專利名稱：一種功率限制器及功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率限制器及功率控制方法，屬于電力推進(jìn)控制技術(shù)領(lǐng)城，
用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并限制推進(jìn)負(fù)載的大小，使之與電站可用負(fù)荷相匹配，避免電站機(jī)組過載跳閘造成電網(wǎng)失電，特別適用于船舶電力推進(jìn)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力推進(jìn)控制系統(tǒng)、特別是船舶電力推進(jìn)控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)采集船舶電站所有機(jī)組的功率以及主開關(guān)狀態(tài)，經(jīng)功率變送器后送入推進(jìn)變頻器，在變頻器端根據(jù)機(jī)組負(fù)荷率以及主開關(guān)的狀態(tài)對(duì)推進(jìn)器功率進(jìn)行實(shí)時(shí)限幅控制，避免機(jī)組過載跳閘造成電網(wǎng)失電，這一問題是長期以來希望解決的問題。ABB、SIEMENS等大公司都已針對(duì)這個(gè)問題展開研究，試圖開發(fā)出自己的控制系統(tǒng)，但是，至目前為止，還未出現(xiàn)較好的技術(shù)方案和成功地應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有技術(shù)希望解決的問題，提供一種功率限制器及功率控制方法，此限制器包括保護(hù)、測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)等多種功能于一體，實(shí)時(shí)采集船舶電站所有機(jī)組的功率相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對(duì)推進(jìn)器功率進(jìn)行實(shí)時(shí)限幅控制，使之與電站可用負(fù)荷相匹配，以避免電站機(jī)組過載跳閘造成電網(wǎng)失電。 本發(fā)明的功率限制器技術(shù)方案是它包括一個(gè)功率變送器及功率限制控制系統(tǒng)；所述功率變送器，為將發(fā)電機(jī)組電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為有功功率信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊；所述功率限制控制系統(tǒng)包括CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)和用于在線編程及設(shè)置參數(shù)的在線編程通訊接□。 在上述本發(fā)明技術(shù)方案基礎(chǔ)上具有附加技術(shù)內(nèi)容的、進(jìn)一步的技術(shù)方案分別為
所述的功率限制器，其功率變送器包括用于檢測(cè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率的電流互感器和電壓互感器；功率變送器的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)中處理的信號(hào)為4 20mA電流信號(hào)，或者等于或小于+10V電壓信號(hào)。 所述的功率限制器，其CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)為嵌入式結(jié)構(gòu)，用于自由實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)變頻器控制系統(tǒng)的連接。 所述的功率限制器，其在線編程通訊接口為RS232接口 。 所述的功率限制器，其功率限制控制系統(tǒng)2動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間范圍為20 300ms。
所述的功率限制器，其用于保證機(jī)組不發(fā)生過載跳閘事件的CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)其控制機(jī)組負(fù)荷功率等于或小于額定功率的95%。 所述的功率限制器，其功率變送器的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)中處理的電流信號(hào)為15mA。 所述的功率限制器，其功率限制控制系統(tǒng)動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間為100ms。 所述的功率限制器，其CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)，其控制機(jī)組負(fù)荷功率為額定功率
的90%。
本發(fā)明的功率控制方法的技術(shù)方案，它包括下述步驟
1)、發(fā)電機(jī)功率數(shù)值比較和選取 是發(fā)電機(jī)最大有功功率與設(shè)定功率數(shù)值比較和選取，由功率限制控制系統(tǒng)2進(jìn)行數(shù)值比較，CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1自動(dòng)選取機(jī)組實(shí)際所耗最大有功功率值作為最終反饋值引入到工藝調(diào)節(jié)器中； 2)、變頻器If、 Iq限幅值信號(hào)的調(diào)節(jié)計(jì)算 由CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1計(jì)算分析后得到If 、 Iq的限幅值信號(hào)，并傳遞給變頻器的If、Iq調(diào)節(jié)器； 3) If 、 Iq限幅值信號(hào)的傳遞及處理 在If、 Iq調(diào)節(jié)器中，經(jīng)過電機(jī)模型得到的If、 Iq電流實(shí)際值經(jīng)調(diào)節(jié)運(yùn)算后，再由If、 Iq限幅值信號(hào)作限幅處理，計(jì)算值送至坐標(biāo)變換器；
4)、使變頻器輸出功率限制到設(shè)定值 由坐標(biāo)變換器、Ud校正、觸發(fā)裝置處理后，使變頻器輸出功率被限制到設(shè)定值，從而限制推進(jìn)系統(tǒng)功率不再增加。 本發(fā)明的功率限制器的技術(shù)效果在于可集成在推進(jìn)變頻器中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并限制推進(jìn)負(fù)載的大小，使之與電站可用負(fù)荷相匹配，避免電站機(jī)組過載跳閘造成電網(wǎng)失電。本發(fā)明具有高度智能化，可自由加入推進(jìn)變頻器控制系統(tǒng)中，便于操作實(shí)現(xiàn)，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明功率限制器的構(gòu)件方框圖； 圖2為用圖1所述功率限制器進(jìn)行的一種功率控制方法的原理圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明功率限制器作進(jìn)一步說明如下 如圖1所示，一種功率限制器，它有一個(gè)功率變送器1及功率限制控制系統(tǒng)2 ;所述功率變送器1，為將發(fā)電機(jī)組電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為有功功率信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊；所述功率限制控制系統(tǒng)2包括CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1和用于在線編程及設(shè)置參數(shù)的在線編程通訊接口 2. 2。所述的功率變送器1有用于檢測(cè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率的電流互感器和電壓互感器；功率變送器1的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)2中處理的信號(hào)為4 20mA電流信號(hào)，或者等于或小于+10V電壓信號(hào)，本實(shí)施例處理的信號(hào)選為15mA，也可以選為4mA或20mA，還可以選為等于+10V或小于+10V。還有實(shí)施例功率變送器1的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)2中處理的信號(hào)選為8 15mA或者+1V +5V電壓信號(hào)。所述的CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1為嵌入式結(jié)構(gòu)，用于自由實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)變頻器控制系統(tǒng)的連接。所述的在線編程通訊接口 2. 2為RS232接口 。所述的功率限制控制系統(tǒng)2動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間范圍為20 300ms，本實(shí)施例選為100ms。所述用于保證機(jī)組不發(fā)生過載跳閘事件的CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1其控制機(jī)組負(fù)荷功率等于或小于額定功率的95%，本實(shí)施例選為額定功率的90%。
結(jié)合附圖2和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明功率控制方法作進(jìn)一步說明如下
如附圖2所示，本發(fā)明功率控制方法的步驟為 1)、發(fā)電機(jī)功率數(shù)值比較和選取是發(fā)電機(jī)最大有功功率與設(shè)定功率數(shù)值比較和
4選取，由功率限制控制系統(tǒng)2進(jìn)行數(shù)值比較，CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1自動(dòng)選取機(jī)組實(shí)際所耗最大有功功率值作為最終反饋值引入到工藝調(diào)節(jié)器中； 2)變頻器If、Iq限幅值信號(hào)的調(diào)節(jié)計(jì)算由CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)2. 1計(jì)算分析后得到If 、 Iq的限幅值信號(hào)，并傳遞給變頻器的If 、 Iq調(diào)節(jié)器； 3)If、Iq限幅值信號(hào)的傳遞及處理在If 、 Iq調(diào)節(jié)器中，經(jīng)過電機(jī)模型得到的If、Iq電流實(shí)際值經(jīng)調(diào)節(jié)運(yùn)算后，再由If、Iq限幅值信號(hào)作限幅處理，計(jì)算值送至坐標(biāo)變換器；
4)、使變頻器輸出功率限制到設(shè)定值由坐標(biāo)變換器、Ud校正、觸發(fā)裝置處理后，使變頻器輸出功率被限制到設(shè)定值，從而限制推進(jìn)系統(tǒng)功率不再增加。
對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案、原理、效果在作說明如下； 本發(fā)明功率限制器采用功率變送器配置適當(dāng)?shù)碾娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅?，將每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率進(jìn)行變換后，轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的4 20mA(或等于小于+10V)信號(hào)進(jìn)行處理，作為CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)的輸入，并引入到變頻器的控制器中，經(jīng)過數(shù)值比較，CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)自動(dòng)選取機(jī)組實(shí)際所耗最大有功功率值作為最終反饋值引入到工藝調(diào)節(jié)器中；經(jīng)計(jì)算分析后得到If、Iq的限幅值信號(hào)，并作用于變頻器的If、Iq調(diào)節(jié)器，使變頻器輸出功率被限制到設(shè)定值，從而限制推進(jìn)系統(tǒng)功率不再增加。例如當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到90%時(shí)(圖2中設(shè)定90% ) ， CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)限制推進(jìn)系統(tǒng)功率不再增加，保證機(jī)組不發(fā)生過載跳閘事件。并對(duì)機(jī)組的主開關(guān)狀態(tài)變化進(jìn)行智能識(shí)別，根據(jù)主開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)機(jī)組的功率值來辨別其為正常解列過程分閘還是故障跳閘。若是故障跳閘，則能立即降低變頻器的輸出功率，以確保其他機(jī)組不會(huì)因?yàn)槟撑_(tái)(或數(shù)臺(tái))機(jī)組故障跳閘而發(fā)生過載。
權(quán)利要求
一種功率限制器，其特征在于，它包括一個(gè)功率變送器(1)及功率限制控制系統(tǒng)(2)；所述功率變送器(1)，為將發(fā)電機(jī)組電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為有功功率信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊；所述功率限制控制系統(tǒng)(2)包括CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2.1)和用于在線編程及設(shè)置參數(shù)的在線編程通訊接口(2.2)。
2. 如權(quán)利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述功率變送器(1)包括用于檢測(cè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率的電流互感器和電壓互感器；功率變送器(1)的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)(2)中處理的信號(hào)為4 20mA電流信號(hào)，或者等于或小于+10V電壓信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的功率限制器，其特征在于，所述CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2. 1)為嵌入式結(jié)構(gòu)，用于自由實(shí)現(xiàn)與推進(jìn)變頻器控制系統(tǒng)的連接。
4. 如權(quán)利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述在線編程通訊接口 (2.2)為RS232接口。
5. 如權(quán)利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述功率限制控制系統(tǒng)(2)動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間范圍為20 300ms。
6. 如權(quán)利要求3所述的功率限制器，其特征在于，所述用于保證機(jī)組不發(fā)生過載跳閘事件的CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2. 1)，其控制機(jī)組負(fù)荷功率等于或小于額定功率的95%。
7. 如權(quán)利要求2所述的功率限制器，其特征在于，所述功率變送器(1)的輸出信號(hào)及功率限制控制系統(tǒng)(2)中處理的信號(hào)為15mA電流信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求5所述的功率限制器，其特征在于，所述功率限制控制系統(tǒng)(2)動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間為100ms。
9. 如權(quán)利要求6所述的功率限制器，其特征在于，所述CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2. 1)，其控制機(jī)組負(fù)荷功率為額定功率的90%。
10. —種功率控制方法，其特征在于，它包括下述步驟1) 、發(fā)電機(jī)功率數(shù)值比較和選取是發(fā)電機(jī)最大有功功率與設(shè)定功率數(shù)值比較和選取，由功率限制控制系統(tǒng)(2)進(jìn)行數(shù)值比較，CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2. 1)自動(dòng)選取機(jī)組實(shí)際所耗最大有功功率值作為最終反饋值引入到工藝調(diào)節(jié)器中；2) 、變頻器If 、 Iq限幅值信號(hào)的調(diào)節(jié)計(jì)算由CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)(2. 1)計(jì)算分析后得到If、 Iq的限幅值信號(hào)，并傳遞給變頻器的If、Iq調(diào)節(jié)器；3) If 、 Iq限幅值信號(hào)的傳遞及處理在If、Iq調(diào)節(jié)器中，經(jīng)過電機(jī)模型得到的If、Iq電流實(shí)際值經(jīng)調(diào)節(jié)運(yùn)算后，再由If、Iq限幅值信號(hào)作限幅處理，計(jì)算值送至坐標(biāo)變換器；4) 、使變頻器輸出功率限制到設(shè)定值由坐標(biāo)變換器、Ud校正、觸發(fā)裝置處理后，使變頻器輸出功率被限制到設(shè)定值，從而限制推進(jìn)系統(tǒng)功率不再增加。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率限制器及功率控制方法，屬于電力推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，它包括一個(gè)功率變送器及功率限制控制系統(tǒng)；所述功率變送器，為將發(fā)電機(jī)組電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為有功功率信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊；所述功率限制控制系統(tǒng)包括CPU計(jì)算分析處理系統(tǒng)和用于在線編程及設(shè)置參數(shù)的在線編程通訊接口。功率控制方法，包括下述步驟發(fā)電機(jī)功率數(shù)值的比較和選取，變頻器If、Iq限幅值信號(hào)的調(diào)節(jié)計(jì)算，If、Iq限幅值信號(hào)的傳遞及處理，使變頻器輸出功率限制到設(shè)定值。本發(fā)明具有高度智能化，可自由嵌入到推進(jìn)變頻器控制系統(tǒng)中，具有便于操作實(shí)現(xiàn)，故障率低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101753096SQ200910272720
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者劉凱, 柯常國, 洪敏 , 還芳 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所