CN110768324B - 一种分布式船舶用供电系统、控制方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式船舶用供电系统、控制方法和存储介质，所述系统包括配电柜、蓄电池单元和电力管理单元，各配电柜内分别设有母线、供电接口、电池接口、受电接口、第一母线接口和第二母线接口，各供电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各电池接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各电池接口分别与所述蓄电池单元连接，各受电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各所述受电接口分别用于并接受外部电源供电，各所述配电柜之间分别通过第一母线接口和第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成串接。本发明供电系统具有较高的供电稳定性和使用灵活性。本发明广泛应用于船舶供电技术领域。

Description

一种分布式船舶用供电系统、控制方法和存储介质

技术领域

本发明涉及船舶供电技术领域，尤其是一种分布式船舶用供电系统、控制方法和存储介质。

背景技术

目前，船舶上的电力供应是集中供电系统实现的，在集中供电系统中，船舶发电机为主要电力源，配电板被用作负载配电中心设备。集中供电系统具有容易进行人工管理等优点，但是也存在着电力源被集中在一处，一旦电力源出现故障则导致全船供电故障的危险，而且船舶发电机一般具有污染大等缺点，正在被蓄电池取代。但是蓄电池的容量和功率都不如发电机，难以满足大功率高容量应用需求，即使勉强满足也可能降低蓄电池使用寿命，或者因长期超出蓄电池正常应用范围而导致故障频发，这限制了蓄电池在船舶用供电系统上的应用。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种分布式船舶用供电系统、控制方法和存储介质。

一方面，实施例中包括一种分布式船舶用供电系统，包括多个配电柜、若干个蓄电池单元和一个电力管理单元；

各所述配电柜内分别设有母线，各所述配电柜分别设有第一母线接口和第二母线接口，使各所述配电柜内的母线的两端分别通过第一母线接口和第二母线接口引出所述配电柜外；

各所述配电柜分别设有若干个供电接口，各所述供电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接；

至少一个所述配电柜设有若干个电池接口，各所述电池接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各所述电池接口分别与所述蓄电池单元连接；

至少一个所述配电柜设有受电接口，各所述受电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各所述受电接口分别用于连接到外部电源并接受外部电源供电；

各所述配电柜之间分别通过第一母线接口和第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成串接；

所述电力管理单元用于对各所述配电柜的负载和各所述蓄电池单元的蓄能状态进行检测，根据测得的所述负载和蓄能状态，对各所述蓄电池单元与相应所述电池接口之间的连接状态进行切换。

进一步地，形成串接的各所述配电柜中，第一个所述配电柜的第一母线接口与最后一个所述配电柜的第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成环接。

进一步地，相邻的若干个电池接口形成的电池接口组合在环接的所述母线上离散分布。

进一步地，各所述电池接口在环接的所述母线上离散分布。

进一步地，各所述电池接口与所连接的蓄电池单元之间还串接有充放电电流可控和限制单元；

至少一个所述配电柜内的母线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述供电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述电池接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述受电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

所述可控的通断开关为过流断路器。

另一方面，实施例中还包括一种用于分布式船舶用供电系统使用的所述电力管理单元的控制方法，包括以下步骤：

检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

读取预设的安全工作时间；

根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量。

进一步地，在检测到的各所述剩余电量之和大于所述安全电量的情况下，还包括以下步骤：

对于与电池接口连接的各所述蓄电池单元，按照剩余电量由低到高的顺序逐个地解除与相应电池接口的连接，直至各所述剩余电量之和相对于所述安全电量的冗余度不大于预设的阈值。

另一方面，实施例中还包括一种用于分布式船舶用供电系统使用的所述电力管理单元的控制方法，包括以下步骤：

检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

读取预设的安全工作时间；

根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

进一步地，在检测到的各所述剩余电量之和大于所述安全电量的情况下，还包括以下步骤：

对于与电池接口连接的各所述蓄电池单元，按照剩余电量由低到高的顺序逐个地解除与相应电池接口的连接，直至各所述剩余电量之和相对于所述安全电量的冗余度不大于预设的阈值，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

另一方面，实施例中还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行实施例中所述的控制方法。

本发明的有益效果是：实施例中的分布式船舶供电系统由多个配电柜和至少一个蓄电池单元组成，并且各配电柜被分别设置在船舶上的不同位置，因此可以满足不同位置的用电需求，同时蓄电池单元也随所连接的配电柜进行分布设置，在设置足够多的蓄电池单元的情况下，每个蓄电池单元主要为其直接连接的配电柜以及附近的配电柜进行供电，因此如果某个配电柜或其与相邻的配电柜之间的连接发生断路故障，则不会影响其他正常配电柜的供电，并克服了现有蓄电池技术难以满足高容量大功率供电的局限，使得蓄电池技术可以应用于对船舶设备供电；在仅设置少量蓄电池单元的情况下，由于每个配电柜都可以受到蓄电池单元的供电，因此也可以满足船舶设备低程度的用电需求。同时，用电设备与蓄电池单元可以独立地连接到配电柜上，或者从配电柜上解除连接，因此实施例中所述的分布式船舶用供电系统具有较高的供电稳定性和使用灵活性。电力管理单元根据测得的所述负载和蓄能状态，根据内部集成的算法，分别向各可控硅发送导通或者断开等信号，使得各所述蓄电池单元被连接到相应的电池接口，或者已连接到电池接口的蓄电池单元被从电池接口断开，从而在保证供电能力的基础上，实现对蓄电池单元的智能调配，减少蓄电池单元的实际充放电时间，提高蓄电池单元的使用寿命。

附图说明

图1为实施例中所述分布式船舶用供电系统的结构第一示意图；

图2为实施例中各电池接口分布第一示意图；

图3为实施例中各电池接口分布第二示意图；

图4为实施例中所述分布式船舶用供电系统的结构第二示意图；

图5为实施例中为蓄电池单元选定所要连接的电池接口的分布第一示意图；

图6为实施例中为蓄电池单元选定所要连接的电池接口的分布第二示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，本实施例中所述分布式船舶用供电系统包括多个配电柜100和若干个蓄电池单元200；

各所述配电柜100内分别设有母线300，各所述配电柜100分别设有第一母线接口301和第二母线接口302，使各所述配电柜100内的母线300的两端分别通过第一母线接口301和第二母线接口302引出所述配电柜100外；

各所述配电柜100分别设有若干个供电接口303，各所述供电接口303与所在配电柜100内的母线300之间通过引线连接；

至少一个所述配电柜100设有若干个电池接口304，各所述电池接口304与所在配电柜100内的母线300之间通过引线连接，各所述电池接口304分别与所述蓄电池单元200连接；

至少一个所述配电柜100设有受电接口305，各所述受电接口305与所在配电柜100内的母线300之间通过引线连接，各所述受电接口305分别用于连接到外部电源并接受外部电源供电；

各所述配电柜100之间分别通过第一母线接口301和第二母线接口302连接，使得各所述配电柜100内的母线300形成串接。

所述母线300以及连接在母线300上的引线等，根据供电系统所使用的制式，可能包含多股内芯。例如，当使用直流供电制式时，母线300以及引线等均包含用作直流正极的第一内芯以及用作直流负极的第二内芯；当使用交流供电制式时，母线300以及引线等均至少包含用作相线的第一内芯以及用作中性线的第二内芯，如果使用三相交流供电制式，那么母线300以及引线等一般包含用作第一相线的第一内芯、用作第二相线的第二内芯、用作第三相线的第三内芯、以及用作中性线的第四内芯。相应地，供电接口303、电池接口304和受电接口305等分别设有与这些内芯相应的端子。

说明书附图在不影响理解的前提下，使用一条简单的线段来表示母线300以及引线，但本领域技术人员可以凭借背景知识了解到其并不是将母线300以及引线限定为只包含一个内芯。而本领域技术人员可以根据背景知识以及所使用的供电制式，将不同的母线300以及引线连接在一起。例如在使用直流供电制式时，分别将需要进行连接的母线300和/或引线中用作正极的内芯连接在一起，以及将用作负极的内芯连接在一起。

本领域技术人员还可以在说明书以及附图的基础上，根据现有技术来增加额外的设备，例如在电池接口304与其所连接的蓄电池单元200之间安装逆变器、整流器和/或变压器等，使得蓄电池单元200提供电力的情况下，母线300上可以使用交流供电制式，而母线300接入外电源提供的交流电时，蓄电池单元200也可以获得直流充电。

每个配电柜100内的母线300的两端分别与所在配电柜100上的第一母线接口301和第二母线接口302连接，然后各所述配电柜100之间分别通过第一母线接口301和第二母线接口302连接，使得各所述配电柜100内的母线300形成串接。

上述连接方式的具体实现方法可以通过以下的例子说明：在使用第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜、第四配电柜和第五配电柜的情况下，将第一配电柜的第二母线接口302与第二配电柜的第一母线接口301连接，将第二配电柜的第二母线接口302与第三配电柜的第一母线接口301连接，将第三配电柜的第二母线接口302与第四配电柜的第一母线接口301连接，将第四配电柜的第二母线接口302与第五配电柜的第一母线接口301连接，这样，第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜、第四配电柜和第五配电柜就形成了“首尾连接”的状态。这五个配电柜100的至少一个设有电池接口304，电池接口304一方面通过引线与所在配电柜100的母线300连接，另一方面通过电线与相应的蓄电池单元200连接，使得蓄电池单元200的电压和电流可以被引至直接连接的母线300上，而由于这五个配电柜100已形成“首尾连接”的状态，这五个配电柜100上均设有供电接口303，并通过引线将各自配电柜100内的母线300上的电压和电流引至供电接口303上，因此每个供电接口303都可以对外提供蓄电池单元200所供应的电力，用户可以将用电设备与供电接口303连接从而获取电力。同时，这五个配电柜100的至少一个设有受电接口305，受电接口305一方面通过引线与所在配电柜100的母线300连接，另一方面通过电线与发电机或岸电等外电源连接，使得外电源的电压和电流可以被引至直接连接的母线300上，而由于这五个配电柜100已形成“首尾连接”的状态，因此各配电柜100所连接的供电接口303都可以对外提供电力，并且在电压和电流适配的情况下，各配电柜100所连接的蓄电池单元200都可以得到充电。

实施例中所述的分布式船舶用供电系统，在安装在船舶上时，可以将各配电柜分别设置在不同的用电环境，即不同的甲板以及船舱等位置，通过布线将这些配电柜的第一母线接口和第二母线接口连接起来。优选地，如果一个配电柜设有电池接口并与蓄电池单元连接，那么就将该配电柜及其所连接的蓄电池单元设置在同一位置，例如如果该配电柜被设置在第一甲板层，则其连接的蓄电池单元也设置在第一甲板层。

实施例中所述的分布式船舶用供电系统具有以下优点：整个系统由多个配电柜和至少一个蓄电池单元组成，并且各配电柜被分别设置在船舶上的不同位置，因此可以满足不同位置的用电需求，同时蓄电池单元也随所连接的配电柜进行分布设置，在设置足够多的蓄电池单元的情况下，每个蓄电池单元主要为其直接连接的配电柜以及附近的配电柜进行供电，因此如果某个配电柜或其与相邻的配电柜之间的连接发生断路故障，则不会影响其他正常配电柜的供电，并克服了现有蓄电池技术难以满足高容量大功率供电的局限，使得蓄电池技术可以应用于对船舶设备供电；在仅设置少量蓄电池单元的情况下，由于每个配电柜都可以受到蓄电池单元的供电，因此也可以满足船舶设备低程度的用电需求。同时，用电设备与蓄电池单元可以独立地连接到配电柜上，或者从配电柜上解除连接，因此实施例中所述的分布式船舶用供电系统具有较高的使用灵活性。

进一步作为优选的实施方式，形成串接的各所述配电柜中，第一个所述配电柜的第一母线接口与最后一个所述配电柜的第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成环接。例如，在使用第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜、第四配电柜和第五配电柜的情况下，将第一配电柜的第二母线接口与第二配电柜的第一母线接口连接，将第二配电柜的第二母线接口与第三配电柜的第一母线接口连接，将第三配电柜的第二母线接口与第四配电柜的第一母线接口连接，将第四配电柜的第二母线接口与第五配电柜的第一母线接口连接，将第五配电柜的第二母线接口与第一配电柜的第一母线接口连接，这样，第一配电柜、第二配电柜、第三配电柜、第四配电柜和第五配电柜的母线就形成了一个闭环的拓扑结构，图1中所示的各配电柜便是采取了这种环接的连接形式。与仅将这些配电柜进行串接相比，闭环形式的连接可以带来更高的稳定性，在遭遇更多的断路故障的情况下仍能保证更高程度的用电需求。

进一步作为优选的实施方式，相邻的若干个电池接口形成的电池接口组合在环接的所述母线上等间距均匀分布。

所述“电池接口组合”仅是在分析各电池接口的分布时提出的一个概念，也就是将几个相邻的电池接口看成一个整体，但并不要求这些电池接口之间有何种连接关系或相互作用关系。

参照图2，圆形表示在对所有配电柜进行环接处理后，各配电柜内的母线以及不同配电柜内的母线之间的连接线所形成的电路拓扑结构，而每个五角星表示与这些母线连接的电池接口，并且两个五角星之间的圆弧的长度与它们所代表的电池接口之间的母线长度距离成比例。将相邻的两个电池接口视为一个电池接口组合，在图2中，每个电池接口组合由虚线框内的五角星表示。以电池接口组合中各电池接口的几何中心为测量点，电池接口组合在环接的所述母线上等间距均匀分布，也就是相邻电池接口组合之间的母线长度是相同的。优选地，如图3所示，各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

通过等距离的设置方式，这些电池接口连接蓄电池单元时，可以对具有闭环拓扑结构的母线进行均匀的供电，从而提高供电系统的稳定性。

进一步作为优选的实施方式，参照图4，至少一个所述配电柜内的母线上串接有可控的通断开关401，至少一个所述供电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关402，至少一个所述电池接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关403，至少一个所述受电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关404。

所述可控的通断开关401、402、403、404均为过流断路器，它们分别设有不同的过流阈值。例如，通断开关401的过流阈值可以设为100A，通断开关402的过流阈值可以设为10A，通断开关403的过流阈值可以设为30A，通断开关404的过流阈值可以设为200A，当超过相应的阈值时，这些通断开关就由接通状态切换为断开状态，从而避免长时间的过流，保护供电系统的安全。

进一步作为优选的实施方式，参照图4，各所述电池接口与所连接的蓄电池单元之间还串接有充放电电流限制单元500，这些充放电电流限制单元500可以设定电流阈值为30A，当对蓄电池单元的充电或放电电流达到30A时则切断蓄电池单元与供电系统母线之间的连接，从而保护蓄电池单元和各配电柜的安全。

所述电力管理单元具体由控制器、电流互感器、电压计以及可控硅等部件组成。其中控制器可以是个人计算机等设备，通过自带的或者扩展的USB接口提供多个输入输出端。电流互感器的个数不少于配电柜的个数，使得每个配电柜中都能安装至少一个电流互感器，这些电流互感器上除了包括互感线圈之外，还包括必要的数据转换电路，由互感线圈测得的配电柜中的母线的电流值，将被转换成计算机可读的USB数据流实时传送到控制器。电压计的个数不少于蓄电池单元的个数，使得每个蓄电池单元都能安装至少一个电压计，这些电压计还包括必要的数据转换电路，测得的蓄电池单元的电压将被转换成计算机可读的USB数据流实时传送到控制器。可控硅的个数不少于蓄电池单元的个数，使得每个蓄电池单元都能通过至少一个可控硅与相应的电池接口连接，可控硅还设有驱动电路，驱动电路可以根据控制器发送的USB数据流控制可控硅导通或断开，达到将蓄电池单元连接到相应的电池接口，或者将已连接到电池接口的蓄电池单元从电池接口断开的效果。

控制器根据接收到的各所述配电柜中母线的电流，考虑母线电压、损耗以及交流供电制式下功率因数等因素，计算出以千瓦等单位表示负载，将每个配电柜的负载求和，还可以得到供电系统的总负载。

控制器根据接收到的各所述蓄电池单元的电压，通过查找蓄电池单元性能曲线或者数据表，可以得到以剩余电量表示的各所述蓄电池单元的蓄能状态。

控制器根据测得的所述负载和蓄能状态，根据内部集成的算法，分别向各可控硅发送导通或者断开等信号，使得各所述蓄电池单元被连接到相应的电池接口，或者已连接到电池接口的蓄电池单元被从电池接口断开，从而在保证供电能力的基础上，实现对蓄电池单元的智能调配，减少蓄电池单元的实际充放电时间，提高蓄电池单元的使用寿命。

实施例2

对于实施例1中所述分布式船舶用供电系统使用的所述电力管理单元，本实施例中为其设计了控制方法，其包括以下步骤：

S1.检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

S2.检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

S3.读取预设的安全工作时间；

S4.根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

S5.在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量最低值；

S6.在检测到的各所述剩余电量之和大于所述安全电量的情况下，对于与电池接口连接的各所述蓄电池单元，按照剩余电量由低到高的顺序逐个地解除与相应电池接口的连接，直至各所述剩余电量之和相对于所述安全电量的冗余度不大于预设的阈值。

通过执行步骤S1和S2，电力管理单元可以获知各配电柜的负载、所有配电柜的负载总和，以及各蓄电池单元的剩余电量。

所述安全工作时间可由船舶管理人员根据实际情况预设，它的意义为供电系统可满足所连接的设备正常使用的时间的最小值，例如船舶管理人员可以将安全工作时间预设为2小时，这个数值将被保存在电力管理单元的存储空间，在执行步骤S3时电力管理单元可以读取出来。步骤S4-S6的目标是为了满足配电柜所带的所有负载即用电设备能够正常工作至少2小时。

步骤S4中，将以小时为单位的安全工作时间，乘上以千瓦为单位的配电柜负载总和，可以得到以千瓦时为单位的安全电量。安全电量的意义是为了满足配电柜所带的所有负载即用电设备能够正常工作持续安全工作时间相当的时长，与各电池接口连接的蓄电池单元所需具备的剩余电量。

针对步骤S2检测出来的剩余电量之和进行考察，即比较步骤S2检测出来的剩余电量之和与步骤S4中计算得到的安全电流的大小关系。在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，执行步骤S5，否则执行步骤S6。

步骤S5的具体执行顺序可以是：①计算检测到的各所述剩余电量之和与安全电量之间的差值；②对未连接到电池接口的蓄电池单元的剩余电量进行排序；③从未连接到电池接口的蓄电池单元中选择出一个蓄电池单元，这个被选择出的蓄电池单元的剩余电量刚好能够弥补与安全电量之间的差值，如果选择出一个蓄电池单元不足以弥补差值的话，就再选择一个剩余电量稍大或者稍小的；④向相应的可控硅发出控制指令，使得可控硅将被选择出的蓄电池单元与电池接口接通，这样，连接到母线上的蓄电池单元的总数就会增加，连接到母线上的蓄电池单元的剩余电量之和也会增加，当剩余电量之和不小于安全电量时则停止向母线连接蓄电池单元。

步骤S6的具体执行顺序可以是：①计算检测到的各所述剩余电量之和与安全电量之间的差值；②对连接到电池接口的蓄电池单元的剩余电量进行排序；③首先解除剩余电量最高的蓄电池单元，如果选择出一个蓄电池单元不足以消除差值，从而使剩余电量之和与安全电量之间的差值不小于预设的阈值(例如10kWh)的话，就再选择一个剩余电量稍大或者稍小的；④向相应的可控硅发出控制指令，使得可控硅将被选择出的蓄电池单元断开与相应电池接口之间的连接，这样，连接到母线上的蓄电池单元的总数就会减少，连接到母线上的蓄电池单元的剩余电量之和也会减少，当剩余电量之和超过安全电量的冗余度不小于预设的阈值时则停止向母线解除连接蓄电池单元。

针对负载和剩余电量的检测，以及将蓄电池单元连接到相应的电池接口的过程是动态进行的，因此，在编写用于执行步骤S1-S6的计算机程序时，步骤S1-S6对应的程序代码应该作为一个循环体，从而使得步骤S1-S6被不断地循环执行。

通过执行步骤S1-S6，可以使得向负载提供电力的蓄电池单元的数量始终保持在合适的范围。其中，执行步骤S5可以使得连接到母线的蓄电池单元所提供的剩余容量能够支持所有用电设备的持续用电时间不少于预设的安全工作时间，执行步骤S5可以在支持所有用电设备的持续用电时间不少于预设的安全工作时间的基础上，尽可能地减少连接到母线的蓄电池单元的数量，避免过多的蓄电池单元处于放电状态，减少蓄电池单元的实际放电时间，从而增加蓄电池单元的使用寿命。

实施例3

在满足“形成串接的各所述配电柜中，第一个所述配电柜的第一母线接口与最后一个所述配电柜的第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成环接，各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布”的条件下，所述电力管理单元的控制方法，可以包括以下步骤：

S1.检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

S2.检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

S3.读取预设的安全工作时间；

S4.根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

S5.在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布；

S6.在检测到的各所述剩余电量之和大于所述安全电量的情况下，对于与电池接口连接的各所述蓄电池单元，按照剩余电量由低到高的顺序逐个地解除与相应电池接口的连接，直至各所述剩余电量之和相对于所述安全电量的冗余度不大于预设的阈值，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

通过执行步骤S1和S2，电力管理单元可以获知各配电柜的负载、所有配电柜的负载总和，以及各蓄电池单元的剩余电量。

所述安全工作时间可由船舶管理人员根据实际情况预设，它的意义为供电系统可满足所连接的设备正常使用的时间的最小值，例如船舶管理人员可以将安全工作时间预设为2小时，这个数值将被保存在电力管理单元的存储空间，在执行步骤S3时电力管理单元可以读取出来。步骤S4-S6的目标是为了满足配电柜所带的所有负载即用电设备能够正常工作至少2小时。

步骤S4中，将以小时为单位的安全工作时间，乘上以千瓦为单位的配电柜负载总和，可以得到以千瓦时为单位的安全电量。安全电量的意义是为了满足配电柜所带的所有负载即用电设备能够正常工作持续安全工作时间相当的时长，与各电池接口连接的蓄电池单元所需具备的剩余电量。

针对步骤S2检测出来的剩余电量之和进行考察，即比较步骤S2检测出来的剩余电量之和与步骤S4中计算得到的安全电流的大小关系。在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，执行步骤S5，否则执行步骤S6。

步骤S5的具体执行顺序可以是：①计算检测到的各所述剩余电量之和与安全电量之间的差值；②进行模拟运算，遍历各种电池接口的位置分布组合，所遍历的组合中各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布，例如图5和图6中，标有阴影的五角星表示电池接口在母线上的位置分布拓扑图形，标有阴影的五角星在母线(圆周)上等距离分布，因此图5和图6都可能是遍历的电池接口的位置分布组合；③进行模拟运算，检验所遍历出的电池接口的位置分布组合，例如图5和图6所示的电池接口的位置分布组合，如果标有阴影的五角星代表的电池接口均连接上相应的蓄电池单元，而未标有阴影的五角星代表的电池接口均不连接蓄电池单元，是否满足“所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量”这一条件；④选择其中一个满足“所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量”这一条件的电池接口的位置分布组合，以此为目标，对当前的各电池接口与相应蓄电池单元的连接关系进行切换，例如选择图5所示的电池接口的位置分布组合为目标，其切换目标为，使得标有阴影的五角星代表的电池接口均连接上相应的蓄电池单元，而未标有阴影的五角星代表的电池接口均不连接蓄电池单元。

步骤S6的具体执行顺序可以是：①计算检测到的各所述剩余电量之和与安全电量之间的差值；②进行模拟运算，遍历各种电池接口的位置分布组合，所遍历的组合中各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布，例如图5和图6中，标有阴影的五角星表示电池接口在母线上的位置分布拓扑图形，标有阴影的五角星在母线(圆周)上等距离分布，因此图5和图6都可能是遍历的电池接口的位置分布组合；③进行模拟运算，检验所遍历出的电池接口的位置分布组合，例如图5和图6所示的电池接口的位置分布组合，如果标有阴影的五角星代表的电池接口均连接上相应的蓄电池单元，而未标有阴影的五角星代表的电池接口均不连接蓄电池单元，是否满足“剩余电量之和与安全电量之间的差值不小于预设的阈值(例如10kWh)”这一条件；④选择其中一个满足“所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量”这一条件的电池接口的位置分布组合，以此为目标，对当前的各电池接口与相应蓄电池单元的连接关系进行切换，例如选择图5所示的电池接口的位置分布组合为目标，其切换目标为，使得标有阴影的五角星代表的电池接口均连接上相应的蓄电池单元，而未标有阴影的五角星代表的电池接口均不连接蓄电池单元。

针对负载和剩余电量的检测，以及将蓄电池单元连接到相应的电池接口的过程是动态进行的，因此，在编写用于执行步骤S1-S6的计算机程序时，步骤S1-S6对应的程序代码应该作为一个循环体，从而使得步骤S1-S6被不断地循环执行。

通过执行步骤S1-S6，可以使得向负载提供电力的蓄电池单元的数量始终保持在合适的范围。其中，执行步骤S5可以使得连接到母线的蓄电池单元所提供的剩余容量能够支持所有用电设备的持续用电时间不少于预设的安全工作时间，执行步骤S5可以在支持所有用电设备的持续用电时间不少于预设的安全工作时间的基础上，尽可能地减少连接到母线的蓄电池单元的数量，避免过多的蓄电池单元处于放电状态，减少蓄电池单元的实际放电时间，从而增加蓄电池单元的使用寿命。同时，执行步骤S1-S6可以使得连接蓄电池单元的电池接口在母线上等距离分布，可以对具有闭环拓扑结构的母线进行均匀的供电，从而提高供电系统的稳定性。

所述存储介质可以是电力管理单元所使用的计算设备中安装的存储器件，也可以是独立的光盘、移动硬盘或者网盘等存储空间。通过读取所述存储介质中存储的指令供处理运行，可以执行实施例2和实施例3中所述的控制方法，从而实现实施例2和实施例3中所述的有益效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (8)

1.一种分布式船舶用供电系统，其特征在于，包括多个配电柜、若干个蓄电池单元和一个电力管理单元；

各所述配电柜内分别设有母线，各所述配电柜分别设有第一母线接口和第二母线接口，使各所述配电柜内的母线的两端分别通过第一母线接口和第二母线接口引出所述配电柜外；

各所述配电柜分别设有若干个供电接口，各所述供电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接；

至少一个所述配电柜设有若干个电池接口，各所述电池接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各所述电池接口分别与所述蓄电池单元连接；

至少一个所述配电柜设有受电接口，各所述受电接口与所在配电柜内的母线之间通过引线连接，各所述受电接口分别用于连接到外部电源并接受外部电源供电；

各所述配电柜之间分别通过第一母线接口和第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成串接；

所述电力管理单元用于对各所述配电柜的负载和各所述蓄电池单元的蓄能状态进行检测，根据测得的所述负载和蓄能状态，对各所述蓄电池单元与相应所述电池接口之间的连接状态进行切换；

所述电力管理单元的控制方法包括以下步骤：

检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

读取预设的安全工作时间；

根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量。

2.根据权利要求1所述的分布式船舶用供电系统，其特征在于，形成串接的各所述配电柜中，第一个所述配电柜的第一母线接口与最后一个所述配电柜的第二母线接口连接，使得各所述配电柜内的母线形成环接。

3.根据权利要求2所述的分布式船舶用供电系统，其特征在于，相邻的若干个电池接口形成的电池接口组合在环接的所述母线上离散分布。

4.根据权利要求3所述的分布式船舶用供电系统，其特征在于，各所述电池接口在环接的所述母线上离散分布。

5.根据权利要求1所述的分布式船舶用供电系统，其特征在于：

各所述电池接口与所连接的蓄电池单元之间还串接有充放电电流限制单元；

至少一个所述配电柜内的母线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述供电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述电池接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

至少一个所述受电接口与所在配电柜内的母线之间的引线上串接有可控的通断开关；

所述可控的通断开关为过流断路器。

6.权利要求1-5任一项所述分布式船舶用供电系统使用的所述电力管理单元的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测各所述配电柜中所设母线的电流，从而计算出各所述配电柜的负载；

检测与电池接口连接的各所述蓄电池单元的蓄能状态；所述蓄能状态包括剩余电量；

读取预设的安全工作时间；

根据所述安全工作时间以及所有所述配电柜的负载总和，计算安全电量；

在检测到的各所述剩余电量之和小于所述安全电量的情况下，将部分或全部未与电池接口连接的蓄电池单元与相应的电池接口连接，直至所有与电池接口连接的各所述蓄电池单元的剩余电量之和不小于所述安全电量，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在检测到的各所述剩余电量之和大于所述安全电量的情况下，还包括以下步骤：

对于与电池接口连接的各所述蓄电池单元，按照剩余电量由低到高的顺序逐个地解除与相应电池接口的连接，直至各所述剩余电量之和相对于所述安全电量的冗余度不大于预设的阈值，且与相应蓄电池单元连接的各所述电池接口在环接的所述母线上等间距均匀分布。

8.存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求6或7所述方法。

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