CN105137834A - 船用发电机组配电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了船用发电机组配电系统。该船用发电机组配电系统，包括：与发电机组一一对应的控制开关柜，控制开关柜内设置有第一框架断路器和用于对发电机组进行参数采集、状态控制和电力调度的智能控制器；智能控制器设置有用于与其它智能控制器相连的MSC信号接口；发电机组通过框架断路器接入铜母排实现电能输出，智能控制器通过信号总线和控制总线与发电机组相连；智能控制器的MSC信号接口通过屏蔽线相连。通过为每个发电机组一一对应设置控制开关柜，在控制开关柜内设置第一框架断路器和智能控制器，由智能控制器实现对每台发电机组的独立控制，控制系统的组织结构更加扁平，从而简化整套配电系统的硬件结构，提高反应速度，降低成本。

Description

船用发电机组配电系统

技术领域

本发明涉及船用电力设备领域，尤其涉及船用发电机组配电系统。

背景技术

目前在传统的船舶领域中，对船用发电机组11的配电系统基本上都是采用：发电机组11控制开关柜10+同步控制柜13+负载柜20，共三部分组成的构成模式。具体如图1所示，由同步控制柜13来完成对船上的主发电机组11的自动调度启停、同步合闸、解列分闸切断、功率分配等控制；控制开关柜10则负责对发电机组11相关参数的检测、显示、监测保护和手动启停、手动同步合闸、解列分闸切断等；负载柜20则负责给各路负载供电。

对于传统船的发电机组11配电系统的这种构成模式，存在着如下几方面的缺陷：

硬件结构复杂，而且成本高：由于同步控制柜13肩负了对几台主发电机组11的各种自动控制功能，因此在同步控制柜13内需要安装大量的分立组件，一般有：众多的PLC程序模块、同步控制模块、功率分配模块、逆功率保护装置、信号转换模块、信号采集模块、信号输出模块。另外，同步控制柜13和控制开关柜10的面板还需要安装各种显示仪表，如：电流表、电压表、频率表、功率表、频率表、功率因素表、累计时表等。

电气连接线路复杂，不利于故障检修：也正是由于上述大量分立组件的结构，而且各种组件间均存在着各种的电气关系、信号关系，所以导致整套发电机组11的配电系统电气线路复杂，连接线多、点多，从而导致故障率增高，而出现故障时，也不利于检修。

操作复杂，容易出现操作错误而导致故障或事故发生：因为控制开关柜10和同步控制柜13均对发电机组11有控制的功能，而且同步控制柜13还要兼顾几台发电机组11的多种操作，所以会造成操作程序复杂，对操作者的技术要求较高，如有不慎，很容易出现操作错误而导致故障或事故发生，造成运行、管理成本的增加。

发明内容

本发明提供了船用发电机组配电系统，其通过为每个发电机组一一对应设置控制开关柜，在控制开关柜内设置第一框架断路器和智能控制器，由智能控制器实现对每台发电机组的独立控制，使得控制系统的组织结构更加扁平，从而简化整套配电系统的硬件结构，提高反应速度，增强容错性；降低设备的生产成本和占用空间。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

船用发电机组配电系统，包括：与发电机组一一对应的控制开关柜，所述控制开关柜内设置有第一框架断路器和用于对所述发电机组进行参数采集、状态控制和电力调度的智能控制器；所述智能控制器设置有用于与其它智能控制器相连的MSC信号接口；所述发电机组通过所述框架断路器接入铜母排实现电能输出，所述智能控制器通过信号总线和控制总线与所述发电机组相连；所述智能控制器的MSC信号接口通过屏蔽线相连。

其中，所述智能控制器还设置有用于接入电脑对技术参数和指令进行设置、对数据进行读取的USB接口；用于与上层管理系统的信号通讯交流的RS485信号接口。

其中，通过屏蔽线连接的智能控制器并联有电阻。

本发明的有益效果为：通过为每个发电机组一一对应设置控制开关柜，在控制开关柜内设置第一框架断路器和智能控制器，由智能控制器实现对每台发电机组的独立控制，使得控制系统的组织结构更加扁平，从而简化整套配电系统的硬件结构，提高反应速度，增强容错性；降低设备的生产成本和占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中船用发电机组配电系统的结构图。

图2是本发明具体实施方式中提供的船用发电机组配电系统的结构图。

图3是本发明具体实施方式中提供的智能控制器的主视图。

图4是本发明具体实施方式中提供的智能控制器的俯视图。

图5是本发明具体实施方式中提供的智能控制器的侧视图。

其中：10-控制开关柜；11-发电机组；12-智能控制器；13-同步控制柜；20-负载柜；30-铜母排。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图5，其分别是现有技术中船用发电机组配电系统的结构图、本发明具体实施方式中提供的船用发电机组配电系统的结构图、智能控制器的主视图、智能控制器的俯视图和智能控制器的侧视图。如图所示，该船用发电机组配电系统，包括：

与发电机组11一一对应的控制开关柜10，所述控制开关柜10内设置有第一框架断路器和用于对所述发电机组11进行参数采集、状态控制和电力调度的智能控制器12；所述智能控制器12设置有用于与其它智能控制器12相连的MSC信号接口；所述发电机组11通过所述框架断路器接入铜母排30实现电能输出，所述智能控制器12通过信号总线和控制总线与所述发电机组11相连；所述智能控制器12的MSC信号接口通过屏蔽线相连。

在图2中，1QF-nQF为发电机组11用的框架断路器，也就是第一框架断路器，QF1-QFn为负载用的框架断路器；也就是第二框架断路器，n代表不定数量，按发电机组11、负载需求设置台数，并且nQF和QFn中的n也不是一定相同的。因为发电机组11的输出功率不同，第一框架断路器可能采用不相同的技术标准，例如图2中1QF的额定电流为1250A，nQF的额定电流为800A。

智能控制器12的外部结构如图3、图4和图5所示。其内部具备了多种功能，包括：对发动机的各种运行参数采样、检测、启停调度控制，对发电机的各种电参数取样、检测、控制；实现发电机组11间的同步合闸、解列分闸、有功功率和无功功率的分配调整；实现对电源(第一框架断路器)的开合控制；具备对发电过程中各种数据的检测、显示、记录功能；具备与上层监控系统的通讯功能等，同时能人为设置各种参数和程序。

因为智能控制器12本身已具备参数的测量显示功能，开关柜可以不安装电流表、电压表、功率表、功率因素表、累积时表等电气仪表。

在控制开关柜10内配置少量的中间断电器、熔断器、接线端子等，开关柜的面板配置常规的按扭开关、指示灯。智能控制器12集的集中控制功能的实现，前提是需要对各种信号进行取样，并输出各种控制信号：

输入信号：

发动机参数取样——常见的是通过转速传感器、滑油温度传感器、冷却水温度传感器、滑油压力传感器、排气温度传感器等引入相关参数信号，主要用于对发动机运行状态的监测，包括数据显示和超限报警。

电气参数——通过发电输出回路的电流互感器引入电流信号，直接从主电回路引入电压、频率信号，通过主电回路主开关的辅助触点引入开关的开、闭状态信号。

外部指令输入信号——通过控制柜面板的按钮输入外部指令信号。

另外还设有其它可编程的开关量及模拟量输入信号端口。

输出控制信号：

调速信号——输出到发动机的调速器，用于同步时的调速、并机运行时的有功功率调节。

调压信号——输出到发电机的AVR(自动电压调整器)，用于同步时的电压调节、并机运行时的无功功率调节。

发动机启动、停机信号——启动信号输出到发动机的起动马达，用于起动发动机，停机信号输出到停机电磁阀及电子调速器，用于停止发动机。

框架断路器合闸、分闸信号——合闸信号输出到框架断路器的合闸线圈，用于同步合闸或单机合闸，分闸信号输出到框架断路器的脱扣线圈，用于正常分闸、保护分闸或故障分闸动作。

MSC信号接口，用于同类几台智能控制器12的信息交流和工作调度，例如某台发电机组11故障时，该发电机组11对应的智能控制器12将该发电机组11从电网脱落，将适量增加其它发电机组11的输出，或者减少负载的输出。

根据发电机组11及电站运行管理的需求，设置好智能控制器12的各种程序指令和技术参数，主要有：

发动机参数：

时间参数——如开机延时、停机延时、预热时间、启动延时、启动间隔时间、安全运行时间、开机怠速时间、暖机时间、高速散热时间、停机怠速时间等。

物理参数——如发动飞轮齿数、额定转速、报警转速、超速保护、滑油压力、滑油温度、冷却水温度、冷却水压力、蓄电池电压、排气温度等，包括设置正常值和报警值。

电气系统参数：

发电机参数——如发电机极数、电压、频率、电流、有功功率、无功功率、功率因素、电流互感器变比、逆功率、接地电流等，包括设置正常值和报警值。

同步控制和并机运行参数——如电压差、频率差、相位角差、同步时间、调度开机百分比、均衡发动机运行时间等。

以智能控制器12为核心组件构成的发电机组11控制开关柜10，通过简单的线路连接，设置好各种程序和参数后，该柜则可完成对发电机组11进行手动、自动控制，如启动、停机，运行参数测量、显示、记录和监控保护，也能够完成对机组间并联运行的同步合闸控制、解列分闸控制、负载分配控制、机组调度控制，且能够实现与上层监控系统的信息通讯交流。

整体而言，相对于现有技术，取消了现有配电系统中的同步控制柜13(内含各种分立功能组件，包括：众多的PLC程序模块、同步控制模块、功率分配模块、逆功率保护装置、信号转换模块、信号采集模块、信号输出模块等)，另外，也可取消安装各种显示仪表，如：电流表、电压表、频率表、功率表、频率表、功率因素表、累计时表等，使到整套配电系统的硬件结构非常简单，场地占用空间得到减少，而且大大地降低设备生产成本。

由于新的配电系统硬件结构非常简单，所以电气连接线路得到很好的优化，故障率降低，而即使出现故障时，检修工作也比较便利、高效。例如假设核心部件智能控制器12，只要将它整块地更换，正确设置技术参数后即可投入使用，而它的成本按国际高端产品来算，也就在八千元人民币左右，相对于同步柜十万元人民币左右的成本及无法估算的维护成本、配件采购周期等，优势巨大，平常中完全可以备用1～2件作为备件。

整套配电系统操作简便，极少会出现操作错误，减少了故障或事故发生，因此对操作者的技术要求不高，所以电站运行、管理的成本明显降低。

因为发电机组11智能并联控制器采用了高智能化、电子集成化的集中控制管理功能，使到信号的传递路径少而短，反应更加快捷、准确，功能更精悍。

其中，通过屏蔽线连接的智能控制器12并联有电阻。

对每台发电机组11均采用并联的智能控制器12进行手动、自动控制，并集中对机电数据的采样、监测、显示、记录、通讯和保护，来实现高度集成化、简单化、可靠化的操作管理，取消了传统发电机组11配电系统中的同步柜部分，这样可以大大节省设备成本和运行管理成本，简化电气连接线路，降低设备故障率，和提高对设备故障的检修效率。

综上所述，通过为每个发电机组11一一对应设置控制开关柜10，在控制开关柜10内设置第一框架断路器和智能控制器12，由智能控制器12实现对每台发电机组11的独立控制，使得控制系统的组织结构更加扁平，从而简化整套配电系统的硬件结构，提高反应速度，增强容错性；降低设备的生产成本和占用空间。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.船用发电机组配电系统，其特征在于，包括：与发电机组一一对应的控制开关柜，所述控制开关柜内设置有第一框架断路器和用于对所述发电机组进行参数采集、状态控制和电力调度的智能控制器；所述智能控制器设置有用于与其它智能控制器相连的MSC信号接口；所述发电机组通过所述框架断路器接入铜母排实现电能输出，所述智能控制器通过信号总线和控制总线与所述发电机组相连；所述智能控制器的MSC信号接口通过屏蔽线相连。

2.根据权利要求1所述的船用发电机组配电系统，其特征在于，所述智能控制器还设置有用于接入电脑对技术参数和指令进行设置、对数据进行读取的USB接口；用于与上层管理系统的信号通讯交流的RS485信号接口。

3.根据权利要求1所述的船用发电机组配电系统，其特征在于，通过屏蔽线连接的智能控制器并联有电阻。