CN114123168A - 一种船用岸电箱控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种船用岸电箱控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种船用岸电箱控制系统及其控制方法，该系统包括智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、系统控制单元、人机接口单元和通信单元，利用智能移动电缆卷筒单元中机械臂自动插拔的方式实现了电缆的可靠连接，解决了滑环式电缆卷筒接触不可靠的问题；实现了船电和岸电切换过程中“断电切换”和“短时并联切换”两种船电岸电切换模式的融合。本发明所提供的技术方案，可提高岸电设备自动化和信息化程度，减少运行人员过度的参与看护、可通过智能终端设备远程自动操作设备，自动记录运行数据提高运行过程中的数据完整性，节省岸电运行人员体力，提高岸电运行效率。

Description

一种船用岸电箱控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及岸电供电技术领域，尤其涉及一种船用岸电箱控制系统及其控制方法。
背景技术
随着人们对健康的生态环境意识进一步重视，需要进一步提高船舶靠港岸电使用率，也就对船用岸电箱的可靠性和智能化提出了比较高的要求。无论在船用岸电应用设备的应用领域中，还是在港口岸电应用的设备领域中，均对岸电应用过程的自动化、保护手段的标准化及精细化、运行数据的完整性和运行全程的信息化都提出了更高的要求。由于传统的岸电设备自动化程度低，需要运行人员深度的参与看护、手动操作、具有较高专业技能及经验要求，这会造成港口岸电人员体力的巨大消耗、岸电运行效率的低下、运行方法简陋、运行手段粗糙，进而增大岸电运行事故的风险。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种船用岸电箱控制系统及其控制方法，提高了岸电设备发自动化和信息化程度，减少运行人员过度的参与看护、可远程自动操作设备，自动记录运行数据提高运行过程中的数据完整性，节省岸电运行人员体力，提高岸电运行效率。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种船用岸电箱控制系统，包括智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、系统控制单元、人机接口单元和通信单元；其中，
所述智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、人机接口单元和通信单元均与系统控制单元连接；
所述系统控制单元通过人机接口单元经过通信单元与云端上位机连接。
进一步的，所述智能移动电缆卷筒单元包括图像识别摄像头、电缆卷筒、卷筒驱动电机、移动转轮、转轮驱动电机、自动插拔端子机械臂和岸电电缆；
其中，
所述岸电电缆一端连接自动插拔端子机械臂另一端连接岸电标准插头。
进一步的，所述电缆卷筒在转动收放电缆过程中，自动插拔端子机械臂将岸电标准插头从电缆卷筒的侧方插座中拔出；
所述电缆卷筒在转动结束并且释放岸电电缆达到预定长度后，自动插拔端子机械臂在旋转范围内侦测插座位置并进行自动插拔端子的操作。
进一步的，所述岸电船电自动切换单元包括断电切换闭锁器和短时并联同步器；
所述断电切换闭锁器和短时并联同步器用于根据所选择的岸电船电切换模式进行切换操作。
进一步的，所述自动相序转换单元包括AC相交换单相接触器；
所述自动相序转换单元接收岸电侧的相序状态，当所述相序状态与船电相序状态不一致时，通过所述AC相交换单相接触器进行自动相序转换。
进一步的，所述绝缘检测单元包括系统绝缘检测部、输入端电缆检测部和输出端电缆检测部；
所述系统绝缘检测部、输入端电缆检测部和输出端电缆检测部联合实现对地绝缘电阻值阻值和系统接地点定位。
根据本发明的另一个方面，提供了一种如本发明第一个方面所述的船用岸电箱控制系统的控制方法，包括：
S1、通过人机接口单元设定相序保护、电压保护、电流保护、绝缘保护定值和岸电船电切换模式以及电缆收放信息；
S2、操作所述智能移动电缆卷筒单元，以根据所述电缆收放信息控制电缆收放连接岸电桩；
S3、启动所述绝缘检测单元并检测系统绝缘性能；
S4、电缆连接正常且系统无故障时，岸电船电自动切换单元根据所设定的岸电船电切换模式控制船电退出，启动岸电送电；
S5、在岸电投入过程中电量测量与保护单元对电参数进行实时采集，并同时实施故障保护。
进一步的，所述岸电船电自动切换单元根据所设定的岸电船电切换模式控制船电退出，包括：
当所述岸电船电切换模式为断电方式时，控制所述断电切换闭锁器进行切换；
当所述岸电船电切换模式为短时并联方式时，控制所述短时并联同步器进行切换。
进一步的，还包括：
当出现故障时，系统控制单元终止岸电供电并报警和记录故障类型及故障时间；
当故障排除时，重新执行所述步骤S3-S5以恢复岸电供电。
进一步的，还包括：
当结束供电时，控制所述系统自动停止岸电供电，操作所述智能移动电缆卷筒单元进行卷收电缆。
综上所述，本发明提供了一种船用岸电箱控制系统及其控制方法，该系统包括智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、系统控制单元、人机接口单元和通信单元，并提供了与之相对应的控制方法，利用智能移动电缆卷筒单元中机械臂自动插拔的方式实现了电缆的可靠连接，解决了滑环式电缆卷筒接触不可靠的问题；实现了船电和岸电切换过程中“断电切换”和“短时并联切换”两种船电岸电切换模式的融合，实现了系统绝缘性能下降时的故障点自动定位功能。本发明所提供的技术方案，可提高岸电设备自动化和信息化程度，减少运行人员过度的参与看护、可通过智能终端设备远程自动操作设备，自动记录运行数据提高运行过程中的数据完整性，节省岸电运行人员体力，提高岸电运行效率。
附图说明
图1是本发明船用岸电箱控制系统的构成框图；
图2是智能移动电缆卷筒单元的构成框图；
图3是岸电船电自动切换单元的构成框图；
图4是自动相序转换单元的构成框图；
图5是绝缘检测单元的构成框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种船用岸电箱控制系统，该控制系统的构成框图如图1所示，该系统包括智能移动电缆卷筒单元(8)、绝缘检测单元(3)、自动相序转换单元(6)、电量测量与保护单元(5)、岸电船电自动切换单元(7)、系统控制单元(4)、人机接口单元(2)和通信单元(1)；其中，所述智能移动电缆卷筒单元(8)、绝缘检测单元(3)、自动相序转换单元(6)、电量测量与保护单元(5)、岸电船电自动切换单元(7)、人机接口单元(2)和通信单元(1)均与系统控制单元(4)、连接；所述系统控制单元(4)、通过人机接口单元(2)经过通信单元(1)与云端上位机或者智能手机等智能终端设备相互连接。本发明实施例通过以上各单元的设置，可对船用岸电箱的绝缘性能、三相电量(电压、电流、频率、功率及电度)及相序进行实时检测；通过智能终端设备控制智能移动电缆卷筒单元(8)便捷连接岸电桩；通过自动相序转换单元(6)确保岸电相序与船电相序保持一致；通过人机接口单元(2)可设置过压、欠压、缺相、过流、绝缘降低保护阈值，并且将各项数据传输至云端，避免了人工操作，手动记录数据的繁琐。
图2中示出了智能移动电缆卷筒单元(8)的构成框图，如图2所示，所述智能移动电缆卷筒单元(8)包括图像识别摄像头(81)、电缆卷筒(82)、卷筒驱动电机(86)、移动转轮(83)、转轮驱动电机(87)、自动插拔端子机械臂(84)和岸电电缆(85)；其中，所述岸电电缆(85)的一端连接自动插拔端子机械臂(84)，另一端连接岸电标准插头(88)。所述电缆卷筒(82)在转动收放岸电电缆(85)的过程中，自动插拔端子机械臂(84)可以将岸电标准插头(88)从电缆卷筒(82)的侧方插座中拔出；所述电缆卷筒(82)在转动结束并且释放岸电电缆(85)达到预定长度后，自动插拔端子机械臂(84)在旋转范围(例如为[-180°，180°])内侦测插座位置并进行自动插拔端子的操作。可通过智能终端设备操作电缆卷筒进行电缆收放、整体移动、自动插拔端子等操作。
图3中示出了岸电船电自动切换单元(7)的构成框图，所述岸电船电自动切换单元(7)包括断电切换闭锁器(71)和短时并联同步器(72)；所述断电切换闭锁器(71)和短时并联同步器(72)用于根据所选择的岸电船电切换模式进行切换操作。当岸电船电切换模式为“断电方式”切换电源时，系统控制单元(4)控制断电切换闭锁器(71)投入工作，当岸电船电切换模式为“短时并联方式”切换电源时，断电切换闭锁器(71)退出工作，并投入短时并联同步器(72)，短时并联同步器(72)通过调节船电侧的发电机的相角、频率、幅值使其与岸电电源进行同步，系统控制单元(4)将在设定的参数内先投入岸电电源，然后控制船电电源退出，实现在电源切换过程中的不间断供电。
图4中示出了自动相序转换单元(6)的构成框图，所述自动相序转换单元(6)包括AC相交换单相接触器(61)；所述自动相序转换单元(6)接收岸电侧的相序状态，当所述相序状态与船电相序状态不一致时，通过所述AC相交换单相接触器(61)进行自动相序转换。该自动相序转换单元(6)首先通过电量测量与保护单元(5)实时电压采样数据，通过系统控制单元(4)对三相电压采样数据进行相位计算，得到岸电侧的相序状态，自动相序转换单元(6)将该相序状态与其内部保存的设定相序进行比较，如果与船电相序不一致，通过控制AC相交换单相接触器(61)进行自动相序转换。
图5中示出了绝缘检测单元(3)的构成框图，所述绝缘检测单元(3)包括系统绝缘检测部(31)、输入端电缆检测部(32)和输出端电缆检测部(33)；所述系统绝缘检测部(31)、输入端电缆检测部(32)和输出端电缆检测部(33)联合实现对地绝缘电阻值阻值和系统接地点定位。
在系统的整个运行过程中各项数据实时传输至终端，同时终端也可以远程调整运行参数，避免了运行人员人工操作，手动记录数据的繁琐，解决了传统岸电设备自动化程度低、需要人员过度的参与看护、人工操作导致运行人员精力的巨大浪费、工作效率低下的技术问题。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种如本发明第一个实施例所提供的船用岸电箱控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1、通过人机对话单元(2)设定相序保护、电压保护、电流保护、绝缘保护定值和船电岸电切换模式以及智能移动电缆卷筒信息。
S2、通过智能终端操作智能移动电缆卷筒单元(8)，以控制电缆收放连接岸电桩，电缆卷筒机械臂将船电插头自动插入卷筒侧方的插座内；
S3、绝缘检测单元(3)启动并检测系统绝缘性能，系统控制单元(4)检测电缆连接确认连接正常及系统无故障；船电岸电切换单元(7)根据设定的船电岸电切换模式进行控制船电退出，控制岸电桩启动送电，自动相序转换单元(6)根据设定的相序进行控制船用岸电箱中的电源输入相序排列。当船电岸电切换模式为“断电方式”切换电源时，系统控制单元(4)控制断电切换闭锁器(71)投入工作，在硬件上杜绝出现船电和岸电并联的情况出现，系统控制单元(4)将在设定的参数内控制船电电源退出并投入岸电电源。当船电岸电切换模式为“短时并联方式”切换电源时，断电切换闭锁器(71)退出工作，并投入短时并联同步器(72)，短时并联同步器(72)通过调节船电侧的发电机的相角、频率、幅值使其与岸电电源进行同步，系统控制单元(4)将在设定的参数内先投入岸电电源，然后控制船电电源退出，实现在电源切换过程中的不间断供电；
S4、在岸电投入过程中，电量测量与保护单元(5)实时进行电压、电流、频率、功率、电能等参数采集同时进行过压、欠压、过流、绝缘降低等保护；
S5、当出现故障时，系统控制单元(4)终止岸电供电，人机对话单元(2)并发出声、光报警，并记录故障类型和故障时间，通信单元(1)经过智能终端设备通知运行人工排除故障，系统恢复正常后，通过人机对话单元(2)的触摸屏上的“一键恢复供电”按键自动重复步骤S3～S5，进行恢复岸电供电。供电过程中的电量和状态信息通过通信单元(1)实时传输至终端和云端。
S6、当结束供电时，操作人机单元(2)触摸屏上的“一键停机”按键后，系统后自动停止岸电供电，之后运行人员仅需通过智能终端设备操作智能移动电缆卷筒单元(8)进行卷收电缆的工作。
综上所述，本发明提供了一种船用岸电箱控制系统及其控制方法，该系统包括智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、系统控制单元、人机接口单元和通信单元，并提供了与之相对应的控制方法，利用智能移动电缆卷筒单元中机械臂自动插拔的方式实现了电缆的可靠连接，解决了滑环式电缆卷筒接触不可靠的问题；实现了船电和岸电切换过程中“断电切换”和“短时并联切换”两种船电岸电切换模式的融合，实现了系统绝缘性能下降时的故障点自动定位功能。本发明所提供的技术方案，可提高岸电设备自动化和信息化程度，减少运行人员过度的参与看护、可通过智能终端设备远程自动操作设备，自动记录运行数据提高运行过程中的数据完整性，节省岸电运行人员体力，提高岸电运行效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种船用岸电箱控制系统，其特征在于，包括智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、系统控制单元、人机接口单元和通信单元；其中，
所述智能移动电缆卷筒单元、绝缘检测单元、自动相序转换单元、电量测量与保护单元、岸电船电自动切换单元、人机接口单元和通信单元均与系统控制单元连接；
所述系统控制单元通过人机接口单元，经过通信单元与云端上位机连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能移动电缆卷筒单元包括图像识别摄像头、电缆卷筒、卷筒驱动电机、移动转轮、转轮驱动电机、自动插拔端子机械臂和岸电电缆；其中，
所述岸电电缆一端连接自动插拔端子机械臂，另一端连接岸电标准插头。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电缆卷筒在转动收放电缆过程中，自动插拔端子机械臂将岸电标准插头从电缆卷筒的侧方插座中拔出；
所述电缆卷筒在转动结束并且释放岸电电缆达到预定长度后，自动插拔端子机械臂在旋转范围内侦测插座位置并进行自动插拔端子的操作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述岸电船电自动切换单元包括断电切换闭锁器和短时并联同步器；
所述断电切换闭锁器和短时并联同步器用于根据所选择的岸电船电切换模式进行切换操作。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述自动相序转换单元包括AC相交换单相接触器；
所述自动相序转换单元接收岸电侧的相序状态，当所述相序状态与船电相序状态不一致时，通过所述AC相交换单相接触器进行自动相序转换。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述绝缘检测单元包括系统绝缘检测部、输入端电缆检测部和输出端电缆检测部；
所述系统绝缘检测部、输入端电缆检测部和输出端电缆检测部联合实现对地绝缘电阻值阻值和系统接地点定位。
7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的船用岸电箱控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
S1、通过人机接口单元设定相序保护、电压保护、电流保护、绝缘保护定值和岸电船电切换模式以及电缆收放信息；
S2、操作所述智能移动电缆卷筒单元，以根据所述电缆收放信息控制电缆收放连接岸电桩；
S3、启动所述绝缘检测单元并检测系统绝缘性能；
S4、电缆连接正常且系统无故障时，岸电船电自动切换单元根据所设定的岸电船电切换模式控制船电退出，启动岸电送电；
S5、在岸电投入过程中电量测量与保护单元对电参数进行实时采集，并同时实施故障保护。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述岸电船电自动切换单元根据所设定的岸电船电切换模式控制船电退出，包括：
当所述岸电船电切换模式为断电方式时，控制所述断电切换闭锁器进行切换；
当所述岸电船电切换模式为短时并联方式时，控制所述短时并联同步器进行切换。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
当出现故障时，系统控制单元终止岸电供电并报警和记录故障类型及故障时间；
当故障排除时，重新执行所述步骤S3-S5以恢复岸电供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
当结束供电时，控制所述系统自动停止岸电供电，操作所述智能移动电缆卷筒单元进行卷收电缆。
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