一種用于超大型船舶電站的控制層級管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶的供電系統(tǒng)，具體涉及一種用于船舶電力系統(tǒng)的電網(wǎng)監(jiān)測管理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 但是隨著船舶的大型化發(fā)展，船舶上電站的個數(shù)越來越多、發(fā)電機(jī)組數(shù)量也越來 越多?，F(xiàn)有船舶電站監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)不能滿足該供電系統(tǒng)管理的需求。
[0003]常規(guī)艦艇電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，基于單電站或兩電站控制需求，多設(shè)計為單或雙 控制核心的集散式結(jié)構(gòu)，即本電站主控制器只針對本電站設(shè)備具有控制功能，不能實(shí)現(xiàn)跨 電站的控制管理，這樣的控制體系只能實(shí)現(xiàn)雙電站的冗余，針對控制主機(jī)的冗余無法實(shí)現(xiàn)。
[0004]針對超大型船舶供電系統(tǒng)中組合靈活多樣的電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，供電區(qū)域管理超出了 電站管理的范疇，傳統(tǒng)設(shè)計方法已不能有效適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要針對超大型船舶供電系統(tǒng)的電站監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的多電 站、多機(jī)組的船舶電站可靠監(jiān)測與控制，要解決的技術(shù)問題為：為具有多機(jī)組、多電站、多供 電區(qū)域的超大型船舶的供電系統(tǒng)提供合理調(diào)度與管理，實(shí)現(xiàn)比常規(guī)電站監(jiān)控系統(tǒng)更高的可 靠性指標(biāo)。
[0006]具體而言，本發(fā)明提供了一種用于船舶電站的管理方法，其中，所述船舶電站中具 有多個電站，每個電站具有一個或多個機(jī)組，其特征在于，所述管理方法包括：
[0007]為每個機(jī)組配置一臺機(jī)組控制器，為每個電站配置一臺區(qū)域控制器，每個電站的 區(qū)域控制器用于控制該電站的一個或多個機(jī)組及相應(yīng)機(jī)組控制器；
[0008]為每臺區(qū)域管理器預(yù)設(shè)一優(yōu)先級，并且各臺區(qū)域管理器中的優(yōu)先級彼此不同；
[0009]電站工作時，對于兩個或兩個以上的電站并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，使所并聯(lián)的電站及相應(yīng)機(jī) 組組成一個供電梯隊，使該供電梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域管理器成為區(qū)域主控制器， 其余的區(qū)域控制器成為區(qū)域從控制器，對于未與任何其他電站并聯(lián)的電站，則該電站及相 應(yīng)機(jī)組自己組成一個供電梯隊，該電站的區(qū)域管理器作為該梯隊的區(qū)域主控制器；
[0010] 對于所有工作中的梯隊，使各梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域主控制器作為最高主 管理器，用于控制所有供電梯隊。
[0011] 進(jìn)一步地，所述船舶電站中具有六個電站，所述控制器管理方法將所述六個電站 分成兩個供電梯隊，在第一供電梯隊中包括第一、二、三電站，并且將1#、2#、3#區(qū)域管理器 通過CAN現(xiàn)場總線與上層網(wǎng)絡(luò)通訊；第二梯隊中包括第四、五、六電站，并且將4#、5#、6#區(qū) 域管理器通過CAN現(xiàn)場總線與上層網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0012] 進(jìn)一步地，所述控制器管理方法還包括識別接入電網(wǎng)中的電氣設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0013]柘樸識別的步驟包括:
[0014]a.獲取當(dāng)前電網(wǎng)中的各種電氣設(shè)備的基本參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)信息；b.將第一類電 氣設(shè)備作為拓?fù)鋱D形中的節(jié)點(diǎn)，將第二類電氣設(shè)備作為拓?fù)鋱D形中的支路；C.根據(jù)作為節(jié) 點(diǎn)的電氣設(shè)備的類型，對所述節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類和編號，建立相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模型，其中，將所述節(jié) 點(diǎn)分為兩類，第一類是在網(wǎng)狀態(tài)保持的電氣設(shè)備，稱為不變節(jié)點(diǎn)，第二類是在網(wǎng)狀態(tài)可以改 變的電氣設(shè)備，稱為可變節(jié)點(diǎn)，所述不變節(jié)點(diǎn)至少包括發(fā)電機(jī)組、負(fù)載、電纜的交叉點(diǎn)；所 述可變節(jié)點(diǎn)至少包括斷路器；
[0015] d.將連接各"節(jié)點(diǎn)"之間的電纜和變壓器作為拓?fù)鋱D形中的"支路"形成拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)；
[0016] e.從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中選擇發(fā)生變化且未被訪問過的節(jié)點(diǎn)作為初始出發(fā)點(diǎn)，并將其標(biāo) 記為已訪問過的節(jié)點(diǎn)，沿著該節(jié)點(diǎn)相連接的支路搜索下一個與該支路連接的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)搜索 到達(dá)該連通區(qū)域的末端節(jié)點(diǎn)，或查詢不到與該節(jié)點(diǎn)相連且未被訪問的支路時，逐級返回該 末端節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，并以該父節(jié)點(diǎn)為起始節(jié)點(diǎn)重復(fù)上述搜索過程，直到所有節(jié)點(diǎn)都搜索一 次；
[0017] 基于每一次搜索的結(jié)果更新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0018]另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于船舶電站的監(jiān)控系統(tǒng)，包括：若干管理系統(tǒng)， 其中所述船舶電站中包含多個獨(dú)立的電站，為每個電站配置一套管理系統(tǒng)，其特征在于，每 個管理系統(tǒng)由一臺區(qū)域管理器和三臺機(jī)組控制器組成，每個機(jī)組控制器控制一臺發(fā)電機(jī) 組，所述監(jiān)控系統(tǒng)中的多個區(qū)域管理器中的每一個具有預(yù)設(shè)的優(yōu)先級，并且當(dāng)兩個或兩個 以上的電站并聯(lián)時所并聯(lián)的電站組成一個供電梯隊，該供電梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域 管理器成為區(qū)域主控制器，其余的區(qū)域控制器成為從控制器，而未與任何其他電站并聯(lián)的 電站組成一個梯隊，該電站的區(qū)域控制器作為該梯隊的區(qū)域主控制器。
[0019] 進(jìn)一步地，所述梯隊中具有最高優(yōu)先級的區(qū)域管理器，用作最高主管理器，用于控 制所有供電梯隊。
[0020] 進(jìn)一步地，所述區(qū)域管理器包括中央控制主機(jī)、智能I/O單元、外圍信號處理單 元、顯示操作單元、電源模塊。
[0021] 進(jìn)一步地，所述方法還包括自動增減機(jī)的步驟，其包括：
[0022] 所述船舶電站包括多個電站，每個電站包含一個或多個供電機(jī)組，每個電站具有 一個控制管理器，所述方法還包括在識別出船舶電站的拓?fù)渲筮M(jìn)行自動增減機(jī)的步驟， 其包括：
[0023] 步驟1 :確定任意兩個電站之間所流經(jīng)的電流；
[0024] 步驟2 :確定任意兩個機(jī)組之間所流經(jīng)的電流；
[0025] 步驟：3 :確定當(dāng)前負(fù)載的總功率；
[0026]步驟4 :判斷當(dāng)前負(fù)載的總功率是否超過peX(nXO. 9-1)，其中，n為當(dāng)前系統(tǒng)中 所接入的機(jī)組總數(shù)，pe為單個機(jī)組的額定功率；
[0027]步驟5 :如果當(dāng)前負(fù)載的總功率超過peX(nXO. 9-1)，則啟動功率增機(jī)；
[0028] 步驟6 :基于步驟5的判斷，啟動功率增機(jī)，所述功率增機(jī)步驟包括：
[0029] 步驟6-1 :判斷當(dāng)前電站是否為獨(dú)立運(yùn)行，；
[0030] 步驟6-2 :如果當(dāng)前電站獨(dú)立運(yùn)行，則進(jìn)行電站內(nèi)增機(jī)；
[0031] 步驟6-3 :如果當(dāng)前電站非獨(dú)立運(yùn)行，判斷當(dāng)前電站是否在所述供電監(jiān)控系統(tǒng)中 具有最尚權(quán)限；
[0032] 步驟6-4:判斷當(dāng)前電站在與其并聯(lián)的各電站中是否具有最高權(quán)限，如果當(dāng)前電 站不具有最高權(quán)限則向具有最高權(quán)限的電站發(fā)出增機(jī)請求，如果當(dāng)前電站具有最高權(quán)限則 確定需增機(jī)電站；
[0033] 步驟6-5 :根據(jù)需增機(jī)電站進(jìn)行電站內(nèi)增機(jī)決策，并且根據(jù)決策結(jié)果發(fā)出相應(yīng)增 機(jī)標(biāo)志，并且根據(jù)增機(jī)結(jié)果判斷應(yīng)增機(jī)組是位于當(dāng)前電站還是位于其他電站；
[0034] 步驟6-6 :如果應(yīng)增機(jī)組位于當(dāng)前電站，則當(dāng)前電站直接向應(yīng)增機(jī)組發(fā)出啟動命 令，如果應(yīng)增機(jī)組位于其他電站，則當(dāng)前電站通過網(wǎng)絡(luò)向需增機(jī)的電站的控制器發(fā)出增機(jī) 命令；
[0035]步驟7 :判斷當(dāng)前負(fù)載的總功率是否低于peX(nXO. 9-1. 3)，如果當(dāng)前負(fù)載的總 功率低于peX(nXO. 9-1. 3)，則啟動功率減機(jī)；
[0036] 步驟8 :基于步驟7的判斷，啟動功率減機(jī)，所述功率減機(jī)步驟包括：
[0037] 步驟8-1 :判斷當(dāng)前電站是否為獨(dú)立運(yùn)行，；
[0038] 步驟8-2 :如果當(dāng)前電站獨(dú)立運(yùn)行，則進(jìn)行電站內(nèi)減機(jī)；
[0039] 步驟8-3 :如果當(dāng)前電站非獨(dú)立運(yùn)行，判斷當(dāng)前電站是否在所述供電監(jiān)控系統(tǒng)中 具有最尚權(quán)限；
[0040] 步驟8-4:判斷當(dāng)前電站在與其并聯(lián)的各電站中是否具有最高權(quán)限，如果當(dāng)前電 站不具有最高權(quán)限則向具有最高權(quán)限的電站的控制器發(fā)出減機(jī)請求，如果當(dāng)前電站具有最 尚權(quán)限則進(jìn)行并聯(lián)電站減機(jī)決策，并基于減機(jī)決策確定需增機(jī)電站；
[0041] 步驟8-5 :根據(jù)需減機(jī)電站進(jìn)行電站內(nèi)增機(jī)決策，并且根據(jù)決策結(jié)果發(fā)出相應(yīng)減 機(jī)標(biāo)志，并且根據(jù)減機(jī)結(jié)果判斷應(yīng)減機(jī)組是位于當(dāng)前電站還是位于其他電站；
[0042] 步驟8-6 :如果應(yīng)減機(jī)組位于當(dāng)前電站，則當(dāng)前電站直接向應(yīng)減機(jī)組發(fā)出啟動命 令，如果應(yīng)減機(jī)組位于其他電站，則當(dāng)前電站通過網(wǎng)絡(luò)向需減機(jī)的電站的控制器發(fā)出減機(jī) 命令。
[0043] 本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果
[0044] 本發(fā)明的管理方法，首次提出并突破了分布式多級控制體系架構(gòu)設(shè)計、多控制器 權(quán)限管理與冗余設(shè)計替代設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)組、多電站、多 供電區(qū)域的電能合理調(diào)度與管理，具備比常規(guī)電站監(jiān)控系統(tǒng)更高的可靠性指標(biāo)。
[0045] 本發(fā)明的管理方法，能夠隨時根據(jù)使用中的電站和機(jī)組的情況下，以及相應(yīng)負(fù)載 的情況，來配置主控制器，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活控制，不會因某一臺區(qū)域控制器損壞、或停機(jī)而 導(dǎo)致控制失靈。
【附圖說明】
[0046] 圖1為本發(fā)明的管理方法應(yīng)用于的監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖；
[0047] 圖2為所采用的AMC-1/DSC-1/TSC-1可靠性功能框圖；
[0048] 圖3為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性功能框圖；
[0049] 圖4為常規(guī)電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性功能框圖；
[0050] 圖5為單電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 在下述實(shí)施例中，如無特殊說明，所提及的各個部件均為常規(guī)設(shè)備。
[0052] 如圖1所示，在一種實(shí)現(xiàn)方式中，本發(fā)明的管理方法用于大型船舶的供電監(jiān)測