一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)，控制柴油發(fā)電機(jī)組和可逆軸帶發(fā)電機(jī)，兩個(gè)電網(wǎng)變送裝置分段采集電網(wǎng)電氣參數(shù)，并將模擬量數(shù)據(jù)送控制中心；控制中心通過現(xiàn)場總線接收推進(jìn)控制系統(tǒng)的船舶推進(jìn)模式以及柴發(fā)控制裝置、可逆軸發(fā)控制裝置的電氣參數(shù)；控制中心將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)送入人機(jī)界面顯示電氣參數(shù)，人機(jī)界面設(shè)定運(yùn)行參數(shù)送回控制中心，控制中心輸出控制指令到推進(jìn)控制系統(tǒng)、柴發(fā)控制裝置和可逆軸發(fā)控制裝置。實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力船舶四種推進(jìn)模式下電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制，兩種可選的負(fù)載分配方式，采用聯(lián)鎖保護(hù)裝置防止系統(tǒng)誤動(dòng)作，滿足現(xiàn)在混合動(dòng)力船舶供電切換要求，提高船舶運(yùn)行效率。
【專利說明】一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種船舶電力控制系統(tǒng)，特別涉及一種帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶運(yùn)行需要推進(jìn)系統(tǒng)提供動(dòng)力，推進(jìn)系統(tǒng)由推進(jìn)控制系統(tǒng)(不屬于本實(shí)用新型涵蓋范圍)控制；船舶供電需要電力系統(tǒng)提供能源，電力系統(tǒng)由供電控制系統(tǒng)控制。不同動(dòng)力類型的船舶，其電力系統(tǒng)的發(fā)配電設(shè)備區(qū)別較大，因此供電控制系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)有很大區(qū)別?，F(xiàn)有的船舶供電控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于以下動(dòng)力類型的船舶電力系統(tǒng)控制:
[0003]1、常規(guī)動(dòng)力船舶:
[0004]常規(guī)動(dòng)力船舶的航行動(dòng)力由推進(jìn)主機(jī)驅(qū)動(dòng)，與電力系統(tǒng)無關(guān)。柴油發(fā)電機(jī)組為全船電力系統(tǒng)供電，供電控制系統(tǒng)僅控制柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。
[0005]2、帶有軸帶發(fā)電機(jī)的常規(guī)動(dòng)力船舶:
[0006]帶有軸帶發(fā)電機(jī)組的常規(guī)動(dòng)力船舶，航行動(dòng)力由推進(jìn)主機(jī)驅(qū)動(dòng)，與電力系統(tǒng)無關(guān)。電力系統(tǒng)通常由一臺(tái)由船舶推進(jìn)主機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸帶發(fā)電機(jī)和多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，在船舶航行期間，軸帶發(fā)電機(jī)可充分利用推進(jìn)主機(jī)10%?15%的功率儲(chǔ)備裕量向全船供電，使推進(jìn)主機(jī)高效率低能耗運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。供電控制系統(tǒng)控制軸帶發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。
[0007]3、電力推進(jìn)船舶:
[0008]電力推進(jìn)船舶的電力系統(tǒng)通常由多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，電網(wǎng)經(jīng)多級(jí)變壓器供給推進(jìn)系統(tǒng)，為船舶提供主動(dòng)力。供電控制系統(tǒng)主要用于控制柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。
[0009]隨著技術(shù)的發(fā)展，帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶，綜合了主機(jī)軸帶發(fā)電和電力推進(jìn)的優(yōu)勢，通過推進(jìn)模式的切換改變船舶推進(jìn)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況，充分利用系統(tǒng)效率。在船舶不同的推進(jìn)模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)分屬于推進(jìn)控制系統(tǒng)或供電控制系統(tǒng)控制。由于在兩個(gè)控制系統(tǒng)之間需要無縫切換，并需要良好的聯(lián)鎖保護(hù)措施防止可逆軸帶發(fā)電機(jī)誤動(dòng)作，因此，帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度比傳統(tǒng)船舶提高許多。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型是針對(duì)帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大的問題，提出了一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)，滿足現(xiàn)在混合動(dòng)力船舶供電切換要求，提聞船舶運(yùn)行效率。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)，控制柴油發(fā)電機(jī)組和可逆軸帶發(fā)電機(jī)，包括控制中心、兩個(gè)電網(wǎng)變送裝置、人機(jī)界面、聯(lián)鎖保護(hù)裝置、柴發(fā)控制裝置、柴發(fā)變送裝置、柴發(fā)同步裝置、可逆軸發(fā)控制裝置、可逆軸發(fā)變送裝置、可逆軸發(fā)測速裝置、可逆軸發(fā)同步裝置，兩個(gè)電網(wǎng)變送裝置分段采集電網(wǎng)電氣參數(shù)，并將模擬量數(shù)據(jù)送控制中心；控制中心通過現(xiàn)場總線接收推進(jìn)控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)；控制中心將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)送入人機(jī)界面，顯示數(shù)據(jù)，人機(jī)界面設(shè)定參數(shù)送回控制中心；控制中心輸出控制指令到推進(jìn)控制系統(tǒng)、柴發(fā)控制裝置和可逆軸發(fā)控制裝置；柴發(fā)控制裝置通過柴發(fā)變送裝置采集柴油發(fā)電機(jī)組電氣參數(shù)，輸出控制信號(hào)到柴發(fā)同步裝置和柴油發(fā)電機(jī)組配電板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；可逆軸發(fā)控制裝置通過可逆軸發(fā)變送裝置和可逆軸發(fā)測速裝置采集可逆軸帶發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)，輸出控制信號(hào)到可逆軸發(fā)同步裝置和可逆軸帶發(fā)電機(jī)配電板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；聯(lián)鎖保護(hù)裝置接收控制中心的控制信號(hào)，聯(lián)鎖保護(hù)柴發(fā)控制裝置、控制柴發(fā)同步裝置、可逆軸發(fā)控制裝置、可逆軸發(fā)同步裝置的輸出信號(hào)。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力船舶四種工作模式下電力系統(tǒng)的控制:克服傳統(tǒng)意義上的帶有軸帶發(fā)電機(jī)的船舶電力系統(tǒng)，軸帶發(fā)電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)作為電力系統(tǒng)的電源，為全船供電，供電控制系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)“主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”單一模式的控制，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力船舶“主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、“主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式”、“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、“主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”四種工作模式下的電力系統(tǒng)控制；兩種可選的負(fù)載分配方式:當(dāng)混合動(dòng)力船舶工作在“主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”時(shí)，控制中心通過對(duì)在網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的可逆軸帶發(fā)電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)負(fù)載的計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)兩種負(fù)載分配方式:方式一，按照并聯(lián)機(jī)組的額定容量比例分配負(fù)載；方式二，可逆軸帶發(fā)電機(jī)優(yōu)先分配負(fù)載；采用聯(lián)鎖保護(hù)裝置防止系統(tǒng)誤動(dòng)作:聯(lián)鎖保護(hù)裝置在以下兩種情況下實(shí)現(xiàn)信號(hào)互鎖:互鎖同一被控對(duì)象的相反動(dòng)作信號(hào)(如升速/降速，升壓/降壓，合閘/分?jǐn)?，同?分?jǐn)嗟?;若工作模式切換到“主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、“主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式”、或“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”時(shí)，可逆軸帶發(fā)電機(jī)將不再作為發(fā)電機(jī)使用，供電控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)裝置將屏蔽對(duì)可逆軸帶發(fā)電機(jī)的控制信號(hào)；擴(kuò)展性強(qiáng):多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組和I臺(tái)可逆軸帶發(fā)電機(jī)構(gòu)成的混合動(dòng)力船舶電力系統(tǒng)，可按照本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)電氣連接圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)中聯(lián)鎖保護(hù)裝置電氣連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]1、帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶的四種推進(jìn)模式
[0016]在不同的情況下，為了調(diào)節(jié)混合動(dòng)力船舶航速，船員在駕控臺(tái)上可選擇相應(yīng)推進(jìn)模式按鍵，并選擇合適的車鐘速度檔位，推進(jìn)控制系統(tǒng)根據(jù)不同的推進(jìn)模式下的速度檔位，控制推進(jìn)主機(jī)或可逆軸帶發(fā)電機(jī)(工作在電動(dòng)狀態(tài))推動(dòng)螺旋槳。不同的推進(jìn)模式對(duì)應(yīng)不同的推進(jìn)功率范圍，同樣對(duì)應(yīng)不同的航行速度范圍。當(dāng)船舶低速航行或推進(jìn)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可選擇“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”；當(dāng)船舶巡航時(shí)，如航速無要求，可選擇“推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”，可逆軸帶發(fā)電機(jī)可充分利用推進(jìn)主機(jī)的功率儲(chǔ)備裕量向全船供電，使推進(jìn)主機(jī)高效率低能耗運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；當(dāng)船舶巡航時(shí)，如航速較高，多采用“推進(jìn)主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”；當(dāng)船舶需要以最高航速航行時(shí)，可選擇“推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式”。
[0017]這四種推進(jìn)模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)不同:
[0018]I)可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式:
[0019]該模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，推進(jìn)主機(jī)不工作，可逆軸帶發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)推動(dòng)螺旋槳。此時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組獨(dú)立為船舶電力系統(tǒng)供電，可逆軸帶發(fā)電機(jī)作為電力系統(tǒng)的推進(jìn)負(fù)載消耗電網(wǎng)能量。
[0020]2)推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式:
[0021]該模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，推進(jìn)主機(jī)推動(dòng)螺旋槳，并帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電。此時(shí)，可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)或與柴油發(fā)電機(jī)組聯(lián)合為船舶電力系統(tǒng)供電。
[0022]3)推進(jìn)主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式:
[0023]該模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在待機(jī)狀態(tài)下，推進(jìn)主機(jī)推動(dòng)螺旋槳。如果推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)之間的齒輪箱脫開，可逆軸帶發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行；如果推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)之間的齒輪箱沒有脫開，可逆軸帶發(fā)電機(jī)將隨推進(jìn)主機(jī)空轉(zhuǎn)。此時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組獨(dú)立為船舶電力系統(tǒng)供電。
[0024]4)推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式:
[0025]該模式下，可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，與推進(jìn)主機(jī)聯(lián)合推動(dòng)螺旋槳。此時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組獨(dú)立為船舶電力系統(tǒng)供電，可逆軸帶發(fā)電機(jī)作為電力系統(tǒng)的推進(jìn)負(fù)載消耗電網(wǎng)能量。
[0026]采用可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶電力系統(tǒng)，可逆軸帶發(fā)電機(jī)通過與推進(jìn)主機(jī)(可以是柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī))的相互配合，可以工作在發(fā)電和電動(dòng)狀態(tài)下，完成四種推進(jìn)模式的切換，滿足船舶各種工況下的航行需要，提高船舶運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能減排的效果。本實(shí)用新型給出的供電控制系統(tǒng)可用于I臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組和I臺(tái)可逆軸帶發(fā)電機(jī)構(gòu)成的混合動(dòng)力船舶電力系統(tǒng)控制；對(duì)于多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組和I臺(tái)可逆軸帶發(fā)電機(jī)構(gòu)成的混合動(dòng)力船舶的供電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)量配置相同數(shù)量的柴發(fā)控制裝置、柴發(fā)變送裝置、柴發(fā)同步裝置。
[0027]2、帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶的供電控制系統(tǒng)組成
[0028]如圖1所示帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，控制中心I可采用PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、嵌入式控制器等多種形式，如采用硬件冗余的控制器，可有效提高系統(tǒng)可靠性?？刂浦行腎與人機(jī)界面4之間采用以太網(wǎng)通訊，也可根據(jù)需要采用其他合理的通訊方式。控制中心I與柴發(fā)控制裝置6、可逆軸發(fā)控制裝置9之間采用DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線通訊，也可根據(jù)需要采用其他合理的通訊方式。
[0029]控制中心I通訊接收柴發(fā)控制裝置6和可逆軸發(fā)控制裝置9通過DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線傳遞的數(shù)據(jù)，得到柴油發(fā)電機(jī)和軸帶發(fā)電機(jī)的頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)；接收計(jì)算并處理A段電網(wǎng)變送裝置2、B段電網(wǎng)變送裝置3傳遞的DC 4?20mA電流信號(hào)，得到電網(wǎng)的頻率、電壓等電氣參數(shù)；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)顯示、故障報(bào)警、機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)、斷路器合閘(機(jī)組同步)、分?jǐn)?機(jī)組解列)、調(diào)頻調(diào)載、柴油發(fā)電機(jī)組優(yōu)先級(jí)設(shè)定、失電恢復(fù)、功率原則自動(dòng)增機(jī)、功率原則自動(dòng)減機(jī)、故障換機(jī)、分級(jí)卸載、重載控制、最小機(jī)組數(shù)設(shè)定、“推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”下軸帶發(fā)電機(jī)優(yōu)先在網(wǎng)、推進(jìn)功率限制等功能；當(dāng)可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、“推進(jìn)主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”或“推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式”時(shí)，如果超速，控制中心I應(yīng)輸出報(bào)警信號(hào)至推進(jìn)控制系統(tǒng)；將電力系統(tǒng)功率裕量通過DC 4?20mA電流信號(hào)傳遞給推進(jìn)控制系統(tǒng)；接收推進(jìn)控制系統(tǒng)的推進(jìn)模式切換指令并發(fā)送給人機(jī)界面4，并將人機(jī)界面4的響應(yīng)信息回傳給推進(jìn)控制系統(tǒng)。
[0030]A段電網(wǎng)變送裝置2、B段電網(wǎng)變送裝置3分別采集每段電網(wǎng)的頻率、電壓等電氣參數(shù)，并將數(shù)據(jù)通過DC 4?20mA電流信號(hào)傳遞給控制中心I。
[0031]人機(jī)界面4:與控制中心I通過以太網(wǎng)通訊，可以顯示電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、供電控制系統(tǒng)控制方式、機(jī)組控制方式等；顯示當(dāng)前混合動(dòng)力船舶的推進(jìn)模式和可逆軸帶發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)；顯示電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線；查詢故障報(bào)警記錄；設(shè)置最小機(jī)組數(shù)、柴油發(fā)電機(jī)組優(yōu)先級(jí)，選擇調(diào)頻調(diào)載功能的負(fù)載分配方式，所有參數(shù)設(shè)置通過以太網(wǎng)傳遞給控制中心I。
[0032]如圖2所示聯(lián)鎖保護(hù)裝置5電氣連接圖:聯(lián)鎖保護(hù)裝置5用于聯(lián)鎖保護(hù)柴發(fā)控制裝置6、柴發(fā)同步裝置8、可逆軸發(fā)控制裝置9、可逆軸發(fā)同步裝置12的輸出信號(hào)，防止出現(xiàn)誤操作，可以實(shí)現(xiàn)以下功能:互鎖柴油發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)自身的升速和降速、升壓和降壓、合閘和分?jǐn)?、同步和分?jǐn)嗟葞捉M邏輯功能相反的控制信號(hào)，防止出現(xiàn)相反邏輯信號(hào)同時(shí)觸發(fā)的情況；檢測控制中心I發(fā)出的推進(jìn)模式信號(hào)，若推進(jìn)模式切換到“推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”時(shí)，可逆軸帶發(fā)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，聯(lián)鎖保護(hù)裝置可進(jìn)行可逆軸帶發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)，并可根據(jù)可逆軸發(fā)測速裝置11的速度反饋值，判斷是否進(jìn)行超速保護(hù)；若推進(jìn)模式切換到“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、“推進(jìn)主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”、或“推進(jìn)主機(jī)與可逆軸帶發(fā)電機(jī)聯(lián)合推進(jìn)模式”時(shí)，可逆軸帶發(fā)電機(jī)將工作在電動(dòng)或待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)聯(lián)鎖保護(hù)裝置5屏蔽可逆軸帶發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、停機(jī)、合閘、分?jǐn)?、升速、降速、升壓、降壓等控制信?hào)，并取消可逆軸帶發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)。
[0033]柴發(fā)控制裝置6:通過DC 4?20mA電流信號(hào)接收柴發(fā)變送裝置7的電氣參數(shù)；將柴油發(fā)電機(jī)組的電氣參數(shù)和狀態(tài)信息通過DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線傳遞給控制中心I ;通過DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線接收控制中心I的啟動(dòng)、停機(jī)、合閘、同步、分?jǐn)?、升速、降速、升壓、降壓等指令，發(fā)送給配電板相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0034]柴發(fā)變送裝置7:采集柴油發(fā)電機(jī)的頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)，并將數(shù)據(jù)通過DC 4?20mA電流信號(hào)傳遞給柴發(fā)控制裝置6。
[0035]柴發(fā)同步裝置8:當(dāng)柴發(fā)控制裝置6發(fā)出同步指令時(shí)，通過調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)組的頻率，完成柴油發(fā)電機(jī)組的同步操作。
[0036]可逆軸發(fā)控制裝置9:通過DC 4?20mA電流信號(hào)接收可逆軸發(fā)變送裝置10、可逆軸發(fā)測速裝置11的電氣參數(shù)；將可逆軸帶發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)和狀態(tài)信息通過DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線傳遞給控制中心I ;通過DP-PR0FIBUS現(xiàn)場總線接收控制中心I的啟動(dòng)、停機(jī)、合閘、同步、分?jǐn)?、升速、降速、升壓、降壓等指令，并發(fā)送給配電板相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0037]可逆軸發(fā)變送裝置10:采集可逆軸帶發(fā)電機(jī)的頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)，并將數(shù)據(jù)通過DC 4?20mA電流信號(hào)傳遞給可逆軸發(fā)控制裝置9。
[0038]可逆軸發(fā)測速裝置11:采集可逆軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將數(shù)據(jù)通過DC 4?20mA電流信號(hào)傳遞給可逆軸發(fā)控制裝置9。
[0039]可逆軸發(fā)同步裝置12:當(dāng)可逆軸發(fā)控制裝置9發(fā)出同步指令時(shí)，通過調(diào)節(jié)可逆軸帶發(fā)電機(jī)的頻率，完成可逆軸帶發(fā)電機(jī)的同步操作。
[0040]3、帶有可逆軸帶發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)的控制功能
[0041]I)參數(shù)顯示
[0042]供電控制系統(tǒng)的人機(jī)界面上可以顯示電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組的各類運(yùn)行參數(shù)，包括電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、供電控制系統(tǒng)控制方式、機(jī)組控制方式等，顯示當(dāng)前混合動(dòng)力船舶的推進(jìn)模式和可逆軸帶發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)；并可顯示電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率的實(shí)時(shí)曲線。
[0043]2)故障報(bào)警
[0044]供電控制系統(tǒng)檢測到電力系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，并在人機(jī)界面上顯示對(duì)應(yīng)故障名稱及發(fā)生時(shí)間。當(dāng)故障消失并進(jìn)行消聲、應(yīng)答后，故障報(bào)警才能清除。操作人員可以據(jù)此采取妥善的保護(hù)和處理，以防止故障影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
[0045]3)機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)
[0046]供電控制系統(tǒng)可以控制柴油發(fā)電機(jī)組和發(fā)電狀態(tài)下的可逆軸帶發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)、停機(jī)；如果一次啟動(dòng)不成功，供電控制系統(tǒng)將嘗試多次啟動(dòng)機(jī)組。
[0047]4)斷路器合閘(機(jī)組同步)、分?jǐn)?機(jī)組解列)
[0048]供電控制系統(tǒng)可以在電網(wǎng)無電時(shí)控制機(jī)組斷路器合閘；當(dāng)電網(wǎng)有電時(shí)，調(diào)節(jié)待并機(jī)組頻率、電壓幅值、相位，當(dāng)與電網(wǎng)相差較小時(shí)，控制機(jī)組斷路器合閘；當(dāng)在網(wǎng)機(jī)組需要解列時(shí)，供電控制系統(tǒng)將該機(jī)組的負(fù)載自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他在網(wǎng)機(jī)組后，分?jǐn)鄼C(jī)組斷路器。
[0049]5)調(diào)頻調(diào)載
[0050]供電控制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)在網(wǎng)機(jī)組進(jìn)行頻率、有功功率、無功功率分配調(diào)節(jié)，保證在網(wǎng)機(jī)組的頻率能夠穩(wěn)定在額定值的規(guī)定范圍內(nèi)，并提供兩種并聯(lián)機(jī)組有功功率、無功功率自動(dòng)分配方式供船員選擇:方式一，按照并聯(lián)機(jī)組的額定容量比例分配負(fù)載，即供電控制系統(tǒng)將電網(wǎng)有功功率、無功功率按照在網(wǎng)機(jī)組額定容量比例分配給各并聯(lián)在網(wǎng)機(jī)組；方式二，可逆軸帶發(fā)電機(jī)優(yōu)先分配負(fù)載，即當(dāng)可逆軸帶發(fā)電機(jī)在網(wǎng)時(shí)，供電控制系統(tǒng)將電網(wǎng)有功功率、無功功率優(yōu)先分配給可逆軸帶發(fā)電機(jī)，直至有功功率達(dá)到可逆軸帶發(fā)電機(jī)的額定值，無功功率則按照系統(tǒng)功率因數(shù)對(duì)應(yīng)分配，剩余的有功功率、無功功率則按照在網(wǎng)柴油發(fā)電機(jī)組的額定容量比例分配給并聯(lián)在網(wǎng)的柴油發(fā)電機(jī)組。
[0051]6)柴油發(fā)電機(jī)組優(yōu)先級(jí)設(shè)定
[0052]在人機(jī)界面上可以設(shè)定柴油發(fā)電機(jī)組優(yōu)先級(jí)順序，當(dāng)備用機(jī)組啟動(dòng)或運(yùn)行機(jī)組停機(jī)時(shí)，供電控制系統(tǒng)將遵循優(yōu)先級(jí)高的機(jī)組優(yōu)先啟動(dòng)、優(yōu)先級(jí)低的機(jī)組優(yōu)先停機(jī)的原則啟動(dòng)、停機(jī)。
[0053]7)失電恢復(fù)
[0054]當(dāng)發(fā)電機(jī)組主斷路器全部斷開時(shí)，船舶電力系統(tǒng)失電，供電控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高的備用發(fā)電機(jī)組投網(wǎng)運(yùn)行，快速恢復(fù)電網(wǎng)供電。
[0055]8)功率原則自動(dòng)增機(jī)
[0056]當(dāng)電網(wǎng)功率裕量低于設(shè)定值時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后，供電控制系統(tǒng)啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)最高的備用機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行。[0057]9)功率原則自動(dòng)減機(jī)
[0058]當(dāng)電網(wǎng)功率裕量高于設(shè)定值時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后，供電控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)移負(fù)載至其他在網(wǎng)機(jī)組，然后分?jǐn)鄡?yōu)先級(jí)最低的在網(wǎng)機(jī)組的斷路器，并自動(dòng)停機(jī)。
[0059]10)故障換機(jī)
[0060]當(dāng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)滑油壓力低、滑油溫度高、冷卻水溫度高等B類故障時(shí)，供電控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組、并網(wǎng)運(yùn)行；故障機(jī)組轉(zhuǎn)移負(fù)載后解列、停機(jī)。
[0061]11)分級(jí)卸載
[0062]當(dāng)機(jī)組在網(wǎng)運(yùn)行的情況下，流經(jīng)機(jī)組斷路器的任意一相電流大于設(shè)定值時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后，供電控制系統(tǒng)進(jìn)行一級(jí)卸載，脫開電力系統(tǒng)中一級(jí)非重要負(fù)載；在一級(jí)卸載的基礎(chǔ)上，流經(jīng)機(jī)組斷路器的任意一相電流仍大于設(shè)定值時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后，供電控制系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)卸載，脫開電力系統(tǒng)中二級(jí)非重要負(fù)載。
[0063]12)重載控制
[0064]當(dāng)收到來自配電板的重載請(qǐng)求信號(hào)后，供電控制系統(tǒng)將計(jì)算該重載投入后的系統(tǒng)功率裕量:如果功率裕量足夠，供電控制系統(tǒng)發(fā)出重載允許指示；如果功率裕量不足，供電控制系統(tǒng)先控制優(yōu)先級(jí)最高的備用機(jī)組啟動(dòng)、并網(wǎng)，增加電力系統(tǒng)的功率裕量，然后重新計(jì)算該重載投入后的系統(tǒng)功率裕量是否滿足該重載需求；如果在某一重載判斷的過程中出現(xiàn)多個(gè)新的重載請(qǐng)求，在執(zhí)行完當(dāng)前重載判斷后，供電控制系統(tǒng)將按照重載優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行其他重載允許判斷。
[0065]13)最小機(jī)組數(shù)設(shè)定
[0066]在設(shè)定最小機(jī)組數(shù)后(該值大于I有意義)，系統(tǒng)將按照最小機(jī)組數(shù)配置投入電網(wǎng)的最小機(jī)組數(shù)，可以保證電網(wǎng)有足夠的功率裕量。
[0067]14) “推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”下軸帶發(fā)電機(jī)優(yōu)先在網(wǎng)
[0068]當(dāng)混合動(dòng)力船舶在“推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”運(yùn)行時(shí)，為保證系統(tǒng)高效節(jié)能，供電控制系統(tǒng)將可逆軸帶發(fā)電機(jī)優(yōu)先級(jí)切換至最高，并優(yōu)先投網(wǎng)，替代柴油發(fā)電機(jī)組為電力系統(tǒng)供電，只有當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載增大至可逆軸帶發(fā)電機(jī)無法負(fù)擔(dān)時(shí)，才會(huì)投入備用柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)混合動(dòng)力船舶退出“推進(jìn)主機(jī)推進(jìn)帶可逆軸帶發(fā)電機(jī)發(fā)電模式”時(shí)，供電控制系統(tǒng)將使備用柴油發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)，轉(zhuǎn)移負(fù)載后解列可逆軸帶發(fā)電機(jī)。
[0069]15)推進(jìn)功率限制
[0070]當(dāng)混合動(dòng)力船舶在“可逆軸帶發(fā)電機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”或“推進(jìn)主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)模式”運(yùn)行時(shí)，控制中心I將各斷路器狀態(tài)及電力系統(tǒng)功率裕量通過數(shù)字量、模擬量信號(hào)實(shí)時(shí)傳遞給推進(jìn)控制系統(tǒng)，當(dāng)在網(wǎng)機(jī)組突發(fā)故障或機(jī)組斷路器跳閘時(shí)，電力系統(tǒng)功率裕量迅速降低，甚至為負(fù)值，此時(shí)其他在網(wǎng)機(jī)組有可能過載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使機(jī)組停機(jī)保護(hù)導(dǎo)致全船停電。為防止這種情況出現(xiàn)，供電控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)功率裕量為負(fù)值時(shí)，發(fā)出推進(jìn)功率限制信號(hào)至推進(jìn)控制系統(tǒng)，推進(jìn)控制系統(tǒng)迅速降低推進(jìn)主機(jī)或可逆軸帶發(fā)電機(jī)(電動(dòng)狀態(tài))的功率輸出，防止電力系統(tǒng)過載。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力船舶供電控制系統(tǒng)，控制柴油發(fā)電機(jī)組和可逆軸帶發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括控制中心、兩個(gè)電網(wǎng)變送裝置、人機(jī)界面、聯(lián)鎖保護(hù)裝置、柴發(fā)控制裝置、柴發(fā)變送裝置、柴發(fā)同步裝置、可逆軸發(fā)控制裝置、可逆軸發(fā)變送裝置、可逆軸發(fā)測速裝置、可逆軸發(fā)同步裝置，兩個(gè)電網(wǎng)變送裝置分段采集電網(wǎng)電氣參數(shù)，并將模擬量數(shù)據(jù)送控制中心；控制中心通過現(xiàn)場總線接收推進(jìn)控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)；控制中心將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)送入人機(jī)界面，顯示數(shù)據(jù)，人機(jī)界面設(shè)定參數(shù)送回控制中心；控制中心輸出控制指令到推進(jìn)控制系統(tǒng)、柴發(fā)控制裝置和可逆軸發(fā)控制裝置；柴發(fā)控制裝置通過柴發(fā)變送裝置采集柴油發(fā)電機(jī)組電氣參數(shù)，輸出控制信號(hào)到柴發(fā)同步裝置和柴油發(fā)電機(jī)組配電板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；可逆軸發(fā)控制裝置通過可逆軸發(fā)變送裝置和可逆軸發(fā)測速裝置采集可逆軸帶發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)，輸出控制信號(hào)到可逆軸發(fā)同步裝置和可逆軸帶發(fā)電機(jī)配電板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)；聯(lián)鎖保護(hù)裝置接收控制中心的控制信號(hào)，聯(lián)鎖保護(hù)柴發(fā)控制裝置、控制柴發(fā)同步裝置、可逆軸發(fā)控制裝置、可逆軸發(fā)同步裝置的輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK203774864SQ201420114982
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】楊帆, 劉莉飛, 崔剛, 李?yuàn)? 董繼維, 張超 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所