CN105564622B - 基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法，该控制装置主要由第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、过电流继电器以及第一通电延时继电器、第二通电延时继电器、第三通电延时继电器组成，并通过相应的连接形成船舶发电机组的主电路和控制电路，结构简单，成本低。该控制方法，在船舶发电机组发电能力受损时，其控制电路根据负载重要程度依次使得相应接触器线圈得电，达到按负载重要程度递减顺序来依次启动三类负载，同时过电流继电器的线圈检测主电路中的过电流信号，使控制电路中相应接触器的线圈失电，以将主电路相应接触器主触头由闭合状态变为常开状态，切断相应负载，从而保证重要负载的可靠运行。

Description

基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于船舶控制技术领域，具体涉及一种基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法。

背景技术

船舶电力系统在船舶上具有极为重要的地位，电力系统供电的连续性、可靠性和供电品质，将直接影响船舶的经济指标、技术指标和生命力。船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。目前船舶上的电源通常为发电机组。发电机组主要是由蒸汽机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等原动机带动而发电的。配电装置是用来接收发电机组发出的电能、分配电能和控制电能的。联系发电机、主配电板、分配电板和用电设备的电缆称为电力网，其作用是用来输送电能。船上的用电设备很多，包括动力负荷、照明负荷、通讯导航设备等。随着船舶电气化水平的不断提高，船上用电设备日益增多，用电负荷快速上升，使得发电机组的功率逐渐增大。当船舶机械故障、燃油不足等问题发生时，船舶发电机组的发电能力通常会受这些问题的影响而产生受损现象，导致无法满足全船所有用电负载的电能需求。并且当发电机组受损后致使其输出电压降低到一定程度时，在用电负载一定情况下，发电机组的电流将增加，船舶电力系统的控制线路中各类交流接触器、继电器等会处于抖动针状态，既不能准确释放，又不能可靠吸合，产生有很大噪声。针对发电机组受损后带来的控制线路问题，目前采用的方法往往都是断开电力网上的干线馈电电缆，但是这种方法会使得这条干线上的所有用电设备均要停电，包括一些重要负载，由此会带来重大损失，严重影响整个船舶发电机组供电可靠性。

发明内容

本发明的目的旨在针对传统船舶电能分配控制方法供电可靠性差这一缺点，提供的一种基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于接触器的船舶电能分配控制装置，主要由第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、过电流继电器以及第一通电延时继电器、第二通电延时继电器、第三通电延时继电器组成，并通过相应的连接形成船舶发电机组的主电路和控制电路；其中，

所述主电路中，所述过电流继电器的线圈一端连接在船舶发电机组的任意一相的接线中，另一端分别通过第一接触器的主触头、第二接触器的主触头、第三接触器的主触头连接在第一类负载、第二类负载、第三类负载的接线中，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头和所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头均并联在所述过电流继电器的线圈的两端；

所述的控制电路包括并在所述船舶发电机组的任意两相之间的四条并联支路：启动按钮与所述第一接触器的线圈串联而成的第一条支路，且所述第一接触器的第二辅助触头还与所述启动按钮并联，所述第一通电延时继电器的线圈还与所述第一接触器的线圈并联；所述第一通电延时继电器的延时闭合常开触头依次与所述过电流继电器的第一触头、所述第一接触器的第一辅助触头、所述第二接触器的线圈串联而成的第二条支路，且所述第四接触器的第一辅助触头还与所述过电流继电器的第一触头并联，所述第二通电延时继电器的线圈还与所述第二接触器的线圈并联；所述第二通电延时继电器的延时闭合常开触头依次与所述过电流继电器的第二触头、所述第二接触器的第一辅助触头、所述第三接触器的线圈串联而成的第三条支路，且所述第三通电延时继电器的线圈还与所述第三接触器的线圈并联；以及，所述第三接触器的第一辅助触头与所述第四接触器的线圈串联而成的第四条支路，且所述第四接触器的第二辅助触头还与所述第三接触器的第一辅助触头并联。

进一步的，所述过电流继电器的线圈依次通过第一熔断器、断路器连接在所述船舶发电机组的相的接线中。

进一步的，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载还分别串联有热继电器。

进一步的，所述船舶发电机组的相与所述四条并联支路的并联端之间还依次串联有第二熔断器、热继电器的辅助触头和总启动按钮。

进一步的，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头与所述第二接触器的第二辅助触头串联后并联在所述过电流继电器的线圈的两端；所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头与所述第三接触器的第二辅助触头串联后并联在所述过电流继电器的线圈的两端。

进一步的，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的重要程度依次降低，且所述船舶发电机组残存的最低功率大于等于第一类负载所需功率。

一种上述之一的基于接触器的船舶电能分配控制装置的控制方法，包括下列步骤：

(1)船舶发电机组的发电能力受损后，按下所述启动按钮；

(2)第一接触器的线圈和第一通电延时继电器的线圈得电，所述第一接触器的第二辅助触头自锁，第一接触器的主触头闭合，第一类负载启动，且所述第一接触器的第一辅助触头闭合，所述第一通电延时继电器的线圈开始计时；

(3)所述第一通电延时继电器的线圈计时结束后，所述第一通电延时继电器的延时闭合常开触头闭合，第二接触器的线圈和第二通电延时继电器的线圈得电，所述第二接触器的主触头闭合，第二类负载启动，且所述第二接触器的第一辅助触头闭合，所述第二通电延时继电器的线圈开始计时，过电流继电器的线圈被所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头短路；

(4)所述述第二通电延时继电器的线圈计时结束时，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头断开，所述过电流继电器的线圈得电并检测所述船舶发电机组的主电路中是否有过载电流信号，若有，则所述过电流继电器的第一触头断开，所述第二接触器的线圈和所述第二通电延时继电器的线圈失电，所述第二类负载被切断；若无，则所述过电流继电器的第二触头闭合，第三接触器的线圈和第三通电延时继电器的线圈得电，所述第三接触器的第一辅助触头闭合，第四接触器的线圈得电并实现自锁，使得所述第二接触器的线圈不受所述过电流继电器的第一触头的影响，所述第三接触器的主触头闭合，第三类负载启动，且所述第三通电延时继电器的线圈开始计时，所述过电流继电器的线圈被所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头短路；

(5)所述第三通电延时继电器的线圈计时结束，所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头断开，所述过电流继电器的线圈得电并检测所述船舶发电机组的主电路中是否有过载电流信号，若有，则所述过电流继电器的第二触头断开，所述第三接触器的线圈和所述第三通电延时继电器的线圈失电，所述第三类负载被切断；若无，则保持所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的启动。

进一步的，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的重要程度依次降低，且在步骤(1)中，所述船舶发电机组残存的最低功率大于所述第一类负载的所需功率。

进一步的，所述过电流继电器的线圈的额定电流大于等于所述船舶发电机组的主电路过载时的电流。

进一步的，步骤(3)中，所述第二接触器的第二辅助触头闭合，所述过电流继电器的线圈被由所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头和闭合的所述第二接触器的第二辅助触头串联而成的支路短路；步骤(4)中，所述第三接触器的第二辅助触头闭合，所述过电流继电器的线圈被由所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头和闭合的所述第三接触器的第二辅助触头串联而成的支路短路。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果主要是：

1、本发明的基于接触器的船舶电能分配控制装置主要由第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、过电流继电器以及第一通电延时继电器、第二通电延时继电器、第三通电延时继电器组成，并通过相应的连接形成船舶发电机组的主电路和控制电路，控制电路部分所述电气元件按照一定逻辑实现自、互锁控制，结构简单，成本低，实用性强，控制方便，能最大限度的利用好船舶发电机组的残余电量。

2、本发明的船舶电能分配控制装置的控制方法，当船舶发电机组发电能力受损时，过电流继电器线圈接收到过载信号，控制电路根据负载重要程度依次使得相应接触器线圈得电，使得主电路相应接触器主触头依次闭合，达到按三类负载的重要程度递减顺序来依次启动三类负载，同时通过过电流继电器的线圈检测主电路中的过电流信号，使控制电路中相应接触器的线圈失电，以将主电路相应接触器主触头由闭合状态变为常开状态，切断相应负载，从而保证重要负载的可靠运行，降低损失，具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明具体实施例的基于接触器的船舶电能分配控制装置的电路结构原理图；

图2为本发明具体实施例的基于接触器的船舶电能分配控制装置的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明的一种基于接触器的船舶电能分配控制装置及控制方法作进一步的详细说明。

如图1所示，为本发明的基于接触器的船舶电能分配控制装置的电路结构原理图，该控制装置主要由第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、过电流继电器以及第一通电延时继电器、第二通电延时继电器、第三通电延时继电器组成，并通过相应的连接形成船舶发电机组1的主电路10和控制电路20。

所述主电路10主要包括船舶发电机组1、过电流继电器的线圈KI1、第二通电延时继电器的延时断开常闭触头KT21、第三通电延时继电器的延时断开常闭触头KT31、第一接触器的主触头KM11、第二接触器的主触头KM21、第三接触器的主触头KM31以及A类负载(即第一类负载)4、B类负载(即第二类负载)5、C类负载(即第三类负载)6。其中，所述过电流继电器的线圈KI1一端连接在船舶发电机组1的任意一相(如图1中的W相)的接线中，另一端分别通过第一接触器的主触头KM11、第二接触器的主触头KM21、第三接触器的主触头KM31连接在A类负载4、B类负载5、C类负载6的接线中，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头KT21和所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头KT31均并联在所述过电流继电器的线圈KI1的两端。本实施例中，所述过电流继电器的线圈KI1还依次通过第一熔断器FUI、断路器QF连接在所述船舶发电机组的W相的接线中。A类负载4、B类负载5、C类负载6还分别串联有热继电器FR，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头KT21与所述第二接触器的第二辅助触头KM23串联后才与所述过电流继电器的线圈KI1并联，所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头KT31与所述第三接触器的第二辅助触头KM33串联后才与所述过电流继电器的线圈KI1并联。此外A类负载4、B类负载5、C类负载6的重要程度依次降低，且所述船舶发电机组1发电能力受损后残存的最低功率大于等于A类负载4的所需功率。

控制电路20主要包括启动按钮SB2、第一接触器的线圈KM1、第二接触器的线圈KM2、第三接触器的线圈KM3、第四接触器的线圈KM4、第一接触器的第一辅助触头KM12、第一接触器的第二辅助触头KM13、第二接触器的辅助触头KM22、第三接触器的辅助触头KM32、第四接触器的第一辅助触头KM41、第四接触器的第二辅助触头KM42、第一通电延时继电器的线圈KT1、第二通电延时继电器的线圈KT2、第三通电延时继电器的线圈KT3、第一通电延时继电器的延时闭合常开触头KT11、第二通电延时继电器的延时闭合常开触头KT22以及过电流继电器的第一触头KI11和第二触头KI12。上述这些元件通过相应的连接形成并联在所述船舶发电机组的任意两相(如图1中的V、W两相)之间的四条并联支路：第一条支路，启动按钮SB2与所述第一接触器的线圈KM1串联，且所述第一接触器的第二辅助触头KM13与所述启动按钮SB2并联，所述第一通电延时继电器的线圈KT1与所述第一接触器的线圈KM1并联；第二条支路，所述第一通电延时继电器的延时闭合常开触头KT11依次与所述过电流继电器的第一触头KI11、所述第一接触器的第一辅助触头KM12、所述第二接触器的线圈KM2串联，且所述第四接触器的第一辅助触头KM41与所述过电流继电器的第一触头KI11并联，所述第二通电延时继电器的线圈KT2还与所述第二接触器的线圈KM2并联；第三条支路，所述第二通电延时继电器的延时闭合常开触头KT22依次与所述过电流继电器的第二触头KI12、所述第二接触器的第一辅助触头K22、所述第三接触器的线圈KM3串联，且所述第三通电延时继电器的线圈KT3与所述第三接触器的线圈KM3并联；以及第四条支路，所述第三接触器的第一辅助触头KM32与所述第四接触器的线圈KM4串联，且所述第四接触器的第二辅助触头KM42与所述第三接触器的第一辅助触头KM32并联。此外，在本实施例中，所述船舶发电机组1的W相与所述四条并联支路的并联端之间还依次串联有第一熔断器FU2、热继电器辅助触头FR和总启动按钮SB1，所述热继电器辅助触头FR对应主电路10中的三类负载连接的热继电器设置，并受控于三类负载连接的热继电器。

需要说明的是，在所述控制电路中，所述第四接触器可以由继电器来代替，即所述第四接触器的线圈替换为继电器的线圈，所述第四接触器的第一辅助触头和第二辅助触头可以替换为该继电器的两个触头，由此，同样也能实现本发明的目的。此外所述三类负载包括动力设备、照明设备、通讯导航设备、显示屏及仪表设备和生活用电设备中的三种。所述动力负载包括锚机、起货机、绞缆机、舷梯起吊机、各种电泵和制冷设备。

上述采用的基于接触器的船舶电能分配控制装置，结构简单，成本低，实用性强，控制方便，能最大限度的利用好船舶发电机组的残余电量，保证重要负载的可靠运行，降低损失，具有重要的意义。

下面结合图1和图2来详细叙述本发明的基于接触器的船舶电能分配控制装置的控制方法，所述控制方法包括下列步骤：

(1)船舶发电机组1发电能力受损后，按下启动按钮SB2；

(2)所述控制电路20中，第一接触器的线圈KM1和第一通电延时继电器的线圈KT1得电，第一接触器的的第二辅助触头KM13闭合，并实现自锁；所述主电路10中的第一接触器的主触头KM11闭合，A类负载4启动；同时，所述控制电路20中的第一接触器的第一辅助触头KM12闭合，为B类负载启动提供条件，第一通电延时继电器的线圈KT1开始计时(例如从开始后需计时10秒)；

(3)第一通电延时继电器的线圈KT1计时结束时，其延时闭合常开触头KT11闭合，第二接触器的线圈KM2和第二通电延时继电器的线圈KT2得电，所述主电路10中，第二接触器的主触头KM21闭合，B类负载5启动，同时，所述控制电路20中，第二接触器的第一辅助触头KM22闭合，为C类负载启动提供条件，第二通电延时继电器的线圈KT2开始计时(例如从开始后需计时10秒)，在计时期间内，主电路10中第二通电延时继电器的延时断开常闭触头KT21依然闭合，第二接触器的第二辅助触头KM23闭合，过电流继电器的线圈KI1被延时断开常闭触头KT21和第二接触器的第二辅助触头KM23的串联支路短接，不起作用；

(4)第二通电延时继电器的线圈KT2计时结束时，B类负载5启动了此次计时时长(例如10秒)，延时断开常闭触头KT21断开，过电流继电器的线圈KI1开始起作用，检测所述主电路10中是否有过载电流信号，若此时过电流继电器的线圈KI1检测到过载电流，则所述控制电路20中的过电流继电器的第一触头KI11断开，第二接触器的线圈KM2和第二通电延时继电器的线圈KT2失电，B类负载4被切断，C类负载5也不会启动；若此时过电流继电器的线圈KI1没有检测到过载电流，则继续启动C类负载6，即，所述控制电路20中的第三接触器的线圈KM3和第三通电延时继电器的线圈KT3得电，第三接触器的第一辅助触头闭合，第四接触器的线圈KM4得电并实现自锁，使得第二接触器的线圈KM2的得电状况不受当前的过电流继电器的第一触头KI11的影响；而此时，所述主电路10中的第三接触器的主触头KM31闭合，C类负载6启动，所述控制电路20中的第三通电延时继电器的线圈KT3开始计时，在计时期间，第三通电延时继电器的延时断开常闭触头KT31依然闭合，第三接触器的第二辅助触头KM33闭合，过电流继电器的线圈KI1被延时断开常闭触头KT31和第三接触器的第二辅助触头KM33的串联支路短接，不起作用；

(5)第三通电延时继电器的线圈计时结束时，C类负载6启动了此次计时时长(例如10秒)，延时断开常闭触头KT31断开，过电流继电器的线圈KI1开始起作用，检测所述主电路10中是否有过载电流信号。若此时过电流继电器的线圈KI1没有检测到过载电流，则退出启动程序，即保持当前A类负载4、B类负载5、C类负载6的启动和工作；若过电流继电器的线圈KI1检测到过载电流，则所述控制电路20中的过电流继电器的第二触头KI12断开，第三接触器的线圈KM3和第三通电延时继电器的线圈KT3失电，C类负载6被切断。

上述采用的基于接触器的船舶电能分配控制装置的控制方法，在船舶发电机组发电能力受损后，其控制电路可以根据三类负载的重要程度依次使得相应接触器的线圈得电，从而使得主电路相应接触器主触头闭合，来达到按重要程度递减顺序启动三类负载的目的，同时过电流继电器线圈检测主电路中的电流过载信号，从而控制主电路中相应接触器主触头由闭合状态变为常开状态，使得相应负载被切断，从而能最大限度的利用好船舶发电机组的残余电量，保证重要负载的可靠运行，降低损失。

Claims (10)

1.一种基于接触器的船舶电能分配控制装置，其特征在于，该控制装置主要由第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、过电流继电器以及第一通电延时继电器、第二通电延时继电器、第三通电延时继电器组成，并通过相应的连接形成船舶发电机组的主电路和控制电路；其中，

所述主电路中，所述过电流继电器的线圈一端连接在船舶发电机组的任意一相的接线中，另一端分别通过第一接触器的主触头、第二接触器的主触头、第三接触器的主触头连接在第一类负载、第二类负载、第三类负载的接线中，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头和所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头均并联在所述过电流继电器的线圈的两端；

所述控制电路包括并联在所述船舶发电机组的任意两相之间的四条并联支路：启动按钮与所述第一接触器的线圈串联而成的第一条支路，且所述第一接触器的第二辅助触头还与所述启动按钮并联，所述第一通电延时继电器的线圈还与所述第一接触器的线圈并联；所述第一通电延时继电器的延时闭合常开触头依次与所述过电流继电器的第一触头、所述第一接触器的第一辅助触头、所述第二接触器的线圈串联而成的第二条支路，且所述第四接触器的第一辅助触头还与所述过电流继电器的第一触头并联，所述第二通电延时继电器的线圈还与所述第二接触器的线圈并联；所述第二通电延时继电器的延时闭合常开触头依次与所述过电流继电器的第二触头、所述第二接触器的第一辅助触头、所述第三接触器的线圈串联而成的第三条支路，且所述第三通电延时继电器的线圈还与所述第三接触器的线圈并联；以及，所述第三接触器的第一辅助触头与所述第四接触器的线圈串联而成的第四条支路，且所述第四接触器的第二辅助触头还与所述第三接触器的第一辅助触头并联。

2.如权利要求1所述的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述过电流继电器的线圈依次通过第一熔断器、断路器连接在所述船舶发电机组的相的接线中。

3.如权利要求1所述的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载还分别串联有热继电器。

4.如权利要求1所述的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述船舶发电机组的相与所述四条并联支路的并联端之间还依次串联有第二熔断器、热继电器的辅助触头和总启动按钮。

5.如权利要求1所述的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头与所述第二接触器的第二辅助触头串联后并联在所述过电流继电器的线圈的两端；所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头与所述第三接触器的第二辅助触头串联后并联在所述过电流继电器的线圈的两端。

6.如权利要求1所述的船舶电能分配控制装置，其特征在于，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的重要程度依次降低，且所述船舶发电机组残存的最低功率大于等于第一类负载所需功率。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的基于接触器的船舶电能分配控制装置的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)船舶发电机组的发电能力受损后，按下所述启动按钮；

(2)第一接触器的线圈和第一通电延时继电器的线圈得电，所述第一接触器的第二辅助触头自锁，第一接触器的主触头闭合，第一类负载启动，且所述第一接触器的第一辅助触头闭合，所述第一通电延时继电器的线圈开始计时；

(3)所述第一通电延时继电器的线圈计时结束后，所述第一通电延时继电器的延时闭合常开触头闭合，第二接触器的线圈和第二通电延时继电器的线圈得电，所述第二接触器的主触头闭合，第二类负载启动，且所述第二接触器的第一辅助触头闭合，所述第二通电延时继电器的线圈开始计时，过电流继电器的线圈被所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头短路；

(4)所述述第二通电延时继电器的线圈计时结束时，所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头断开，所述过电流继电器的线圈得电并检测所述船舶发电机组的主电路中是否有过载电流信号，若有，则所述过电流继电器的第一触头断开，所述第二接触器的线圈和所述第二通电延时继电器的线圈失电，所述第二类负载被切断；若无，则所述过电流继电器的第二触头闭合，第三接触器的线圈和第三通电延时继电器的线圈得电，所述第三接触器的第一辅助触头闭合，第四接触器的线圈得电并实现自锁，使得所述第二接触器的线圈不受所述过电流继电器的第一触头的影响，所述第三接触器的主触头闭合，第三类负载启动，且所述第三通电延时继电器的线圈开始计时，所述过电流继电器的线圈被所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头短路；

(5)所述第三通电延时继电器的线圈计时结束，所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头断开，所述过电流继电器的线圈得电并检测所述船舶发电机组的主电路中是否有过载电流信号，若有，则所述过电流继电器的第二触头断开，所述第三接触器的线圈和所述第三通电延时继电器的线圈失电，所述第三类负载被切断；若无，则保持所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的启动。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述第一类负载、第二类负载、第三类负载的重要程度依次降低，且在步骤(1)中，所述船舶发电机组残存的最低功率大于所述第一类负载的所需功率。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述过电流继电器的线圈的额定电流大于等于所述船舶发电机组的主电路过载时的电流。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述第二接触器的第二辅助触头闭合，所述过电流继电器的线圈被由所述第二通电延时继电器的延时断开常闭触头和闭合的所述第二接触器的第二辅助触头串联而成的支路短路；步骤(4)中，所述第三接触器的第二辅助触头闭合，所述过电流继电器的线圈被由所述第三通电延时继电器的延时断开常闭触头和闭合的所述第三接触器的第二辅助触头串联而成的支路短路。