CN106532773A - 一种船舶岸电系统的逆功率防护系统 - Google Patents

一种船舶岸电系统的逆功率防护系统 Download PDF

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孔繁钢
应鸿
刘强
亓学庆
吴新刚
王冀星
张海波
李晓光
胡晓玥
张黎
李德利
段博
王海洋
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State Grid Information and Telecommunication Co Ltd
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种船舶岸电系统的逆功率防护系统，包括：电压采集单元，所述电压采集单元用于采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压；电流采集单元，所述电流采集单元用于采集船舶电源的输出电流；控制单元，所述控制单元分别与所述电压采集单元、所述电流采集单元相连接，用于对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移，可以实现及时有效地对逆功率的产生进行监控和消除，以维持系统安全、稳定地进行工作。

Description

一种船舶岸电系统的逆功率防护系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种船舶岸电系统的逆功率防护系统。
背景技术
目前，船舶在靠港时，在保证船上的负载不断电的前提下，需要与岸基电源进行并网，从而使用岸基电源进行供电。
现有的并网方式，通常采用将岸基电源作为稳定电源的输出方，由船舶发电机进行主动并网。船舶根据岸基电源的输出特性，来调整船舶发电机的输出特性，与岸基电源进行匹配。当船舶发电机的电压、频率以及相位均满足时，主动并网及负载转移，负载转移完成后切断船舶发电机的输出电源，使船舶负载的供电完全转移至岸基电源侧。
但是，基于此，本发明的发明人发现，在并网或船解列过程中，当出现船舶发电机电压、频率以及相位参数与岸基电源所在网络的电压、频率以及相位参数不匹配或存在误差时，例如，发电机频率及幅值调节不准确的情况，导致逆功率的产生，进而可能引起发电机空气开关的跳闸以及短时失电，造成机组无法正常工作，甚至引发一些事故或危险。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
技术问题
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种船舶岸电系统的逆功率防护系统，以解决现有的船舶并网过程中，产生逆功率时容易造成的机组无法正常工作的问题。
解决方案
为解决以上技术问题，本发明在提供一种船舶岸电系统的逆功率防护系统，包括：电压采集单元，所述电压采集单元用于采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压；电流采集单元，所述电流采集单元用于采集船舶电源的输出电流；控制单元，所述控制单元分别与所述电压采集单元、所述电流采集单元相连接，用于对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元用于通过全波差分傅氏算法对所述输出电压以及所述输出电流进行滤波。
在一种可能的实现方式中，还包括：触控器以及电阻箱；所述触控器与所述控制单元相连接，用于在所述控制单元的控制下闭合或者断开；所述控制单元用于在检测的逆功率值高于预设值时，控制所述触控器闭合；在检测的逆功率值低于预设值时，控制所述触控器断开；所述电阻箱与所述触控器相连接。
在一种可能的实现方式中，还包括：报警单元，所述报警单元与所述控制单元相连接，用于在所述控制单元的控制下，发出报警提醒；所述控制单元用于在检测到逆功率时，控制所述报警单元发出报警提醒。
在一种可能的实现方式中，所述控制单元分别与所述电压采集单元、所述电流采集单元通过光缆连接。
在一种可能的实现方式中，还包括冷却单元，所述冷却单元用于对所述逆功率防护系统进行降温。
在一种可能的实现方式中，所述冷却单元为散热风机。
在一种可能的实现方式中，还包括：人机交互单元，所述人机交互单元与所述控制单元相连接，用于接收输入信号，根据所述输入信号对所述采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压、所述采集船舶电源的输出电流以及逆功率进行显示。
在一种可能的实现方式中，还包括：通信单元，所述通信单元与所述控制单元相连接，所述通信单元用于发送所述控制单元传输的数据信号，或者，接收控制信号，并将所述控制信号传输给所述控制单元。
在一种可能的实现方式中，还包括：上位机，所述上位机与所述通信单元相连接，用于产生对所述控制单元的控制信号，并将所述控制信号传输给所述通信单元，通过所述通信单元向所述控制单元发出控制信号，或者对所述通信单元发送的数据信号进行监控。
有益效果
本发明提供的船舶岸电系统的逆功率防护系统，通过设置电压采集模块采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压，所述电流采集单元采集船舶电源的输出电流，控制单元对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移，可以实现及时有效地对逆功率的产生进行监控和消除，以维持系统安全、稳定地进行工作。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出本发明一实施例提供的船舶岸电系统的逆功率防护系统的结构示意图；
图2示出本发明一实施例提供的电压采集单元以及电流采集单元的连接位置结构示意图；
图3示出本发明另一实施例提供的船舶岸电系统的逆功率防护系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
图1示出本发明一实施例提供的船舶岸电系统的逆功率防护系统的结构示意图，图2示出本发明一实施例提供的电压采集单元以及电流采集单元的连接位置结构示意图，如图1、图2所示，该系统包括：电压采集单元1、电流采集单元2以及控制单元3。
电压采集单元1，所述电压采集模块1用于采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压。
电流采集单元2，所述电流采集单元2用于采集船舶电源的输出电流。
具体地，在实际应用中，电压采集单元1和电流采集单元2均采用8路模拟量输入模块，采样频率10Hz，精度±0.2％，默认为Modbus通用协议，采样精度高，可与任何组态软件通讯，并提供在VC、VB、C++Builder、Delphi、Labview、LabWindows/CVI等语言平台驱动程序。
电压采集单元1和电流采集单元2内均设有熔断器保护装置，可以保护采集模块的安全。
控制单元3，所述控制单元3分别与所述电压采集单元1、所述电流采集单元2相连接，用于对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移。
具体地，控制单元3可以将所述电流采集单元2采集的船舶电源的输出电流等效到电压采集模块1处，通过改变岸基电源和船舶电源的频率比，以消除逆功率，保证系统正常运行。
本实施例中，控制单元3，可以通过全波差分傅氏算法对所述输出电压以及所述输出电流进行滤波。
例如，通过全波差分傅氏算法消除直流、各整次谐波分量和衰减直流分量的影响。
全波差分傅氏算法基频分量的实部计算方法，请参阅公式一，所述公式一为：
全波差分傅氏算法基频分量的虚部计算方法，请参阅公式一，所述公式一为：
幅值模：
其中，N为一个周期的抽样点数，k为抽样点，l为变化系数，I为电流输入信号，Im为电流输入信号I的幅值，Ir(l)、Ii(l)为滤波后基频分量的实部和虚部。
由此，采用基于工频构成的船舶同步发电机保护，实现对采样值进行滤波，提取出工频基波分量，进行故障判别，极大地提高了算法的精度，从而更好的实现对船舶岸电系统船侧逆功率的防护。全波差分傅氏算法保证了数据在正常状况下的精确计算和故障全过程的准确计算，提高了整个系统的可靠性。
其中，所述控制单元3分别与所述电压采集单元1、所述电流采集单元2通过光缆连接，提高电隔离能力和抗电磁干扰能力。
由此，本实施例通过设置电压采集模块1采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压，所述电流采集单元2采集船舶电源的输出电流，控制单元3，对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移，可以实现及时有效地对逆功率的产生进行监控和消除，以维持系统安全、稳定地进行工作。
实施例2
图3示出本发明另一实施例提供的船舶岸电系统的逆功率防护系统的结构示意图，如图3所示，本实施例在实施例一的基础上进行进一步限定，该系统还包括：触控器4、电阻箱5。
所述触控器4与所述控制单元3相连接，用于在所述控制单元3的控制下闭合或者断开。
所述控制单元3用于在检测的逆功率值高于预设值时，控制所述触控器4闭合；在检测的逆功率值低于预设值时，控制所述触控器4断开。
所述电阻箱5与所述触控器4相连接。
由此，通过在检测的逆功率值高于预设值时，控制所述触控器4闭合，接入电阻箱以抵消对电网馈送的逆功率，在检测的逆功率值低于预设值时，控制所述触控器4断开，进行正常并网，从而避免了逆功率对电网的破坏。
进一步地，本实施例中提供的系统还可以包括：报警单元6。所述报警单元6与所述控制单元3相连接，用于在所述控制单元3的控制下，发出报警提醒。
具体地，报警单元可以为指示灯，或者喇叭。闪烁或者用声音发出警示。
所述控制单元3用于在检测到逆功率时，控制所述报警模块6发出报警提醒。
由此，通过电压采集单元1和电流采集单元2对电压和电流信号进行采集，通过控制单元3对采集的电流电压信息进行融合分析，将结果输出至人机交互模块，当出现逆功率时，通过故障报警模块实现报警提醒。
进一步地，本实施例中提供的系统还可以包括：冷却单元7。所述冷却单元7用于对所述逆功率防护系统进行降温。
具体地，控制单元3用于在检测到逆功率防护系统的温度高于预设值时，控制所述冷却单元7对所述逆功率防护系统进行降温。所述冷却单元7可以为采用智能化变频控制的散热风机，可根据现场温度实时进行调节，效率高，且可以大大地提高风机的使用寿命。
进一步地，本实施例中提供的系统还可以包括：人机交互单元8。
所述人机交互单元8与所述控制单元3相连接，用于接收输入信号，根据所述输入信号对所述采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压、所述采集船舶电源的输出电流以及逆功率进行显示。
具体地，人机交互单元8可以为带可触摸电容屏的显示器，操作简单快捷。根据接收到的触控信号对所述采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压、所述采集船舶电源的输出电流以及逆功率进行显示，方便观察。
进一步地，本实施例中提供的系统还可以包括：通信单元9。
所述通信单元9与所述控制单元3相连接，所述通信单元9用于发送所述控制单元3传输的数据信号，或者，接收控制信号，并将所述控制信号传输给所述控制单元3。
进一步地，本实施例中提供的系统还可以包括：上位机10。
所述上位机10与所述通信单元9相连接，用于产生对所述控制单元3的控制信号，并将所述控制信号3传输给所述通信单元9，通过所述通信单元9向所述控制单元3发出控制信号，或者对所述通信单元9发送的数据信号进行监控。
具体地对所述通信单元9发送的数据信号进行监控包括健康电压采集单元1和电流采集单元2采集的信号、控制单元3的逆功率值、并网及负载转移的流程等。
由此，可以实现对逆功率防护系统的状态进行实时监控，及时有效地对逆功率的产生进行监控和消除，以维持系统安全、稳定地进行工作。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (10)

1.一种船舶岸电系统的逆功率防护系统，其特征在于，包括：
电压采集单元，所述电压采集单元用于采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压；
电流采集单元，所述电流采集单元用于采集船舶电源的输出电流；
控制单元，所述控制单元分别与所述电压采集单元、所述电流采集单元相连接，用于对所述输出电压以及所述输出电流进行处理，根据所述处理后的所述输出电压以及所述输出电流，判断是否产生逆功率；当存在逆功率时，通过调整岸基电源和船舶电源的输出电压的相位及幅值，消除逆功率；当不存在逆功率时，进行并网及负载转移。
2.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，所述控制单元用于通过全波差分傅氏算法对所述输出电压以及所述输出电流进行滤波。
3.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括：触控器以及电阻箱；
所述触控器与所述控制单元相连接，用于在所述控制单元的控制下闭合或者断开；
所述控制单元用于在检测的逆功率值高于预设值时，控制所述触控器闭合；在检测的逆功率值低于预设值时，控制所述触控器断开；
所述电阻箱与所述触控器相连接。
4.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括：
报警单元，所述报警单元与所述控制单元相连接，用于在所述控制单元的控制下，发出报警提醒；
所述控制单元用于在检测到逆功率时，控制所述报警单元发出报警提醒。
5.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，所述控制单元分别与所述电压采集单元、所述电流采集单元通过光缆连接。
6.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元用于对所述逆功率防护系统进行降温。
7.根据权利要求6所述的逆功率防护系统，其特征在于，所述冷却单元为散热风机。
8.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括：
人机交互单元，所述人机交互单元与所述控制单元相连接，用于接收输入信号，根据所述输入信号对所述采集岸基电源经过隔离变压器后的输出电压、所述采集船舶电源的输出电流以及逆功率进行显示。
9.根据权利要求1所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括：
通信单元，所述通信单元与所述控制单元相连接，所述通信单元用于发送所述控制单元传输的数据信号，或者，接收控制信号，并将所述控制信号传输给所述控制单元。
10.根据权利要求9所述的逆功率防护系统，其特征在于，还包括：
上位机，所述上位机与所述通信单元相连接，用于产生对所述控制单元的控制信号，并将所述控制信号传输给所述通信单元，通过所述通信单元向所述控制单元发出控制信号，或者对所述通信单元发送的数据信号进行监控。
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