CN108206523A - 港口供电系统随机功率潮流协调控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种港口供电系统随机功率潮流协调控制器，即本控制器的电压信号采集单元通过电压互感器采集电网的电压信号并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，电流信号采集单元通过电流互感器采集用电设备的电流并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，开关信号采集单元采集用电设备断路器的开关信号并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，控制单元连接数字信号处理单元的I/O端口，数字信号处理单元的控制端口连接逆变控制模块。本控制器用于协调由于装卸类机械设备运行对供电系统的功率冲击，实施电网的削峰填谷，保证了港口供电系统电网的稳定安全运行，确保电网下其他用电设备的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种港口供电系统随机功率潮流协调控制器。
背景技术
通常港口的主要用电负载为装卸类机械设备，为满足货物的装卸要求，该类设备在装卸作业中启动和制动频繁，启动时耗电功率大，制动时产生回馈能量注入电网，导致港口供电系统电网功率冲击巨大，电网波动严重，影响电网的可靠安全运行，同时影响同一电网下其他用电设备的正常运行。尤其在岛屿港口，一般供电系统采用跨海电缆长距离输电，其供电系统电网容量相对较小，装卸类机械设备对电网的功率冲击尤为明显。
一般港口供电系统由两段高压母线分别经两个主变压器和两个断路器得到两段中压母线，两段中压母线之间通过断路器并网，港口的装卸类机械设备（如桥吊等负载）由两段中压母线供电。其中高压母线电压一般为110KV，中压母线电压一般为10KV。
如洋山深水港供电系统由43km跨海电缆长距离输电，其供电系统是个弱小的配电系统，电网的抗干扰能力较弱。在装卸类机械设备对电网功率的冲击下，10kV供电系统电网曾多次在峰值负载较大时发生低频功率振荡，严重影响整个供电系统的安全稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种港口供电系统随机功率潮流协调控制器，本控制器用于协调由于装卸类机械设备运行对供电系统的功率冲击，实施电网的削峰填谷，保证了港口供电系统电网的稳定安全运行，确保电网下其他用电设备的正常运行。
为解决上述技术问题，本发明港口供电系统随机功率潮流协调控制器包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、开关信号采集单元、A/D转换单元、数字信号处理单元、控制单元和逆变控制模块，所述电压信号采集单元通过电压互感器采集电网的电压信号并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述电流信号采集单元通过电流互感器采集用电设备的电流并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述开关信号采集单元采集用电设备断路器的开关信号并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述控制单元连接所述数字信号处理单元的I/O端口，所述数字信号处理单元的控制端口连接所述逆变控制模块。
进一步，本控制器还包括故障报警模块，所述故障报警模块连接所述数字信号处理单元的I/O端口。
进一步，本控制器还包括监控模块，所述监控模块连接所述数字信号处理单元的COM端口。
进一步，所述A/D转换单元与数字信号处理单元之间通过系统总线连接。
进一步，所述数字信号处理单元的控制端口与逆变控制模块之间通过CAN总线连接。
进一步，所述电压信号采集单元的电压采样率和电流信号采集单元的电流采样率为每周波100点，所述开关信号采集单元的开关信号采样率为100点/秒。
由于本发明港口供电系统随机功率潮流协调控制器采用了上述技术方案，即本控制器的电压信号采集单元通过电压互感器采集电网的电压信号并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，电流信号采集单元通过电流互感器采集用电设备的电流并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，开关信号采集单元采集用电设备断路器的开关信号并经A/D转换单元传输至数字信号处理单元，控制单元连接数字信号处理单元的I/O端口，数字信号处理单元的控制端口连接逆变控制模块。本控制器用于协调由于装卸类机械设备运行对供电系统的功率冲击，实施电网的削峰填谷，保证了港口供电系统电网的稳定安全运行，确保电网下其他用电设备的正常运行。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明控制器的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明港口供电系统随机功率潮流协调控制器包括电压信号采集单元1、电流信号采集单元2、开关信号采集单元3、A/D转换单元4、数字信号处理单元5、控制单元6和逆变控制模块8，所述电压信号采集单元1通过电压互感器采集电网的电压信号并经所述A/D转换单元4传输至所述数字信号处理单元5，所述电流信号采集单元2通过电流互感器采集用电设备的电流并经所述A/D转换单元4传输至所述数字信号处理单元5，所述开关信号采集单元3采集用电设备断路器的开关信号并经所述A/D转换单元4传输至所述数字信号处理单元5，所述控制单元6连接所述数字信号处理单元5的I/O端口，所述数字信号处理单元5的控制端口连接所述逆变控制模块8。
进一步，本控制器还包括故障报警模块7，所述故障报警模块7连接所述数字信号处理单元5的I/O端口。当电网和本控制器发生故障时，由数字信号处理单元向故障报警模块发出故障报警信号，故障报警模块提示相应的故障信息并作出报警。
进一步，本控制器还包括监控模块9，所述监控模块9连接所述数字信号处理单元5的COM端口。监控模块对电网及本控制器进行监控，以确保电网的可靠稳定运行。
进一步，所述A/D转换单元4与数字信号处理单元5之间通过系统总线41连接。
进一步，所述数字信号处理单元5的控制端口与逆变控制模块8之间通过CAN总线连接。
进一步，所述电压信号采集单元1的电压采样率和电流信号采集单元2的电流采样率为每周波100点，所述开关信号采集单元3的开关信号采样率为100点/秒。
本控制器对港口供电系统及负载进行实时的监测分析，由电压信号采集单元、电流信号采集单元、开关信号采集单元分别采集电网及用电设备的运行信息，共同完成对电网和负载的工作状态的信号采集，采集的信号经模数转换后传输至数字信号处理单元，数字信号处理单元进行逻辑分析，负责对采集信号的幅值和功率计算，并通过综合判断，快速向逆变控制模块发送控制指令，数字信号处理单元计算出负载的实时功率，并根据采集到的用电设备断路器开关信号，判断出当前电网的运行方式，针对不同的电网运行方式，计算出电网需要的功率变化，将变化量作为指令，通过Can端口发送给逆变控制模块；同时电网设置双向逆变器模块和超级电容模块，逆变控制模块在接到操作指令后，通过双向逆变器模块控制超级电容模块进行定时定量的充放电，从而实现电网的削峰填谷，对电网进行随机功率潮流协调控制，即当负载工作突然需要大功率时，由超级电容模块提供功率峰值的支持，当负载产生回馈能量时，由超级电容模块进行吸收储存。本控制器中的控制单元为一个放置于现场的操作控制台，可以控制本控制器的启动投入和停止切除以及选择切换不同的电网补偿方式。
通过本控制器可协调由于装卸类机械设备运行对供电系统的功率冲击，储存装卸类机械设备制动时产生的回馈能量，用于电网的削峰填谷，保证了港口供电系统电网的稳定安全运行，确保电网下其他用电设备的正常运行。
Claims (6)
1.一种港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：本控制器包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、开关信号采集单元、A/D转换单元、数字信号处理单元、控制单元和逆变控制模块，所述电压信号采集单元通过电压互感器采集电网的电压信号并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述电流信号采集单元通过电流互感器采集用电设备的电流并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述开关信号采集单元采集用电设备断路器的开关信号并经所述A/D转换单元传输至所述数字信号处理单元，所述控制单元连接所述数字信号处理单元的I/O端口，所述数字信号处理单元的控制端口连接所述逆变控制模块。
2.根据权利要求1所述的港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：本控制器还包括故障报警模块，所述故障报警模块连接所述数字信号处理单元的I/O端口。
3.根据权利要求1或2所述的港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：本控制器还包括监控模块，所述监控模块连接所述数字信号处理单元的COM端口。
4.根据权利要求3所述的港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：所述A/D转换单元与数字信号处理单元之间通过系统总线连接。
5.根据权利要求3所述的港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：所述数字信号处理单元的控制端口与逆变控制模块之间通过CAN总线连接。
6.根据权利要求3所述的港口供电系统随机功率潮流协调控制器，其特征在于：所述电压信号采集单元的电压采样率和电流信号采集单元的电流采样率为每周波100点，所述开关信号采集单元的开关信号采样率为100点/秒。
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