CN114578722B - 船舶电力安全控制系统及其运作方法 - Google Patents

船舶电力安全控制系统及其运作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114578722B
CN114578722B CN202110649709.4A CN202110649709A CN114578722B CN 114578722 B CN114578722 B CN 114578722B CN 202110649709 A CN202110649709 A CN 202110649709A CN 114578722 B CN114578722 B CN 114578722B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
safety control
abnormal
control system
ship
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110649709.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114578722A (zh
Inventor
陈炳宪
高涵钧
林鸿熙
林育纬
林忠敬
陈圣桦
许孝友
郑威军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ship and Ocean Industries R&D Center
Original Assignee
Ship and Ocean Industries R&D Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ship and Ocean Industries R&D Center filed Critical Ship and Ocean Industries R&D Center
Publication of CN114578722A publication Critical patent/CN114578722A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114578722B publication Critical patent/CN114578722B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/30—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for diagnosing, testing or predicting the integrity or performance of vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B79/00—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation
    • B63B79/40—Monitoring properties or operating parameters of vessels in operation for controlling the operation of vessels, e.g. monitoring their speed, routing or maintenance schedules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0092—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the data processing means, e.g. expert systems, neural networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/046—Signalling the blowing of a fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/008—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for protective arrangements according to this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B2035/006—Unmanned surface vessels, e.g. remotely controlled
    • B63B2035/007—Unmanned surface vessels, e.g. remotely controlled autonomously operating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种船舶电力安全控制系统及其运作方法，船舶电力安全控制系统包含：负载电源管理模块、实时监控仿真模块以及整合运算模块。本发明可以协助自主航行船舶在航行中若发生任一装备故障或异常时，一旦异常发生，负载电源管理模块会下达命令来控制直流链由闭路转为开路来保护其他装备，经判断船上装备异常是否排除后，电源管理系统以智能化方式进行自动程序复归，直流链可由开路转为闭路，继续投入电源给船上装备使用。

Description

船舶电力安全控制系统及其运作方法
技术领域
本发明是关于一种船舶电力安全控制系统及其运作方法，尤指可应用于纯电动船舶、复合动力船舶及自主航行船舶之船舶电力安全控制系统及其运作方法，可透过负载电源管理模块进行船上装备的运作状况进行监控，一旦船上装备发生故障或异常时，负载电源管理模块可以直接将直流链由闭路转为开路来保护其他装备，有别于一般有船员船舶需要透过船员手动方式去处理及重置。
背景技术
随着与时俱进的科技演变，船舶运航多角化经营，而若能减少船员设置，必能减少人事成本支出，以提高营运效率。另外，随着无人船舶的应用逐步扩大，对于无人船的可靠性、安全性与稳定性更加重视。
以往无人船舶于航行中发生装备故障或异常时，无法像有船员驾驶的船舶一样，可轻易透过船员去排除或重置动力系统。无人船若于执行任务当中出现断电等无法供电的情况，会产生回收无人船的问题，故降低无人驾驶船舶发生供电异常发生机率，能提高船舶营运效率，因此如何能有效率的于船舶运行中使用电力来源并减少出错率始终为不容忽视的议题。
传统无人船上的电力系统多以继电器来控制电源开关，然该传统继电器的效率仍不敷使用，如何降低异常设备影响到其他正常设备而产生损害的风险乃目前即待解决的问题。
发明内容
有鉴于先前技术的所面临的问题，本发明提供一种船舶电力安全控制系统，包含：负载电源管理模块、实时监控仿真模块以及整合运算模块。
其中，该负载电源管理模块又包含故障保护模块以及复归模块。更进一步来说，该负载电源管理模块更包含至少一总线；至少一断路单元，连接于该至少一总线及该故障保护模块；至少一电源转换单元，连接于该至少一断路单元及该复归模块；至少一动力模块，连接于该断路单元；至少一能量供给单元，连接于该断路单元；以及至少一电池，连接于该能量供给单元。
除此之外，本发明更提出一种船舶电力安全控制系统的运作方法，包含以下步骤：(A)提出一种船舶电力安全控制系统；(B)当该船舶电力安全控制系统启动时，一负载电源管理模块发送一启动讯号至一实时监控仿真模块以进行一监控模拟；(C)该监控模拟实时传送到一整合运算模块中的一系统状态侦测模块，进行一系统状态侦测；(D)当该系统状态侦测判断为一正常状态模式，续行步骤(B)至步骤(D)，若判断为一异常模式，续行步骤(E)；(E)启动该负载电源管理模块中的一故障保护模块下达一断离指令，并于一断离时间内隔离该实时监控仿真模块所判断的至少一故障设备且随后隔离其余设备以进行一损害检查；(F)根据该损害检查，启动该负载电源管理模块中的一复归模块进行一异常排除，并重复步骤(D)至步骤(E)直至该系统状态侦测判断为该正常状态模式；以及(G)该系统状态侦测模块进行该系统状态侦测，当判断为该正常状态模式，续行步骤(H)，若判断为该异常模式，续行步骤(E)至步骤(G)循环直至该系统状态侦测为该正常状态模式；以及(H)该复归模块于一复归时间内执行一系统自动复归并返回步骤(B)。
以上对本发明的简述，目的在于对本发明之数种面向和技术特征作一基本说明。发明简述并非对本发明的详细表述，因此其目的不在特别列举本发明的关键性或重要组件，也不是用来界定本发明的范围，仅为以简明的方式呈现本发明的数种概念而已。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统示意图。
图2为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统的运作方法流程图。
图3为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统的电力架构及动力结构图。
图4为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统的断路单元电路结构图。
附图标记：
1船舶电力安全控制系统
20动力模块
21驱动单元
22马达单元
200负载电源管理模块
201总线
202断路单元
2021断路器
2022保险丝
203电源转换单元
204电池
205旅馆性负载
206能量供给单元
207中低压负载
208电容
209漏电保护器
2100故障保护模块
2200复归模块
2210异常排除模块
2220系统自动复归模块
300实时监控仿真模块
500整合运算模块
520系统状态侦测模块
(A)-(H)步骤
具体实施方式
为能了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，兹进一步以如图式所示的较佳实施例，详细说明如后：
请同时参照图1及图3，图1为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统1示意图；图3为本发明较佳实施例船舶电力安全控制系统的电力架构及动力结构图。如图1所示，本实施例提出之船舶电力安全控制系统1，包含三大系统架构：一负载电源管理模块200、一实时监控仿真模块300以及一整合运算模块500。
首先，请参照图1，本发明之负载电源管理模块200连接于该整合运算模块500。于本实施例中，请进一步参照图3，实施该负载电源管理模块200须由至少一总线201、至少一断路单元202、至少一电源转换单元203、至少一动力模块20、至少一能量供给单元206以及至少一电池204。其中，该总线201可以是直流链或交流链，本发明并不加以限制。其中，该至少一断路单元202分别连接于该总线201，并且与故障保护模块2100连接(图未示)。至于该至少一电源转换单元203选择性地连接于该至少一断路单元202，端看终端设备是否有需要交直流电源转换需求亦或变压、驱动功能而定。且该至少一电源转换单元203更与图1中的复归模块2200连接(图未示)。
在本实施例中，该至少一电源转换单元203可以是换流器(Converter)、整流器(Rectifier)或变流器(或逆变器，Inverter)。其中，该至少一动力模块20亦连接于该断路单元202。该动力模块20更包含驱动单元21与马达单元22。该驱动单元21连接于断路单元202，马达单元22又连接于该驱动单元21。该驱动单元21可以是推进器(Propulsiondriver)，或是任何驱动船舶运行的设备，本发明不加以限制。其中，该至少一能量供给单元206连接于该断路单元202。该能量供给单元206可以是发电机、再生能源产生器，或是任何可以产生能量的设备。其中，该至少一电池204连接于该能量供给单元206，在本实施例中可为独立或互相并联的锂电池，且本发明不在此限。而为了预防系统故障或异常时以备不时之需，负载电源管理模块更设置至少一备用电源(图未示)。
请继续参照图3，负载电源管理模块200中设有一旅馆性负载205，即俗称的酬载(Hotel Load)。并且，旅馆性负载205藉由其中一断路单元202与该总线201相连。除此之外，负载电源管理模块200中更设有至少一中低压负载207，藉由其中一断路单元202与该总线201相连。在一些实施利中，该负载电源管理模块200中更设有至少一漏电保护器209，使该中低压负载207在复归程序中作漏电保护检测。该总线上更可设置一电容208，用于实施高电压负载预充电程序的缓冲(详细实施方法将于后方说明)。
请参照图4，该至少一个断路单元202连接于总线201且另一端连接于各种负载(图4中为其中一实施例，连接于该中低压负载207)，在本实施例中，该断路单元202更包含保险丝2022、断路器2021或其组合，且该断路单元202可达到的断路时间为250微秒(μs)至170毫秒(ms)。其中，该断路器2021在本实施例中可以视情况设置成单向绝缘闸双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)或双向绝缘闸双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)，本发明并不加以限制。
请继续参照图1，其中，在本实施例的船舶电力安全控制系统1，负载电源管理模块200又包含故障保护模块2100以及复归模块2200，主要对电力系统进行控制。当整合运算模块500判断该船舶电力安全控制系统1处于异常模式，启动该故障保护模块2100进行第一断离，即先行将故障设备作隔离于总线。另外，该故障保护模块2100于隔离该故障设备后随即隔离其余设备以进行暂时断电并同时进行损害检查。
又，该复归模块2200更包含异常排除模块2210以及系统自动复归模块2220。该异常排除模块2210于前述损害检查后，针对损害检查结果进行异常排除，该异常排除主要对异常设备进行故障排除，若排除不成则将该异常设备进行隔离排除于总线，以确保系统设备都为正常状态下执行后续系统自动复归程序。具体而言，异常排除为使该船舶电力安全控制系统1重新启动并缓慢回到原本工作电压。接着，确认该船舶电力安全控制系统1为正常状态后，系统自动复归模块2220执行系统自动复归程序。
于执行该船舶电力安全控制系统1的系统自动复归程序时，对于高压电源、中低压电源分别有特殊的复归程序，分别由系统自动复归模块2220更包含的高压电源复归单元以及中低压电源复归单元来执行，详细的特殊复归程序于后详述之。该高压电源复归单元用于复归直流电压在330V的高压系统，例如：动力推进系统；该中低压电源复归单元用于复归中压系统以及低压系统。其中，该中压系统包含使用直流电压24V至交流电压110V，例如：交流逆变器；该低压系统包含使用直流电压330V至直流电压24V，例如：船艏推进器转换器、旅馆性负载转换器等。又，该中低压电源复归单元须与负载电源管理模块200中的至少一个漏电保护器联合使用，以完成中低压电源的复归程序。且，该高压电源以及中低压电源的复归程序皆须完成，电力才会重新与总线进行连接。若其中一项程序未完成，则须重新进行异常诊断与排除之程序。
在本实施例的船舶电力安全控制系统1中，请参照图1，更设置实时监控仿真模块300，连接于该整合运算模块500。当启动本实施例中的船舶电力安全控制系统1时，电源管理系统发送启动讯号至该实时监控仿真模块300，该实时监控仿真模块300随即进行系统仿真，以实时监控各设备的状态信息，如动力模块20本身或是其他设备之运行状态等。由该整合运算模块500中更设置的系统状态侦测模块520判断并产生正常状态模式、自愿异常模式或非自愿异常模式。
当船舶电力安全控制系统1发生异常时，判断为自愿异常模式或非自愿异常模式，促使电源管理系统下达断离电力指令，并同时停止该监控仿真模块执行该监控仿真。待异常与故障皆排除后，负载电源管理模块200随即执行系统自动复归程序，重新启动船舶电力安全控制系统1并促使该监控仿真模块执行监控仿真，恢复系统正常运行。
请同时参考图2，其为本发明较佳实施例之船舶电力安全控制系统1的运作方法流程图。如图2所示，船舶电力安全控制系统1的运作方法包含以下步骤：(A)提供一种如前述所述之船舶电力安全控制系统1；(B)当该船舶电力安全控制系统1启动时，一负载电源管理模块200发送一启动讯号至一实时监控仿真模块300以进行一监控模拟；(C)该监控模拟实时传送到一整合运算模块500中的一系统状态侦测模块520，进行一系统状态侦测；(D)当该系统状态侦测判断为一正常状态模式，续行步骤(B)至步骤(D)，若判断为一异常模式，续行步骤(E)；(E)启动该负载电源管理模块200中的一故障保护模块2100下达一第一断离指令，于一断离时间内对该实时监控仿真模块300所判断的至少一故障设备以及随后其余设备皆进行一第一断离，并对其余设备进行一损害检查；(F)根据该损害检查，启动该负载电源管理模块200中的一复归模块2200进行一异常排除；(G)该系统状态侦测模块520进行该系统状态侦测，当判断为该正常状态模式，续行步骤(H)，若判断为该异常模式，续行步骤(E)至步骤(G)循环直至该系统状态侦测为该正常状态模式；以及(H)该复归模块2200于一复归时间内执行一系统自动复归并返回步骤(B)。
进一步而言，船舶电力安全控制系统1在运行中，主要使用电源管理系统对电力系统进行控制系统启动、运行以及停止操作。首先于步骤(A)中提供一种如前述负载电源管理模块200与实时监控仿真模块300相整合的船舶电力安全控制系统1，在系统启动前，由备用电源供给电能使该船舶电力安全控制系统1处于待机状态。接着，于本实施例中的步骤(B)系统启动时，电池可选用磷酸锂铁电池作为电能导入直流链中(DC-BUS)，提供电能于直流链上的各项设备，如左右俥马达、直流稳压器降压并供给旅馆型负载、左与右船艏推进器等。
同时，该负载电源管理模块200发送启动讯号至该实时监控仿真模块300，该实时监控仿真模块300接受指令后，开始对系统中各设备进行监控模拟。使用者可经由该监控模拟结果得知各设备的运行状态，如左右俥推进系统、左右侧旅馆性负载转换器以及左右侧船艏推进器转换器的实时状态可透过设定的6个装置故障数字讯号，进行装备异常监控，并且以1与0进行判断(系统正常运作各脚位电位皆为1，若为0则为设备异常)，或是监控得到左右俥马达速度、各直流稳压器输出电压等相关数据。另外，运行状态中的左右俥马达更可对备用电源进行充电。
在本实施例的步骤(C)中，步骤(B)的监控模拟结果实时传送至整合运算模块500，并结合负载电源管理模块200传来的电力使用状态，于其中的系统状态侦测模块520执行系统状态侦测，可依照对应脚位电位判断何种装备发生异常，当装备为在正常运行状态下，若触发任一装备异常仿真讯号，进行故障判断，确认是否为噪声讯号，若该装备的数字脚位由1转变为0，表示装备发生异常。
进一步地，于步骤(D)中，对系统状态侦测结果进行分类与判断，该系统状态侦测模块520据以产生该船舶电力安全控制系统1处于正常状态模式、自愿异常模式、非自愿异常模式或其组合。若判断为正常状态模式，则返回步骤(B)续行正常运行时的监控模拟以及步骤(C)的实时系统状态侦测，随时掌握船舶电力安全控制系统1的实时状况，直至系统状态侦测模块520判断出一异常状态，才续行步骤(E)。
其中，异常状态又可分为自愿异常模式以及非自愿异常模式，自愿异常模式包含整合运算模块500所规划的6种故障触发情境，如左俥推进系统异常、右俥推进系统异常、左侧旅馆性负载转换器供电异常、右侧旅馆性负载转换器供电异常、左侧船艏推进器转换器供电异常及右侧船艏侧推器供电异常。而非自愿异常模式包含外来因素不可预期所导致的异常，例如：短路、被飞弹击中等非可预期的灾难。
据上所述，在步骤(D)中，若经由该实时监控仿真模块300判断一异常设备并进一步由该系统状态侦测模块520判断该异常模式为该非自愿异常模式，则先行由该负载电源管理模块200下达一第二断离，再续行步骤(E)。
进一步而言，该第二断离可以是启动该异常设备的一断路单元使该异常设备隔离于一总线，或是任何使该异常设备隔离于总线的方式皆包含在本发明的范围里。具体来说，该第二断离可以是异常设备的保险丝融断并隔离于直流电外，融断时间在90微秒(μs)至250微秒(μs)之间。该第二断离的目的在于使不可复归的异常设备排除于自动复归程序的实施设备范围里，方便后续的系统除错与异常排除。
接续，请继续参酌图2的步骤(E)，当系统状态侦测判断为异常模式，启动该负载电源管理模块200中的故障保护模块2100下达第一断离指令，该第一断离为于一断离时间内对该实时监控仿真模块300所判断的至少一故障设备进行隔离于该总线。
具体而言，即启动该至少一故障设备的断路单元来使该故障设备脱离该直流链，随后其余设备亦进行第一断离，即暂时断电其余设备以方便同时进行损害检查；又，该断离时间在本实施例中为250微秒(μs)至170毫秒(ms)之间。于步骤(F)中，对前述故障设备以外的设备进行损害检查后，根据该损害检查结果启动该负载电源管理模块200中的复归模块2200进行异常排除。
其中，该异常排除包含进行故障排除、启动异常设备的该断路单元或其组合。具体而言，当故障无法排除，则将该异常设备进行隔离，即脱离于该直流链。
接续于步骤(F)之异常排除后，请继续参酌图2之本实施例的步骤(G)，该系统状态侦测模块520须再次进行系统状态侦测，确认判断为正常状态模式，即能恢复正常运行的状态时，才接续进行步骤(H)的系统自动复归程序；否则，若判断为异常状态模式时，则必须返回步骤(E)进行故障保护之第一断离与损害检查以及步骤(F)的异常排除，即重复步骤(E)至步骤(G)的循环直至判断出正常状态模式为止，才得以续行步骤(H)，确保该船舶电力安全控制系统1执行系统自动复归程序前各设备都能正常运行。
最后，于步骤(H)中，在该船舶电力安全控制系统1为正常状态模式的情形下，负载电源管理模块200中的系统自动复归模块2220于一复归时间内执行系统自动复归程序。其中，该复归时间为为3秒至27秒之间。于执行完该系统自动复归程序后，才返回步骤(B)重新启动该船舶电力安全控制系统1。
具体而言，该「系统自动复归程序」，定义为在前述执行短暂断电中进行异常设备与故障设备的完全隔离或异常排除并同步进行损害检查确认安全无虞后，重新启动其余可正常运作之设备之程序即称之。其中，该系统自动复归程序更包含高压电源复归程序以及中低压电源复归程序，且此两项复归程序皆必须完成，电力才会重新与直流链连接以重新启动系统，否则得返回步骤(C)至步骤(F)重新进行系统状态侦测与后续的故障排除、损害检查、以及异常排除。
换言之，在本实施例中，针对不同电压的需求进行必要措施。值得注意的是，本实施例之船舶电力安全控制系统1在步骤(H)之系统自动复归程序更包含高压电源复归程序，由以下步骤所实施：(I)一高压电源执行一预充电程序；(J)于一高阻抗预充电回路上的一电机负载电容执行充电；(K)待该电机负载电容之电压与一主电源之电压差较小时，完成该预充电程序；以及(L)投入一总线来供给电力。
举例而言，高压电源须要重新与直流链进行连接时，得先进行预充电程序，让高阻抗的预充电回路先与直流链上的电机负载前端电容208进行充电，主要目的是为了解决电力主回路重新投入直流链时，电容208瞬间短路产生大电流将造成系统损坏的问题。待负载电容208电压与主电源电压差较小时，再行将电源投入直流链供给电力；而于中低压电源复归程序中，则需要经过漏电保护器检测，确认直流链是否有漏电的问题产生，若无问题才投入该中低压电源于总线以供给电源输出。
本发明实施例的效果在于，针对电源自动跳脱的设备，本案为具有微秒等级的开关机构，在本发明较佳实施例为绝缘闸双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)且并不在此限，其优点为高效率且切换速度快。此外，本船舶电力安全控制系统1包含整合运算模块500，有效联合实时监控仿真模块300与负载电源管理模块200，实时监控系统内各设备状态并能随时因应各种异常设备或故障设备采取必要隔离措施，以降低其余设备损害。藉由本发明的系统自动复归程序，能于短暂电源自动跳脱进行异常排除与损害检查后，基于系统安全状态的基础，有效因应设备参数差异进行适当的复归程序。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即依本发明申请专利范围及说明内容所作之简单变化与修饰，皆仍属本发明涵盖之范围内。

Claims (14)

1.一种船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，包含：
(A)提供一船舶电力安全控制系统，该船舶电力安全控制系统包含：
一整合运算模块；
一实时监控仿真模块，连接于该整合运算模块；以及
一负载电源管理模块，连接于该整合运算模块，该负载电源管理模块更包含一故障保护模块以及一复归模块；
其中，该负载电源管理模块更包含：
至少一总线；
至少一断路单元，连接于该至少一总线及该故障保护模块；
至少一电源转换单元，连接于该复归模块及该至少一断路单元；
至少一动力模块，连接于该断路单元；
至少一能量供给单元，连接于该断路单元；以及
至少一电池，连接于该能量供给单元；
(B)当该船舶电力安全控制系统启动时，该负载电源管理模块发送一启动讯号至一该实时监控仿真模块以进行一监控模拟；
(C)该监控仿真实时传送到该整合运算模块中的一系统状态侦测模块，进行一系统状态侦测；
(D)当该系统状态侦测判断为一正常状态模式，续行步骤(B)至步骤(D)，若判断为一异常模式，续行步骤(E)；
(E)启动该负载电源管理模块中的该故障保护模块下达一第一断离指令，于一断离时间内对该实时监控仿真模块所判断的至少一故障设备以及随后其余设备皆进行一第一断离，并同时对其余设备进行一损害检查；
(F)根据该损害检查，启动该负载电源管理模块中的该复归模块进行一异常排除；
(G)该系统状态侦测模块进行该系统状态侦测，当判断为该正常状态模式，续行步骤(H)，若判断为该异常模式，续行步骤(E)至步骤(G)循环直至该系统状态侦测为该正常状态模式；以及
(H)该复归模块于一复归时间内执行一系统自动复归并返回步骤(B)。
2.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，该系统状态侦测模块产生一正常状态模式、一自愿异常模式、一非自愿异常模式或其组合。
3.如权利要求2所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(D)中，若经由该实时监控仿真模块判断一异常设备并进一步由该系统状态侦测模块判断该异常模式为该非自愿异常模式，则先行由该负载电源管理模块下达一第二断离，再续行步骤(E)。
4.如权利要求3所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中该第二断离为启动该异常设备的该断路单元使该异常设备隔离于该至少一总线。
5.如权利要求4所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中，启动该异常设备的该断路单元包含使该异常设备的一保险丝融断。
6.如权利要求4所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中，该断路单元更包含一保险丝、一断路器或其组合。
7.如权利要求6所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中，该断路器为单向绝缘闸双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)或双向绝缘闸双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)。
8.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(E)中，该断离时间为250微秒(μs)至170毫秒(ms)。
9.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(E)中，该第一断离包含启动该至少一故障设备的该断路单元使该至少一故障设备隔离于一总线。
10.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(F)中，该异常排除包含进行一故障排除、启动一异常设备的该断路单元或其组合。
11.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(H)中，该复归时间为3秒至27秒。
12.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中在步骤(H)中，该系统自动复归更包含一高压电源复归程序以及一中低压电源复归程序。
13.如权利要求1所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中该复归模块更包含一异常排除模块以及一系统自动复归模块。
14.如权利要求13所述之船舶电力安全控制系统的运作方法，其特征在于，其中该系统自动复归模块包含一高压电源复归单元以及一中低压电源复归单元。
CN202110649709.4A 2020-12-02 2021-06-10 船舶电力安全控制系统及其运作方法 Active CN114578722B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109142361 2020-12-02
TW109142361A TWI760952B (zh) 2020-12-02 2020-12-02 船舶電力安全控制系統及其運作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114578722A CN114578722A (zh) 2022-06-03
CN114578722B true CN114578722B (zh) 2024-06-04

Family

ID=81752130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110649709.4A Active CN114578722B (zh) 2020-12-02 2021-06-10 船舶电力安全控制系统及其运作方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220169347A1 (zh)
JP (1) JP7221924B2 (zh)
KR (1) KR102498395B1 (zh)
CN (1) CN114578722B (zh)
TW (1) TWI760952B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116002029A (zh) * 2022-12-29 2023-04-25 西安中车永电电气有限公司 一种用于电动船外机的船舶动力系统
CN117368606B (zh) * 2023-10-17 2024-04-12 中国船舶集团有限公司第七〇四研究所 一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160032517A (ko) * 2014-09-16 2016-03-24 현대중공업 주식회사 선박의 부하설비 전력 제어방법 및 그 제어장치
CN107065723A (zh) * 2017-05-09 2017-08-18 武汉理工大学 基于能量流的船舶动力装置状态监控系统及监测方法
CN108803560A (zh) * 2018-05-03 2018-11-13 南京航空航天大学 综合化直流固态功率控制器及故障决策诊断方法
WO2019103175A1 (ko) * 2017-11-22 2019-05-31 주식회사 파나시아 Pms 원격 진단 시스템
CN110504672A (zh) * 2019-09-06 2019-11-26 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶直流综合电力推进系统及系统的保护设计方法
KR20200055969A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 대우조선해양 주식회사 선박의 부하에 따른 전원 공급제어장치 및 그 방법
CN111478307A (zh) * 2020-03-18 2020-07-31 无锡赛思亿电气科技有限公司 船舶直流组网电力系统及其运行和功率优化控制方法
CN111934284A (zh) * 2020-08-04 2020-11-13 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 基于闭环船舶电力系统的保护设计方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060007610A1 (en) 2004-04-02 2006-01-12 Chan David Y Leakage current detector interrupter with reset lockout
CN201928023U (zh) * 2010-12-08 2011-08-10 中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 全电力推进船舶嵌入式电站监控装置
KR20150143902A (ko) * 2014-06-13 2015-12-24 삼성중공업 주식회사 전력 배전 및 제어 시스템
US9696374B2 (en) 2014-12-19 2017-07-04 Hubbell Incorporated GFCI self test software for autonomous monitoring and fail safe power denial
WO2016108183A1 (en) 2014-12-30 2016-07-07 Centro Per Gli Studi Di Tecnica Navale - Cetena S.P.A. Structural monitoring system of the hull of a ship integrated with a navigation decision support system
NO338463B1 (en) * 2015-03-20 2016-08-22 Kongsberg Maritime As Dynamic hybrid control
TWM513842U (zh) * 2015-09-24 2015-12-11 Ship And Ocean Ind R&D Ct 船舶動力系統
TWI609817B (zh) 2016-12-23 2018-01-01 Ship And Ocean Industries R&D Center 多重輸入輸出船上電力能源動態分配控制方法
EP3393029B1 (en) * 2017-04-20 2019-07-03 Danfoss Mobile Electrification Oy A power converter and an electric power system
CN207801574U (zh) * 2017-08-14 2018-08-31 江苏星亚迪环境科技有限公司 一种船舶配电控制系统
KR102115787B1 (ko) * 2018-09-28 2020-06-08 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 직류 선상 전력 시스템
KR20200049351A (ko) * 2018-10-31 2020-05-08 삼성중공업 주식회사 하이브리드 선박
CN210882568U (zh) * 2019-11-21 2020-06-30 上海泷洋船舶科技有限公司 一种新能源船用电力推进系统
EP4320671A1 (en) * 2021-04-09 2024-02-14 Brunswick Corporation Marine battery safety system and method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160032517A (ko) * 2014-09-16 2016-03-24 현대중공업 주식회사 선박의 부하설비 전력 제어방법 및 그 제어장치
CN107065723A (zh) * 2017-05-09 2017-08-18 武汉理工大学 基于能量流的船舶动力装置状态监控系统及监测方法
WO2019103175A1 (ko) * 2017-11-22 2019-05-31 주식회사 파나시아 Pms 원격 진단 시스템
CN108803560A (zh) * 2018-05-03 2018-11-13 南京航空航天大学 综合化直流固态功率控制器及故障决策诊断方法
KR20200055969A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 대우조선해양 주식회사 선박의 부하에 따른 전원 공급제어장치 및 그 방법
CN110504672A (zh) * 2019-09-06 2019-11-26 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶直流综合电力推进系统及系统的保护设计方法
CN111478307A (zh) * 2020-03-18 2020-07-31 无锡赛思亿电气科技有限公司 船舶直流组网电力系统及其运行和功率优化控制方法
CN111934284A (zh) * 2020-08-04 2020-11-13 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 基于闭环船舶电力系统的保护设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7221924B2 (ja) 2023-02-14
JP2022088288A (ja) 2022-06-14
KR20220077839A (ko) 2022-06-09
KR102498395B1 (ko) 2023-02-09
CN114578722A (zh) 2022-06-03
TWI760952B (zh) 2022-04-11
US20220169347A1 (en) 2022-06-02
TW202224304A (zh) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114578722B (zh) 船舶电力安全控制系统及其运作方法
JP5496388B2 (ja) 自動位置保持船の電力システム用の障害保護システム
CN109787212B (zh) 一种船舶直流组网系统失电自动重启的方法
CN109747423B (zh) 一种电动汽车安全关断系统和方法
CN109633247A (zh) 一种过流故障诊断系统、方法及列车
JP2010081703A (ja) 車両用電源制御システム
CN105429127B (zh) 一种电起动配电系统
CN109565275B (zh) 配电系统和方法
CN111934277A (zh) 一种分流调节隔离二极管短路保护控制系统及方法
CN214450872U (zh) 冗余制动系统、自动驾驶系统及车辆
US20200274350A1 (en) Emergency shutdown of an energy supply unit
CN106712276B (zh) 一种互锁式中频电源主副机自动切换电路
CN106019018B (zh) 一种电压骤降穿越实船短路试验方法
CN214001351U (zh) 一种增程式纯电动车辆安全互锁回路信号检测回路
CN114384446A (zh) Dcdc变换模块的硬件故障诊断方法、装置及存储介质
US11777436B2 (en) Method and system for a safety concept for an AC battery
CN114499300B (zh) 一种用于大功率电机起动和功率补偿的电路和控制逻辑
EP4238808A1 (en) A safety circuit for an electrical traction system and a method for controlling the system
CN115755725A (zh) 一种变频回路的抗晃电控制系统及其抗晃电控制方法
CN116827147A (zh) 一种飞机地面电源上电控制系统
JP3899446B2 (ja) 直流連携システム及びその運転方法
CN117081227A (zh) 一种双余度高压直流汇流条功率控制系统及方法
CN114734939A (zh) 一种电动车辆的整车控制逻辑架构
CN114670639A (zh) 一种纯电动汽车主动短路控制架构、控制方法和系统
KR20230102191A (ko) 선박의 발전 제어 방법 및 발전시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant