CN103647301A - 一种船舶电站并车与保护模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明针对船舶电站并车与保护这一具体的问题，研制一种船舶电站并车与保护装置。本发明一种船舶电站并车与保护装置主要具有以下功能：发电机组运行台数管理,即发电机组依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动启动备用机组,以及发电机组的自动启动和自动动停机控制；发电机组之间的自动并车、电压及无功功率的自动调节、并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整；柴油发电机组自动并入电网运行,这也是船舶电站自动控制的重要一部分。影响同步发电机投入并联的因素主要有三个:电压差、频率差和相位差。当带并发电机与电网电压不相等时投入电网,电压差将产生无功的均压电流;当频率不等和相位角不一致时,频差和相位差将产生有功的整步电流。所以要实现准同步并车；船舶电站的综合保护(包括发电机机电故障的自动处理与报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶电站并车与保护装置。
背景技术
船舶电力系统与陆地上的电力系统不同,它是一个孤立的系统,发电装置与用电装置距离较近,传输距离很短。船舶电站是船舶电力系统的重要组成部分,是船舶电力系统的核心。整个船舶的安全航行有很大方面,要依靠整个船舶电站系统的可靠和经济的运行。船舶安全可靠地行驶直接受制于船舶电站自动控制系统的可靠运行,因此电站一旦发生故障,不仅会造成巨大的经济损失,还有可能引起更严重的故障。并且船舶电站的容量小,起动大负载对电站冲击大,加上船舶电站工作环境比较恶劣,长期工作在高温、潮湿、和振动等不好的环境里,产生故障的肯能行很大。同时对于电站管理人员来说,诊断起来也是很困难的,如果一旦发生故障,有可能会造成重大事故,危机人身及财产安全。
发明内容
本发明针对船舶电站并车与保护这一具体的问题，研制一种船舶电站并车与保护装置。
本发明一种船舶电站并车与保护装置主要具有以下功能：
(1)发电机组运行台数管理,即发电机组依据电站运行情况和实际负荷需要，按预定的顺序自动启动备用机组,以及发电机组的自动启动和自动动停机控制。
(2)发电机组之间的自动并车、电压及无功功率的自动调节、并联运行中功率的自动分配、转移与电网频率的自动调整。
(3) 柴油发电机组自动并入电网运行,这也是船舶电站自动控制的重要一部分。影响同步发电机投入并联的因素主要有三个:电压差、频率差和相位差。当带并发电机与电网电压不相等时投入电网,电压差将产生无功的均压电流;当频率不等和相位角不一致时,频差和相位差将产生有功的整步电流。所以要实现准同步并车
(4) 船舶电站的综合保护(包括发电机机电故障的自动处理与报警)。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本设计中, 选择AMR7的微处理器LPC2132作为中央处理器,负责整个系统的数据处理、发出操作指令及与上位机的通信。选择以太网通讯模块ZLGIPort、液晶显示屏YM12864等辅助模块实现监控系统的数据显示、人机交互、通信连接及报警等功能,并通过电路板设计软件对电站并车与保护单元的硬件部分进行设计。
以ADS1.2为开发环境,C语言为基本编程语言对自动并车系统进行编程,将各硬件模块联系起来,实现系统所要求的功能。
自动并车的指令是模拟实船的形式,由上位机发出。系统在接到上位机发出的自动并车指令后,控制发电机和电网的自动并车,系统接到指令,进入并车程序后,首先要取得发电机的电压和主电网的电压，将主电网和发电机的电压保存在变量Bus-Volt和Gen-Volt中,系统将发电机的电压与主电网进行比较，检测压差是否在允许范围内(压差的取值考虑的是船级社对发电机静态电压调整指标的要求)，若不是，则需要等待电压上升,启动程序中的定时器,延时一次。在经过延时以后，再次检测压差，若压差在允许范围内,则程序继续执行检测频差和相位。发电机和主电网的频率值保存在变量Bus-freq和Gen-freq中，发电机和主电网的相位值值保存在变量Bus-phase和Gen-phase 中,通过比较判断,取得频差值,当频差和相位差在合理范围内时，则进入合阐程序,否则系统要进行调频。
本设计单元对电站参数主要进行的保护可以具体分为以下几个方面:(1)主电网或者是汇流排的电压保护,可以具体分为高压报警和低压报警两个反面,而且还可以根据比额定电压所高出或者缺少的电压百分比给出一级报警提醒和二级报警提醒。(2)主电网或汇流排的频率保护,同样的也分为高频保护和低频保护两个方面,而且也可以根据相比额定频率超出或低于的频频百分比给出一级和二级报警提醒。(3)发电机的电压保护,与汇流排的电压保护相识,也分为高压报警和低压报警两个反面,可以根据比额定电压所高出或者缺少的电压百分比给出一级报警提醒和二级报警提醒。(4)发电机的频率保护,同样和汇流排的频率保护类似,分为高频保护和低频保护两个方面,可以根据相比额定频率超出或低于的频频百分比给出一级和二级报警提醒。(5)发电机过流保护,过流保护就是根据发电机的额定电流对比实际电流,看超出的电流多少也可以给出一级和二级报警提醒。
参数保护的实现主要就是,系统每隔Is就对电站内的各种参数取样,然后与系统内保护设定内的各种设定值进行比较,比较后如果结果满足了相应的报警条件,将给与报警提醒。系统的启动程序中都定时器协调工作完成对基准时间的设定,在进入系统参数采样程序后,按照运行机组的状态启动A/D转换器,对机组的各个参数连续采样10次,然后将取得的数据经过滤波和转换后保存到数据存储区域采样的基本数据包括有主电网的电压、电流、功率以及发电机的电压、电流和功率,将取得的数据送与之前系统内设定的参数保护值进行依次上、下警报界限判别,然后根据比较的结果,程序相应的给出反应。在比较完成后将比较后的结果数据送到芯片内的数据缓冲区,并可以根据命令,将数据通过打印机打印出来。
编写通讯协议并进行上位机通信调试,完成上位机与下位机之间的通讯。对系统整体性能进行调试,确保硬件电路连接的正确性,对软件进行完善,使系统性能更加完善。
本发明的优点和有益效果是：
(1) 所设计的电站并车与保护单元的通讯采用以太网通讯和串行,在实船环境下多个显示单元并联时,采用多种通讯方式,避免发送数据太快可能会造成的数据丢失或不稳定。
(2) 实现对船舶电站各种参数的显示、保护和报警,并可以进行电站的自动并车。提出了对船舶电站管理设备的设计理念提供新的思路,为船舶电站管理提供安全性和可靠性。
(3) 开发的电站管理模块,利用各发电机管理模块的网络联接进行通讯,完美无缺的进行自动电力分配;并且以多种方式来监视保护,控制和调节发电机及电网,也可以对柴油发电机和轴带发电机进行控制 。
Claims (1)
1.一种船舶电站并车与保护模拟装置包含以下几个部分：选择AMR7的微处理器LPC2132作为中央处理器,负责整个系统的数据处理、发出操作指令及与上位机的通信；选择以太网通讯模块ZLGIPort、液晶显示屏YM12864等辅助模块实现监控系统的数据显示、人机交互、通信连接及报警等功能,并通过电路板设计软件对电站并车与保护单元的硬件部分进行设计；以ADS1.2为开发环境,C语言为基本编程语言对自动并车系统进行编程,将各硬件模块联系起来,实现系统所要求的功能；自动并车的指令是模拟实船的形式,由上位机发出；系统在接到上位机发出的自动并车指令后,控制发电机和电网的自动并车,系统接到指令,进入并车程序后,首先要取得发电机的电压和主电网的电压，将主电网和发电机的电压保存在变量Bus-Volt和Gen-Volt中,系统将发电机的电压与主电网进行比较，检测压差是否在允许范围内(压差的取值考虑的是船级社对发电机静态电压调整指标的要求)，若不是，则需要等待电压上升,启动程序中的定时器,延时一次；在经过延时以后，再次检测压差，若压差在允许范围内,则程序继续执行检测频差和相位；发电机和主电网的频率值保存在变量Bus-freq和Gen-freq中，发电机和主电网的相位值值保存在变量Bus-phase和Gen-phase 中,通过比较判断,取得频差值,当频差和相位差在合理范围内时，则进入合阐程序,否则系统要进行调频。
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| CN201310593030.3A CN103647301A (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种船舶电站并车与保护模拟装置 |
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| CN201310593030.3A CN103647301A (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种船舶电站并车与保护模拟装置 |
Publications (1)
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| CN103647301A true CN103647301A (zh) | 2014-03-19 |
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| CN201310593030.3A Pending CN103647301A (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种船舶电站并车与保护模拟装置 |
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| CN (1) | CN103647301A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104133465B (zh) * | 2014-07-22 | 2017-02-15 | 中海网络科技股份有限公司 | 船舶高压电力的模拟试验装置 |
| CN107644262A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-30 | 郑州众智科技股份有限公司 | 一种基于发电机组功率管理控制器的报警处理方法 |
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2013
- 2013-11-22 CN CN201310593030.3A patent/CN103647301A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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