CN115000950A - 低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源。本发明输入电源由至少两台进线柜与至少两套相同的4MVA的岸电系统连接，每套岸电系统由相同规格的输出配电柜与不同泊位的馈线柜连接，不同泊位的馈线柜分别给相应泊位的船舶供电；同时，每套岸电系统通过相应母联柜将输出母线连接到一起，每套岸电系统均为变频电源装置，变频电源装置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式。本发明通过利用微网技术，以电网的思路建设船舶岸电系统，将每一套岸电系统作为岸电电网中的子系统，通过多个子系统并联的方式，灵活选取供电容量，达到供电效率最大化。

Description

低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源
技术领域
本发明涉及船舶岸基供电系统领域，更具体地说，是涉及岸电系统中低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源。
背景技术
岸电是船舶停靠港口期间，由岸基侧向船侧供电的系统。岸电主要保证船舶靠港后，船上仍需要生产、生活用电，辅助设备连续运转用电等。
船舶用电多为柴油发电机进行发电，供船舶日常运行使用，现在多数国家供电频率50Hz，而美国、加拿大、日本、韩国、巴西、墨西哥等地区为60Hz，沿海及远洋船舶通常为60Hz。所以船舶靠岸后如果要使用岸上电源的话，就需要一套变频变压的岸电系统，将岸上工频50Hz转变为船用60Hz，而系统内最核心设备就是负责变频同时稳定电源质量的变频电源。
现有技术方案多采用输入配电设备+变压器+变频电源+隔离变压器+输出配电设备+船岸连接装置这种拓扑架构，仅针对一艘船舶进行供电且容量相对固定。
现有拓扑如图1所示，1套变频电源只能对应1个泊位上的1条船舶，两个泊位均有插座箱也只能选其中一个，而供电容量只能针对此泊位靠泊船只中需求供电容量最大的船舶要求来建设，这样就会导致，如果泊位可停靠最大船舶岸电容量需求为4MVA，因此需建设岸电容量为4MVA；现某小船(1MVA)靠到此泊位，此时如需连接岸电，那也需要打开4MVA的设备进行供电，在加上大型船舶的靠泊率低，那所建设的岸电系统无形中产生了巨大的损耗，致使岸电的供电效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源。
本发明低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源，通过下述技术方案予以实现，输入电源由至少两台进线柜与至少两套相同的4MVA的岸电系统连接，每套岸电系统由相同规格的输出配电柜与不同泊位的馈线柜连接，不同泊位的馈线柜分别给相应泊位的船舶供电；同时，每套岸电系统通过相应母联柜将输出母线连接到一起，每套岸电系统均为变频电源装置，变频电源装置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，其中DSP采用主频150M专门的控制芯片，ARM 具有多个外部接口，FPGA为数据处理芯片。
输入电源由客户端变电所引入10KV/60Hz，输入电源由岸电输入配电设备和岸电输入变压器组成。
输出配电柜内设置输出隔离变压器和输出配电设备。
输入电源由客户端变电所引入10KV/60Hz，输入电源由岸电输入配电设备和岸电输入变压器组成。
输出配电柜内设置输出隔离变压器和输出配电设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可以实现多泊位多小容量船舶同时供电，也可满足单泊位大船供电需求。
2、极大提高岸电系统的供电使用效率，提高能源利用率，为未来的岸电常态化连船提供一种更高效的模式。
本发明通过利用微网技术，以电网的思路建设船舶岸电系统，将每一套岸电系统作为岸电电网中的子系统，通过多个子系统并联的方式，灵活选取供电容量，达到供电效率最大化。根据泊位靠泊船舶容量的不同，选择频次最高的船舶作为基准容量，采用双岸电系统并联的方式，在不同的船舶靠岸用电过程中选择不同的送电方式，一是降低码头岸电系统能源的利用效率，二是提高码头靠泊船舶岸电系统的使用覆盖率。
附图说明
图1是本发明现有技术原理框图；
图2是本发明工作状态(控制原理)示意图；
图3是本发明控制方式框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源，输入电源由至少两台进线柜与至少两套相同的4MVA的岸电系统连接，每套岸电系统由相同规格的输出配电柜与不同泊位的馈线柜连接，不同泊位的馈线柜分别给相应泊位的船舶供电；同时，每套岸电系统通过相应母联柜将输出母线连接到一起，每套岸电系统均为变频电源装置，变频电源装置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，其中DSP采用主频150M专门的控制芯片，ARM具有多个外部接口，FPGA为数据处理芯片。
输入电源由客户端变电所引入10KV/60Hz，输入电源由岸电输入配电设备和岸电输入变压器组成。输出配电柜内设置输出隔离变压器和输出配电设备。
如图2所示，本发明工作状态(控制原理)示意图，有以下三种组合：
1.Kp1和Kp2都断开，此时系统可以单独给三个泊位单独供电，此时系统相对独立，可以看成三个岸电电源，每个电源可以增加旁路功能，可以直接将 50Hz电网供给到船舶系统(此旁路可以根据需求是否需要)；
2.闭合Kp1将1#电源和2#电源组网运行，3#电源单独运行，或者闭合Kp2 将2#电源与3#电源组网运行，1#电源单独运行；
3.闭合Kp1和Kp2将三台电源同时并联组网运行；
实施例：
本发明采用高-低-高方案，高压岸电上船。在码头前言绿化带内设置一座箱式岸电变电所，由港区35/10kV降压站引来一路10kV/50Hz电源进线，并新建1座开闭站为岸电系统供电，容量为8MVA。
变电所内设置两套岸基电源，每套容量为4MVA，变电所6.6kV侧采用分段单母线，正常情况下每套岸基电源独立、固定为某一泊位的一艘船舶进行供电；当某一泊位的岸基电源故障或检修时，也可以通过闭合6.6kV母联断路器，采用另一泊位的岸基电源为本泊位靠泊船舶进行供电。同时，当船舶用电需求超过4MVA时，也可以让两套岸基电源并列运行，输出总容量达到8MVA,满足全球最大型集装箱船舶的用电需求，进一步提升接电灵活性和岸电使用率。
每个泊位6.6kV电源出线处设置标准计量装置，对每艘船舶每次使用岸电电源的用电量进行计量；在靠近每个泊位一端的码头前沿安装一套岸电接电箱提供船舶靠泊时使用岸基电源。同时，箱站设计包含光伏功能，可以满足站内低压负荷日常待机状态下用电，实现清洁能源。
工作原理：港区35/10kV降压站引来一路10kV/50Hz电源进线之后，首先经过输配电设备到达降压变压器，将10kV/50Hz电源降至0.69KV/50HZ，送至核心变频电源，核心变频电源变频变压后，送至隔离变压器升压至6.6KV/60HZ，后经过输配电设备到达码头前沿插座箱，供往来船舶连接使用。
如图3所示，本发明控制方式框图：
整个系统架构总控制由PLC实现，操作画面由设计开发的岸电组态界面负责；电源的并联运行由电源之间的光纤实时通讯实现；操作人员通过组态画面下发岸电电源运行命令，PLC将命令传输至变频电源主控制HCU单元，HCU单元通过光纤，先查看从机的状态是否可以运行，然后将并机参数逐一对比，实时交互，系统运行。
核心变频电源变频变压原理如下：电网电压经主变压器降压后为变频电源供电，电源先进入变频电源断路器，经输入LCL滤波器后通过IGBT整流与IGBT 逆变输出需要频率的PMW电源，再经过输出LCL滤波器将PMW电源转化为电能质量满足船舶电网要求的正弦波电源。变频电源系统采用AFE整流，输入功率因数高，输入电压电流谐波小，无需在输入侧增加任何功率因数补偿和谐波抑制装置，满足IEEE519-2014和GB/T 14549-93对电压和电流最严格的谐波失真要求；变频器输出采用多重化PWM技术，经LCL滤波器后，可以输出近乎完美的正弦波，也无需在变频电源后侧增加额外谐波治理装置。变频电源装置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，DSP主频150M专门的控制芯片处理运算算法， ARM丰富的外部接口便于实现各种借口和控制功能，FPGA强大的数据处理能力，和丰富的接口保证了主控制器和每个单元之间的通信及故障反馈；主控制器处理速度达到了纳秒级别确保不出现“死机”现象。通过一系列控制+硬件的完美配合，得到所需要的岸电电源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源，其特征是，输入电源由至少两台进线柜与至少两套相同的4MVA的岸电系统连接，每套岸电系统由相同规格的输出配电柜与不同泊位的馈线柜连接，不同泊位的馈线柜分别给相应泊位的船舶供电；同时，每套岸电系统通过相应母联柜将输出母线连接到一起，每套岸电系统均为变频电源装置，变频电源装置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，其中DSP采用主频150M专门的控制芯片，ARM具有多个外部接口，FPGA为数据处理芯片。
2.根据权利要求1所述的低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源，其特征是，所述输入电源由客户端变电所引入10KV/60Hz，输入电源由岸电输入配电设备和岸电输入变压器组成。
3.根据权利要求1所述的低压四象限大容量段变频电源多机并联的岸电电源，其特征是，所述输出配电柜内设置输出隔离变压器和输出配电设备。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117748523A (zh) * 2023-12-20 2024-03-22 广州航海学院 一种无线智控多泊位综合电源岸电系统

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