(tǒng)相連，配合完成系統(tǒng)仿真試驗；可有效避免設計人員的重復性勞動，節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)時間。
文檔編號H02J13/00GK202634066SQ201220187379
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者楊帆, 畢劉新, 殷非, 程偉, 王良秀, 張學瑾 申請人:中國船舶重工集團公司第七0四研究所