CN116131348B - 一种箱式移动电源自启动并网控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种箱式移动电源自启动并网控制方法及系统，控制方法包括，步骤S1，于接入每一开关网络柜的X个箱式电源按照放电次序选择一用于放电的箱式电源放入第一集合；步骤S2，判断第一集合中箱式电源所连接的开关支路是否并联有预充电支路，若是，选择其中一预充电支路执行预充电工作；否则，选择预充电支路执行预充电工作；步骤S3，当直流母线电压达到预设值时，预充电支路的预充电接触器断开，闭合第一集合中的箱式电源对应的开关支路，并网完成；本发明通过提供箱式移动电源自启动并网控制方法，可实现箱式电源切换场景下的正常状态自启动并网和瘫船状态自启动并网。

Description

一种箱式移动电源自启动并网控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种箱式移动电源并网系统以及并网控制方法。

背景技术

面向中大型纯电池动力船舶，为满足航程和航速要求，电池容量配置较高，一般可采用标准箱式移动电源，在港口装卸货时，快速完成箱式移动电源的更换，避免因充电时间较长影响船舶营运，但是由于配置的箱式移动电源较多，箱式电源不会全部投入使用，而是由全船能量管理系统（EMS系统）控制开关网络柜对箱式电源进行切换使用。

现有技术中由于箱式电源自启动并网需要考虑箱式电源的切换逻辑，SOC低的箱式电源不能并入直流配电板使用；另一方面，为节省待机满电箱式电源能量，空调系统不会开启，为实现箱式电源自启动并网，需要对箱式电源进行相关控制；考虑预充电时间随机性，难以判断预充电支路所在的箱式电源是否已经放电完成，因此现有技术需要在每个箱式电源处都增加预充电支路，才能保证直流母线需要预充电时，有相应的可用箱式电源对直流母线进行预充电，因此现有的技术方案中预充电支路过多，导致项目成本大幅度增加，同时增加开关网络柜尺寸，增加设备布置困难度。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种箱式移动电源自启动并网系统，解决以上技术问题；

本发明的目的还在于，提供一种箱式移动电源自启动并网控制方法，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种箱式移动电源自启动并网控制方法，包括，

步骤S1，建立一第一集合，于接入每一开关网络柜的X个箱式电源按照放电次序选择一用于放电的所述箱式电源，完成对共Y个所述开关网络柜的所述箱式电源的筛选后将所述箱式电源放入所述第一集合；

步骤S2，判断所述第一集合中所述箱式电源所连接的开关支路是否并联有预充电支路，若是，选择其中一所述预充电支路执行预充电工作；否则，于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作；

步骤S3，当直流母线电压达到预设值时，所述预充电支路的预充电接触器断开，闭合所述第一集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成，所述第一集合内的所述箱式电源执行放电工作。

优选的，步骤S1包括，

步骤S11，将所述箱式电源接入所述开关网络柜的所述开关支路的编号作为所述箱式电源的切换次序，将接入一所述开关网络柜的所述箱式电源中放电次序最先的一所述箱式电源放入所述第一集合中，直至遍历完成所有所述开关网络柜；

步骤S12，启动所述第一集合内所述箱式电源的箱内空调系统，按照预设的目标温度值，调节箱内环境温度，控制所有所述箱式电源环境温度在预设范围内；

步骤S13，分断所有所述开关支路，将外部全船能量管理系统与所述箱式电源的电池管理模块建立通信，由所述全船能量管理系统对所述箱式电源执行分断/接入控制，若通信建立失败，将通信建立失败的所述箱式电源移出所述第一集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第一集合中，直至所述全船能量管理系统与所有所述第一集合中的所述箱式电源建立通信；

步骤S14，所述全船能量管理系统获取所述第一集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块的自检结果，并将自检失败的所述箱式电源移出所述第一集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一个放电次序的箱式电源放入所述第一集合中，返回执行步骤S13，直至所述全船能量管理系统与所有所述第一集合中的箱式电源建立通信同时所述第一集合中所有所述箱式电源自检成功。

优选的，步骤S2中于所述开关网络柜中选择一所述预充电支路的过程包括，

步骤S21，基于所述开关网络柜的编号对所述开关网络柜进行遍历查询，判断当前查询的所述开关网络柜连接直流配电板的熔断器支路是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S22；

步骤S22，将此所述开关网络柜内的所述预充电支路对应的所述箱式电源放入一第二集合中，所述全船能量管理系统与所述第二集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S23；否则，清空所述第二集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S23，所述全船能量管理系统获取所有所述第二集合中所述箱式电源的所述电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S24；否则，清空所述第二集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S24，将所述第二集合中所述箱式电源对应的所述预充电支路作为选择的所述预充电支路。

优选的，步骤S3包括，

步骤S31，判断直流母联开关的状态，确认所述直流母联开关闭合，执行步骤S32，若发生短路故障，将所有位于短路所述直流配电板上的所述箱式电源移出所述第一集合；

步骤S32，所述全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，闭合所述第一集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成。

优选的，还包括，若直流母线短路导致全船失电，则执行以下步骤，

步骤S4，分断所述直流配电板所有开关支路，将失电前正在放电的所述箱式电源放入一第三集合，所述全船能量管理系统根据所述第三集合中各所述箱式电源所在所述熔断器支路的熔断器状态，将所述熔断器断开的所述熔断器支路对应的所述箱式电源全部移出所述第三集合；

步骤S5，将所述全船能量管理系统与所述第三集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，并将建立通信失败的所述箱式电源移出所述第三集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第三集合中并重新执行步骤S5，直至所述全船能量管理系统与所有所述第三集合中所述箱式电源建立通信；

步骤S6，所述全船能量管理系统获取所有所述第三集合中箱式电源的所述电池管理模块自检结果，并将自检失败的所述箱式电源移出所述第三集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第三集合中，返回执行步骤S5，直至所述全船能量管理系统与所有所述第三集合中所述箱式电源建立通信且所有所述第三集合中所述箱式电源自检成功。

优选的，还包括，

步骤S7，判断直流母联开关的状态，确认所述直流母联开关闭合，执行步骤S8，若发生短路故障，将所有位于短路所述直流配电板上的所述箱式电源移出所述第三集合；

步骤S8，所述全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，则由所述全船能量管理系统控制所述第三集合中所有所述箱式电源对应的所述开关支路闭合，完成箱式电源瘫船启动；否则执行步骤S9对所述直流母线进行预充电；

步骤S9，判断所述第三集合中所述箱式电源所在的所述支路是否连接有所述预充电支路，若是，选择其中一所述预充电支路执行预充电工作，否则，于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作；

步骤S10，当直流母线电压达到预设值时，所述预充电支路的预充电接触器断开，闭合所述第三集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成所述第三集合内的所述箱式电源执行放电工作。

优选的，步骤S9中于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作包括，

步骤S91，基于所述开关网络柜的编号对所述开关网络柜进行遍历查询，判断当前查询的所述开关网络柜连接所述直流配电板的熔断器支路是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S92；

步骤S92，将此所述开关网络柜内的所述预充电支路对应的所述箱式电源放入一第四集合中，所述全船能量管理系统与所述第四集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S93；否则，清空所述第四集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S93，所述全船能量管理系统获取所有所述第四集合中所述箱式电源的所述电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S94；否则，清空所述第四集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S94，将所述第四集合中所述箱式电源对应的所述预充电支路作为选择的所述预充电支路。

一种箱式移动电源自启动并网系统，用于实施所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，包括，

Y个依次编号的开关网络柜，每一所述开关网络柜内设有X个开关支路，每一所述开关支路可控制地连接一箱式电源；所述开关网络柜内具备此所述开关网络柜的编号的所述开关支路并联一预充电支路；

直流配电板，每一所述开关网络柜通过一熔断器支路连接所述直流配电板，所述直流配电板包括第一直流配电板和第二直流配电板，所述开关网络柜平均分配连于所述第一直流配电板和所述第二直流配电板上；所述第一直流配电板和所述第二直流配电板通过母联装置连接；

其中X、Y均为正整数，并且X大于等于Y。

优选的，所述开关网络柜内的所述开关支路依次切换导通，连接每一所述开关网络柜的X个所述箱式电源依次设有编号，所述开关支路具有与所述箱式电源相对应的编号，所述箱式电源接入所述开关网络柜的所述开关支路的编号作为所述箱式电源的放电次序。

优选的，所述预充电支路包括一预充电接触器和一连接所述预充电接触器的预充电电阻，所述箱式电源基于所述预充电接触器闭合对直流母线进行预充电。

本发明的有益效果：由于采用以上技术方案，本发明通过提供箱式移动电源自启动并网控制方法，可实现箱式电源切换场景下的正常状态自启动并网和瘫船状态自启动并网，并且在保障可靠预充电前提下，尽可能减少预充电支路数量，减少项目成本和设备尺寸。

附图说明

图1为本发明实施例中箱式移动电源自启动并网控制方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例中步骤S1的步骤示意图；

图3为本发明实施例中步骤S2的步骤示意图；

图4为本发明实施例中步骤S3的步骤示意图；

图5为本发明实施例中全船失电后的步骤示意图；

图6为本发明实施例中步骤S9的步骤示意图；

图7为本发明实施例中箱式移动电源自启动并网系统架构图；

图8为本发明实施例中单个开关网络柜连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种箱式移动电源自启动并网控制方法，如图1，图7，图8所示，包括，

步骤S1，建立一第一集合，于接入每一开关网络柜SN的X个箱式电源P按照放电次序选择一用于放电的箱式电源P，完成对Y个开关网络柜SN的箱式电源P的筛选后将箱式电源P放入第一集合；

步骤S2，判断第一集合中箱式电源P所在的开关支路BA是否并联有预充电支路，若是，选择其中一预充电支路执行预充电工作；否则，于开关网络柜SN中选择预充电支路执行预充电工作；

步骤S3，当直流母线电压达到预设值时，预充电支路的预充电接触器KM断开，闭合第一集合中的箱式电源P对应的开关支路BA，并网完成第一集合内的箱式电源P执行放电工作。

具体地，正常状态下，船舶靠港进行装卸货和箱式电源P更换，在此期间，一般使用交流岸电系统对全船进行供电，箱式电源P全部离网停机，当箱式电源P更换完成，船舶即将离港时，需要全船能量管理系统（EMS）控制箱式电源P接入直流配电板DCB，对全船进行供电。

在一种较优的实施例中，如图2所示，步骤S1包括，

步骤S11，将箱式电源P的接入开关网络柜SN的开关支路BA的编号作为箱式电源P的切换次序，将接入一开关网络柜SN的箱式电源P中放电次序最先的一箱式电源P放入第一集合中，直至遍历完成所有开关网络柜SN；

步骤S12，启动第一集合内箱式电源P的箱内空调系统，按照预设的目标温度值，调节箱内环境温度，控制所有箱式电源P环境温度在预设范围内；

步骤S13，分断所有开关支路BA，将外部全船能量管理系统（EMS）与箱式电源P的电池管理模块（BMS）建立通信，由全船能量管理系统对箱式电源P执行分断/接入控制，若通信建立失败，将通信建立失败的箱式电源P移出第一集合，将对应移出后的箱式电源P的下一放电次序的箱式电源P放入第一集合中，直至全船能量管理系统与所有第一集合中的箱式电源P建立通信；

步骤S14，全船能量管理系统获取第一集合中所有箱式电源P的电池管理模块的自检结果，并将自检失败的箱式电源P移出第一集合，将对应移出后的箱式电源P的下一个放电次序的箱式电源P放入第一集合中，返回执行步骤S13，直至全船能量管理系统与所有第一集合中的箱式电源P建立通信同时第一集合中所有箱式电源P自检成功。

在一种较优的实施例中，如图3所示，步骤S2中于开关网络柜SN中选择一预充电支路的过程包括，

步骤S21，基于开关网络柜SN的编号对开关网络柜SN进行遍历查询，判断当前查询的开关网络连接直流配电板DCB的熔断器支路（DC/DC支路）是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S22；

步骤S22，将此开关网络柜内的预充电支路对应的箱式电源P放入一第二集合中，全船能量管理系统与第二集合中所有箱式电源P的电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S23；否则，清空第二集合中的箱式电源P，跳过此开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S23，全船能量管理系统获取所有第二集合中箱式电源P的电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S24；否则，清空第二集合中的箱式电源P，跳过此开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S24，将第二集合中箱式电源P对应的预充电支路作为选择的预充电支路。

在一种较优的实施例中，如图4所示，步骤S3包括，

步骤S31，判断直流母联开关的状态，确认直流母联开关闭合，执行步骤S32，若发生短路故障，将所有位于短路直流配电板上的箱式电源P移出第一集合；

步骤S32，全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，闭合第一集合中的箱式电源P对应的开关支路BA，并网完成。

具体实施例一，箱式电源P自启动并网流程如下：

步骤1：EMS系统实时检测所有箱式电源PSOC，当所有箱式电源PSOC大于80%，默认箱式电源P已经换电完成。如果EMS设有备车功能，转入步骤2，如果不设置备车功能，转入步骤13；

步骤2：船员启动备车功能后，EMS根据箱式电源P各组的切换次序，将所有第一放电次序的箱式电源P放置于第一集合中，向第一集合中所有箱式电源P发送“备机”指令，各个箱式电源P收到“备机”指令后，启动箱内空调系统，按照预设的目标温度值，调节箱内环境温度，EMS系统实时检测第一集合中所有箱式电源P的环境温度，当所有箱式电源P环境温度在预设范围内时，EMS发出“备机完成”指示，转入步骤3；

步骤3：当船舶即将开航时，船员在船载岸电选择岸电转船电后，EMS系统收到负载转移指令后，EMS系统检查直流配电板DCB所有开关支路BA是否全部分断，如果是，转入步骤4，如果否，分断所有开关支路BA，转入步骤4。

步骤4： EMS系统与第一集合中所有箱式电源P的电池管理模块（BMS）系统建立通信，通信建立成功，转入步骤6，如果通信建立失败，转入步骤5；

步骤5：EMS系统发出报警，并将通信建立失败的箱式电源P移出第一集合，将该组下一个放电次序的箱式电源P放入第一集合中，重复步骤4，直至EMS系统与所有第一集合中的箱式电源P建立通信；

步骤6：EMS系统获取第一集合中所有箱式电源PBMS自检结果，如果自检成功，转入步骤8，如果某个箱式电源PBMS自检失败，转入步骤7。

步骤7： EMS系统发出报警，并将BMS自检失败的箱式电源P移出第一集合，将该组下一个放电次序的箱式电源P放入第一集合中，重复步骤4，步骤5，步骤6，直至EMS系统与所有第一集合中的箱式电源P建立通信，且第一集合中所有箱式电源P自检成功；

步骤8：判断直流母联开关的状态，如果直流母联开关闭合，转入步骤9；如果直流母联开关断开，判断是否半舷直流配电板发生短路故障，如果未发生短路故障，闭合直流母联开关，转入步骤9，如果发生短路故障，转入步骤12；

步骤9：根据直流母线预充电方案，判断第一集合中所有箱式电源P所在的开关网络柜的开关支路BA是否连接预充电支路，如果存在，转入步骤10，如果不存在，转入步骤11；

步骤10：如果存在2个及2个以上预充电支路，则任选1个预充电支路，EMS系统控制预充电接触器KM闭合，预充电支路直流变换器输出隔离开关闭合，对直流母线进行预充电，EMS实时监测直流母线电压，当达到预设值时，EMS控制该预充电接触器KM断开，闭合第一集合中所有箱式电源P输出开关，此时箱式电源P自启动过程结束，EMS系统启动直流配电板日用逆变器，调整输出电压、频率、相位等参数，与船载岸电系统进行并联，将负载全部转移至日用逆变器，船载岸电系统断路器分闸，船电转岸电过程结束。此时箱式电源P自启动并网结束，船员可对船舶进行相关的推进控制等。

步骤11：依次从第一开关网络柜SN1至最后一个开关网络柜SNY进行遍历查询，查询逻辑如下：B1：判断开关网络柜SN所在熔断器支路（DC/DC支路）是否发生短路故障，如果发生短路故障，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络；如果未发生短路故障，转入B2。

B2：将该开关网络柜预充电支路对应的箱式电源P放置于第二集合中，EMS系统与第二集合中所有箱式电源PBMS建立通信，通信建立成功，转入步骤B3，如果通信建立失败，清空第二集合中的箱式电源P，跳过该开关网络柜，转入B1。

B3：EMS系统获取第二集合中所有箱式电源PBMS自检结果，如果自检成功，转入步骤B4，如果自检失败，清空第二集合中的箱式电源P，跳过该开关网络柜，转入B1。

B4：EMS系统控制第二集合中箱式电源P对应的预充电接触器KM闭合、预充电支路直流变换器输出隔离开关闭合，对直流母线进行预充电，EMS实时监测直流母线电压，当达到预设值时，EMS控制该预充电接触器KM断开，闭合第一集合中所有箱式电源P所对应的输出开关QF，此时箱式电源P自启动过程结束，EMS系统启动直流配电板日用逆变器，调整输出电压、频率、相位等参数，与船载岸电系统进行并联，将负载全部转移至日用逆变器，船载岸电系统断路器分闸，船电转岸电过程结束。此时箱式电源P自启动并网结束，船员可对船舶进行相关的推进控制等。

步骤12：对第一集合中的箱式电源P进行筛选，将所有位于短路直流配电板DCB上的箱式电源P移出第一集合。重复步骤9，步骤10，步骤11，完成箱式电源P的自启动并网操作。

在一种较优的实施例中，如图4所示，若直流母线短路导致全船失电，则执行以下步骤，

步骤S4，分断直流配电板DCB所有开关支路BA，将失电前正在放电的箱式电源P放入一第三集合，全船能量管理系统根据第三集合中各箱式电源P所在熔断器支路的熔断器状态，将熔断器断开的熔断器支路对应的箱式电源P全部移出第三集合；

步骤S5，将全船能量管理系统与第三集合中所有箱式电源P的电池管理模块建立通信，并将建立通信失败的箱式电源P移出第三集合，将对应移出后的箱式电源P的下一放电次序的箱式电源P放入第三集合中并重新执行步骤S5，直至全船能量管理系统与所有第三集合中箱式电源P建立通信；

步骤S6，全船能量管理系统获取所有第三集合中箱式电源P的电池管理模块自检结果，并将自检失败的箱式电源P移出第三集合，将对应移出后的箱式电源P的下一放电次序的箱式电源P放入第三集合中，返回执行步骤S5，直至全船能量管理系统与所有第三集合中箱式电源P建立通信且所有第三集合中箱式电源P自检成功。

在一种较优的实施例中，还包括，

步骤S7，判断直流母联开关的状态，确认直流母联开关闭合，执行步骤S8，若发生短路故障，将所有位于短路直流配电板DCB上的箱式电源P移出第三集合。

步骤S8，全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，则由全船能量管理系统控制第三集合中所有箱式电源P对应的开关支路BA闭合，完成箱式电源瘫船启动；否则执行步骤S9对直流母线进行预充电，

步骤S9，判断第三集合中箱式电源P所在的开关支路BA是否连接有预充电支路，若是，选择其中一预充电支路执行预充电工作，否则，于开关网络柜SN中选择预充电支路执行预充电工作；

步骤S10，当直流母线电压达到预设值时，预充电支路的预充电接触器KM断开，闭合第三集合中的箱式电源P对应的开关支路BA，并网完成第三集合内的箱式电源P执行放电工作。

在一种较优的实施例中，如图5所示，步骤S9中于开关网络柜SN中选择预充电支路执行预充电工作包括，

步骤S91，基于开关网络柜SN的编号对开关网络柜SN进行遍历查询，判断当前查询的开关网络柜连接直流配电板DCB的熔断器支路是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S92；

步骤S92，将此开关网络柜内的预充电支路对应的箱式电源P放入一第四集合中，全船能量管理系统与第四集合中所有箱式电源P的电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S93；否则，清空第四集合中的箱式电源P，跳过此开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S93，全船能量管理系统获取所有第四集合中箱式电源P的电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S94；否则，清空第四集合中的箱式电源P，跳过此开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S94，将第四集合中箱式电源P对应的预充电支路作为选择的预充电支路。

具体实施例二：当船舶在航行过程中，发生全船失电情况（如直流母线短路导致全船失电），EMS系统需要进行瘫船启动流程，该情形下，启动流程如下：

步骤1：EMS系统首先分断直流配电板DCB所有开关支路BA，如果直流母联熔断器（或直流母联固态开关）断开，EMS系统分断直流母联隔离开关；

步骤2：查询瘫船前正在放电的一组箱式电源P，形成第三集合，EMS系统根据第三集合中各个箱式电源P所在熔断器支路（DC/DC支路）的熔断器状态，对第三集合中的箱式电源P筛选，将熔断器断开的DC/DC支路对应的箱式电源P全部移出第三集合；

步骤3：EMS系统与第三集合中所有箱式电源PBMS系统建立通信，通信建立成功，转入步骤5，如果通信建立失败，转入步骤4；

步骤4：EMS系统发出报警，并将通信建立失败的箱式电源P移出第三集合，将通信失败箱式电源P所在组下一个放电次序的箱式电源P放入第三集合中，重复步骤3，直至EMS系统与所有第三集合中的箱式电源P建立通信；

步骤5：EMS系统获取第三集合中所有箱式电源PBMS系统自检结果，如果自检成功，转入步骤7，如果某个箱式电源PBMS自检失败，转入步骤6；

步骤6：EMS系统发出报警，并将BMS自检失败的箱式电源P移出第三集合，将自检失败箱式电源P所在组下一个放电次序的箱式电源P放入第三集合中，重复步骤3，步骤4，步骤5，直至EMS系统与所有第三集合中的箱式电源P建立通信，且第三集合中所有箱式电源P自检成功；

步骤7：判断直流母联开关的状态，如果直流母联开关闭合，转入步骤8；如果直流母联开关断开，判断是否半舷直流配电板发生短路故障，如果未发生短路故障，闭合直流母联开关，转入步骤8，如果发生短路故障，转入步骤12；

步骤8：EMS检测直流母线电压，是否大于等于电池系统直接并网电压下限，如果满足，则EMS控制第三集合中所有箱式电源P所对应的输出开关QF，此时箱式电源P瘫船启动过程结束，如果不满足，则转入步骤9；

步骤9：根据直流母线预充电方案，判断第三集合中所有箱式电源P所在的开关网络柜SN的开关支路BA是否连接预充电支路，如果存在，转入步骤10，如果不存在，转入步骤11；

步骤10：如果存在2个及2个以上预充电支路，则任选1个预充电支路；EMS系统控制预充电接触器KM闭合、预充电支路直流变换器输出隔离开关闭合，对直流母线进行预充电，EMS实时监测直流母线电压，当达到预设值时，EMS控制该预充电接触器KM断开，闭合第三集合中所有箱式电源P所对应的输出开关QF，此时箱式电源P自启动并网过程结束，船员可对船舶进行相关的推进控制、日用负载供电等；

步骤11：依次从第一开关网络柜SN1至最后一个开关网络柜SNY进行遍历查询，查询逻辑如下：B1：判断开关网络柜SN所在DC/DC支路是否发生短路故障，如果发生短路故障，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；如果未发生短路故障，转入B2；

B2：将该开关网络柜预充电支路对应的箱式电源P放置于第四集合中，EMS系统与第四集合中所有箱式电源PBMS系统建立通信，通信建立成功，转入步骤B3，如果通信建立失败，清空第四集合中的箱式电源P，跳过该开关网络柜，转入B1。

B3：EMS系统获取第四集合中所有箱式电源PBMS系统自检结果，如果自检成功，转入步骤B4，如果自检失败，清空第四集合中的箱式电源P，跳过该开关网络柜，转入B1。

B4：EMS系统控制第四集合中箱式电源P对应的预充电接触器KM闭合、预充电支路直流变换器输出隔离开关闭合，对直流母线进行预充电，EMS实时监测直流母线电压，当达到预设值时，EMS控制该预充电接触器KM断开，闭合第三集合中所有箱式电源P输出开关，此时箱式电源P瘫船启动过程结束，船员可对船舶进行相关的推进控制、日用负载供电等。

步骤12：对第三集合中的箱式电源P进行筛选，将所有位于短路直流配电板DCB上的箱式电源P移出第三集合。重复步骤8、步骤9、步骤10，完成箱式电源P瘫船启动。

一种箱式移动电源自启动并网系统，如图7，图8所示，包括，

Y个依次编号的开关网络柜SN，每一开关网络柜内设有X个开关支路BA（如图7所示的BA1~BAX），每一开关支路BA可控制地连接一箱式电源P；开关网络柜SN内具备此开关网络柜SN地编号的开关支路BA并联一预充电支路；具体地，每一开关支路BA上设有一输出开关QF（如图8所示的QF1-QFX）；

直流配电板DCB，每一开关网络柜SN通过一熔断器支路连接直流配电板DCB，直流配电板DCB包括第一直流配电板DCB1和第二直流配电板DCB2，开关网络柜SN平均分配连于第一直流配电板DCB1和第二直流配电板DCB2上；第一直流配电板DCB1和第二直流配电板DCB2通过母联装置BT连接。

具体地，本实施例中第一直流配电板DCB1为左舷直流配电板，连接设于船舶左舷侧的开关网络柜SN，第二直流配电板DCB2为右舷直流配电板，连接设于船舶右舷侧的开关网络柜SN；本实施例中其中一半数量的开关网络柜SN通过熔断器支路连接至左舷直流配电板DCB1，另一半数量的开关网络柜SN连接至右舷直流配电板DCB2；

其中X、Y均为正整数，并且X大于等于Y。

本发明为保证船舶正常运行，结合船舶停靠港口，在船舶航线上将设置若干箱式电源P换电站，船舶设计阶段，综合考虑船舶推进功率需求、航速预测、航程距离等因素，设置足够数量的箱电源，保证船舶可安全航行于换电站之间。考虑最严重的情形，船舶在抵达下一换电站时，船上所有箱式电源P全部用完，如果考虑船舶顺风、顺水的情形，存在船舶抵达下一换电站时，船舶还有部分箱式电源P有可用电量。

具体地，本发明将船上所有箱式电分成Y组，每组包括X个箱式电源P，每组箱式电源P通过一个开关网络柜SN接入直流配电板DCB。正常情况下，每组同时只有1个箱式电源P投入使用，即全船同时只有Y个箱式电源P连接至直流配电板DCB，进行放电。

在一种较优的实施例中，开关网络柜SN内的输出开关QF依次切换导通，一开关网络柜依次切换接入与输出开关QF相对应的箱式电源P，箱式电源P接入开关网络柜SN的开关支路BA的编号作为箱式电源P的放电次序，开关支路BA和输出开关QF具有与箱式电源P相对应的编号。

具体地，每组投入使用的箱式电源P放电完成后，再按照预设次序，切换至本组下一个箱式电源P。

每组的切换次序为“1，2，3，……，X”，数字表示第几位投入使用，在控制系统中给每个箱式电源P分配投入次序，使用过程中按次序投切相应箱式电源P。为便于管理使用，通常将每组相同放电次序的箱式电源P，接入各组对应网络开关内的相同序号开关支路BA，如图7所示，所有开关网络柜内接入第一开关支路BA1的第一箱式电源P1首先进行放电，接入第X开关支路BAX的第X箱式电源PX最后进行放电。

考虑船舶在港口换电时，船上尚有满电状态的箱式电源P，此时该箱式电源P不进行换电操作，但是本次换电结束后，该箱式电源P需要优先投入使用。

例如，初始状态下，每组箱式电源P的切换次序为“1，2，3，……，x”，当船舶到达下个港口换电时，放电次序为6的箱式电源P尚未使用，此次不进行更换，待本次更换结束后，新的切换次序为“6，1，2，3，4，5”。需要说明的是，

在一种较优的实施例中，预充电支路包括一预充电接触器KM和一连接预充电接触器KM的预充电电阻PR，箱式电源P基于预充电接触器KM闭合对外部直流母线进行预充电。

具体地，本发明通过外部的全船能量管理系统（EMS）控制预充电接触器KM闭合、预充电支路直流变换器输出隔离开关闭合，对直流母线进行预充电，EMS实时监测直流母线电压，当达到预设值时，EMS控制该预充电接触器KM断开，所有当前选中放电的箱式电源P的输出开关QF，此时箱式电源P自启动过程结束，EMS系统启动直流配电板日用逆变器，调整输出电压、频率、相位等参数，与船载岸电系统进行并联，将负载全部转移至日用逆变器，船载岸电系统断路器分闸，船电转岸电过程结束，此时箱式电源P自启动并网结束，船员可对船舶进行相关的推进控制等。

本实施例中，请进一步参照图7所示，为保证箱式电源P自启动时，当前放电次序箱式电源P所在开关支路BA至少存在1个预充电支路，每个开关网络柜SN设置1个预充电支路，共Y个预充电支路。设置的位置如下：在第一开关网络柜SN1的第一开关支路BA1设置预充电支路，第二开关网络柜SN2的第二开关支路BA2设置预充电支路，第Y开关网络柜SNY的第Y开关支路BAY设置预充电支路，通常为了节省空间因尽量少的设置开关网络柜SN，现实中开关网络柜SN的数量少于接入的箱式电源P的数量，即X应当大于等于Y，本实施例中选取最极端的X等于Y的情况作为附图7进行展示。

进一步的，由于每组箱式电源P相同放电次序均接至开关网络柜SN相同编号的开关支路BA，如图7中，共有Y组箱式电源P，每组包含X个箱式电源P，每组初始放电次序为“1，2，3，……，X”，第Y组中所有放电次序为1的箱式电源P全部接至开关网络柜SN第一开关支路BA1，所有放电次序为x的箱式电源P全部接至开关网络柜SN第X开关支路BAX。考虑箱式电源P自启动随机性，假设某次自启动需要放电次序为N（N=1，2，3，……，X）的箱式电源P并网，按图7所示的预充电支路设置，有1个开关网络柜SN第N支路存在预充电支路，单个预充电支路可完成整个直流配电板DCB的预充电，由全船能量管理系统（EMS）控制对直流母线进行预充电，随后进行自启动并网操作。

综上，本发明提供了一种适用于箱式电源P切换场景下的直流母线预充电技术方案，在保障可靠预充电前提下，尽可能减少预充电支路数量，减少项目成本和设备尺寸；同时具备箱式电源P自启动并网控制逻辑和瘫船启动逻辑，为电动船安全营运提供基础保障。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，包括，

步骤S1，建立一第一集合，于接入每一开关网络柜的X个箱式电源按照放电次序选择一用于放电的所述箱式电源，完成对共Y个所述开关网络柜的所述箱式电源的筛选后将所述箱式电源放入所述第一集合；

步骤S2，判断所述第一集合中所述箱式电源所连接的开关支路是否并联有预充电支路，若是，选择其中一所述预充电支路执行预充电工作；否则，于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作；

步骤S3，当直流母线电压达到预设值时，所述预充电支路的预充电接触器断开，闭合所述第一集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成，所述第一集合内的所述箱式电源执行放电工作。

2.根据权利要求1所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，步骤S1包括，

步骤S11，将所述箱式电源接入所述开关网络柜的所述开关支路的编号作为所述箱式电源的切换次序，将接入一所述开关网络柜的所述箱式电源中放电次序最先的一所述箱式电源放入所述第一集合中，直至遍历完成所有所述开关网络柜；

步骤S12，启动所述第一集合内所述箱式电源的箱内空调系统，按照预设的目标温度值，调节箱内环境温度，控制所有所述箱式电源环境温度在预设范围内；

步骤S13，分断所有所述开关支路，将外部全船能量管理系统与所述箱式电源的电池管理模块建立通信，由所述全船能量管理系统对所述箱式电源执行分断/接入控制，若通信建立失败，将通信建立失败的所述箱式电源移出所述第一集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第一集合中，直至所述全船能量管理系统与所有所述第一集合中的所述箱式电源建立通信；

步骤S14，所述全船能量管理系统获取所述第一集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块的自检结果，并将自检失败的所述箱式电源移出所述第一集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一个放电次序的箱式电源放入所述第一集合中，返回执行步骤S13，直至所述全船能量管理系统与所有所述第一集合中的箱式电源建立通信同时所述第一集合中所有所述箱式电源自检成功。

3.根据权利要求2所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，步骤S2中于所述开关网络柜中选择一所述预充电支路的过程包括，

步骤S21，基于所述开关网络柜的编号对所述开关网络柜进行遍历查询，判断当前查询的所述开关网络柜连接直流配电板的熔断器支路是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S22；

步骤S22，将此所述开关网络柜内的所述预充电支路对应的所述箱式电源放入一第二集合中，所述全船能量管理系统与所述第二集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S23；否则，清空所述第二集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S23，所述全船能量管理系统获取所有所述第二集合中所述箱式电源的所述电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S24；否则，清空所述第二集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S21；

步骤S24，将所述第二集合中所述箱式电源对应的所述预充电支路作为选择的所述预充电支路。

4.根据权利要求3所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，步骤S3包括，

步骤S31，判断直流母联开关的状态，确认所述直流母联开关闭合，执行步骤S32，若发生短路故障，将所有位于短路所述直流配电板上的所述箱式电源移出所述第一集合；

步骤S32，所述全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，闭合所述第一集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成。

5.根据权利要求4所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，还包括，若直流母线短路导致全船失电，则执行以下步骤，

步骤S4，分断所述直流配电板所有所述开关支路，将失电前正在放电的所述箱式电源放入一第三集合，所述全船能量管理系统根据所述第三集合中各所述箱式电源所在所述熔断器支路的熔断器状态，将所述熔断器断开的所述熔断器支路对应的所述箱式电源全部移出所述第三集合；

步骤S5，将所述全船能量管理系统与所述第三集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，并将建立通信失败的所述箱式电源移出所述第三集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第三集合中并重新执行步骤S5，直至所述全船能量管理系统与所有所述第三集合中所述箱式电源建立通信；

步骤S6，所述全船能量管理系统获取所有所述第三集合中箱式电源的所述电池管理模块自检结果，并将自检失败的所述箱式电源移出所述第三集合，将对应移出后的所述箱式电源的下一放电次序的所述箱式电源放入所述第三集合中，返回执行步骤S5，直至所述全船能量管理系统与所有所述第三集合中所述箱式电源建立通信且所有所述第三集合中所述箱式电源自检成功。

6.根据权利要求5所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，还包括，

步骤S7，判断所述直流母联开关的状态，确认所述直流母联开关闭合，执行步骤S8，若发生短路故障，将所有位于短路所述直流配电板上的所述箱式电源移出所述第三集合；

步骤S8，所述全船能量管理系统检测直流母线电压，判断是否大于等于一电源直接并网电压下限，若满足，则由所述全船能量管理系统控制所述第三集合中所有所述箱式电源对应的所述开关支路闭合，完成箱式电源瘫船启动；否则执行步骤S9对所述直流母线进行预充电；

步骤S9，判断所述第三集合中所述箱式电源所在的所述支路是否连接有所述预充电支路，若是，选择其中一所述预充电支路执行预充电工作，否则，于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作；

步骤S10，当直流母线电压达到预设值时，所述预充电支路的预充电接触器断开，闭合所述第三集合中的所述箱式电源对应的所述开关支路，并网完成所述第三集合内的所述箱式电源执行放电工作。

7.根据权利要求6所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，步骤S9中于所述开关网络柜中选择所述预充电支路执行预充电工作包括，

步骤S91，基于所述开关网络柜的编号对所述开关网络柜进行遍历查询，判断当前查询的所述开关网络柜连接所述直流配电板的熔断器支路是否发生短路故障，若是，跳过该开关网络柜，继续判断下一个开关网络柜；否则，执行步骤S92；

步骤S92，将此所述开关网络柜内的所述预充电支路对应的所述箱式电源放入一第四集合中，所述全船能量管理系统与所述第四集合中所有所述箱式电源的所述电池管理模块建立通信，若通信建立成功，执行步骤S93；否则，清空所述第四集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S93，所述全船能量管理系统获取所有所述第四集合中所述箱式电源的所述电池管理模块自检结果，若自检成功，执行步骤S94；否则，清空所述第四集合中的所述箱式电源，跳过此所述开关网络柜，返回执行步骤S91；

步骤S94，将所述第四集合中所述箱式电源对应的所述预充电支路作为选择的所述预充电支路。

8.一种箱式移动电源自启动并网系统，用于实施如权利要求1-7中任意一项所述的箱式移动电源自启动并网控制方法，其特征在于，包括，

Y个依次编号的开关网络柜，每一所述开关网络柜内设有X个开关支路，每一所述开关支路可控制地连接一箱式电源；所述开关网络柜内具备此所述开关网络柜的编号的所述开关支路并联一预充电支路；

直流配电板，每一所述开关网络柜通过一熔断器支路连接所述直流配电板，所述直流配电板包括第一直流配电板和第二直流配电板，所述开关网络柜平均分配连于所述第一直流配电板和所述第二直流配电板上；所述第一直流配电板和所述第二直流配电板通过母联装置连接；

其中X、Y均为正整数，并且X大于等于Y。

9.根据权利要求8所述的箱式移动电源自启动并网系统，其特征在于，所述开关网络柜内的所述开关支路依次切换导通，连接每一所述开关网络柜的X个所述箱式电源依次设有编号，所述开关支路具有与所述箱式电源相对应的编号，所述箱式电源接入所述开关网络柜的所述开关支路的编号作为所述箱式电源的放电次序。

10.根据权利要求9所述的箱式移动电源自启动并网系统，其特征在于，所述预充电支路包括一预充电接触器和一连接所述预充电接触器的预充电电阻，所述箱式电源基于所述预充电接触器闭合对直流母线进行预充电。

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