CN203871871U - 船舶用智能电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种船舶用智能电站，包括若干发电机组，每个发电机组包括若干发电机，每个发电机组设置有可编程逻辑控制器，每个发电机设置有PPU、发电机断路器；每个发电机通过接线与汇流排连接，接线上设置发电机断路器，PPU分别与可编程逻辑控制器、发电机断路器、每个发电机连接，可编程逻辑控制器与汇流排连接；每个发电机组中，为各发电机设置的PPU之间相互连接，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间相互连接，汇流排上设置主断路器。本实用新型为每个发电机组均设置可编程逻辑控制器，为每组发电机组内的各发电机均设置PPU控制器，能够高效、稳定、快速的处理船舶电站的运行信息，有效保障船舶电站的安全与稳定，且可靠性较高。

Description

船舶用智能电站

技术领域

本实用新型涉及一种电站，具体而言，尤其涉及一种船舶用智能电站。

背景技术

船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力。它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。在现有技术中，授权公告号为CN202503303U的专利中公开了一种船舶电站自动化管理系统，技术方案为：该系统设备由工控机、显示器、西门子S7-300PLC、断路器、PPU、柴油发电机组、停泊发电机、汇流排组成；工控机通过以太网通讯与西门子S7-300PLC连接，读取各台发电机和汇流排状态；西门子S7-300PLC 通过Profibus总线与PPU相连进行交换数据；汇流排通过断路器与柴油发电机组、停泊发电机相连；PPU通过船用电缆与柴油发电机组、停泊发电机和断路器相连，实现对船舶电站的管理功能。上述技术方案中控制单元较为单一，处理能力不够强，在船舶运行过程中，对于稳定性及处理效率要求均较高，上述技术方案并不能较好的解决该问题；同时，在管理电站过程中的可靠性也存在不足。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种能高效管理船舶电站，可靠性较高，同时处理能力及效率均较强的船舶用智能电站。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种船舶用智能电站，包括若干发电机组，每个发电机组包括若干发电机，每个发电机组设置有可编程逻辑控制器，每个发电机设置有PPU、发电机断路器；所述的每个发电机通过接线与汇流排连接，在所述接线上设置发电机断路器，所述PPU分别与所述可编程逻辑控制器、所述发电机断路器、所述的每个发电机连接，所述可编程逻辑控制器与汇流排连接；每个发电机组中，为各发电机设置的PPU之间相互连接，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间相互连接，所述汇流排上设置主断路器，所述主断路器位于两相邻发电机组间且所述主断路器与对应的可编程逻辑控制器连接。

优选地，所述发电机组包括第一、第二发电机组，作为主电站的第一发电机组包括两台发电机，第二发电机组包括三台发电机，三台发电机中的一台作为停泊发电机。

优选地，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间采用Modbus通讯。

优选地，作为功率管理系统的各可编程逻辑控制器、及各PPU集成安装于主配电板内。

优选地，所述船舶用智能电站使用环境为温度0℃～45℃，相对湿度为85%。

优选地，所述船舶用智能电站采用西门子公司的可编程逻辑控制器及DEIF公司的PPU。

优选地，设置在第一发电机组的可编程逻辑控制器具有与船舶推进控制系统、船舶监测报警系统连接的I/0接口。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：本实用新型为每个发电机组均设置可编程逻辑控制器，为每组发电机组内的各发电机均设置PPU，一方面能够高效、稳定、快速的处理船舶电站的运行数据，管理能力较强，有效保障船舶电站的安全与稳定；另一方面，多处理器模式有效提高了在管理船舶电站管理过程中的可靠性，可完成各种逻辑功能，可按电站操作的客观情况作出复杂而精确的控制。

附图说明

图1是一个较佳实施例中船舶用智能电站框图。

图2是一个较佳实施例中船舶用智能电站中第二发电机组实际配置图。

图中，M-第一机组，N-第二机组，1-发电机，2-PPU，3-发电机断路器，4-可编程逻辑控制器（PLC），5-主断路器，61-船舶推进控制系统（PCS），62-船舶监测报警系统（MAS），7-调速器及机旁控制箱。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例：参见图1和图2，一种船舶用智能电站，包括若干发电机组，每个发电机组包括若干发电机，在一个较佳实施例中，发电机组为二个，分别为第一发电机组M与第二发电机组N，作为主电站的第一发电机组M具有两台发电机1，第二发电机组N包括三台发电机1，三台发电机中的一台作为停泊发电机，每个发电机组设置有可编程逻辑控制器（PLC）4，每个发电机设置有PPU2、发电机断路器3。所述的每个发电机通过接线与汇流排连接，在所述接线上设置发电机断路器3，所述PPU2分别与所述可编程逻辑控制器4、所述发电机断路器3、所述的每个发电机1连接，所述可编程逻辑控制器4与汇流排连接。每个发电机组中，为各发电机设置的PPU之间相互连接，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间相互连接，所述汇流排上设置主断路器5，所述主断路器位于两相邻发电机组间（即设置在第一发电机组与第二发电机组之间）且所述主断路器5与对应的可编程逻辑控制器连接（即主断路器5分别与设置在第一发电机组中的可编程逻辑控制器及设置在第二发电机组中的可编程逻辑控制器连接）。

所述主断路器5主要目的在于实现单个发电机组是否并网，其通过可编程逻辑控制器（PLC）来实现闭合与断开。

其中，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间采用Modbus通讯。作为功率管理系统的各可编程逻辑控制器、及各PPU集成安装于主配电板内。所述船舶用智能电站使用环境为温度0℃～45℃，相对湿度为85%。所述船舶用智能电站采用西门子公司的可编程逻辑控制器（PLC）及DEIF公司的PPU。设置在第一发电机组的可编程逻辑控制器具有与船舶推进控制系统、船舶监测报警系统连接的I/0接口。

图2是船舶用智能电站中第二发电机组实际配置图，第一发电机组与其类似，不同之处在于第一发电机组未设置停泊发电机。

本实用新型可设置三种控制模式，可通过安装于配电板面板的模式选择开关进行切换。分别为手动模式、半自动模式及自动模式。

手动模式：此时本实用新型只显示电站的运行状态及参数，与全船监测报警系统通讯，不执行任何控制功能。

半自动模式：在半自动模式，从操作板上可以实现以下功能：

机组启动：按下“启动”按钮。当收到数字输入信号“正在运行”或检测到发电机频率大于30Hz（可根据实际需要设定）时，启动命令被收回。如果在预先确定的时间过后，仍没有收到“正在运行”的信号或发电机频率小于30Hz，则发出“起动失败”报警。如果选择的启动尝试大于一次，在所有的尝试都结束之前，起动失败报警信号不会显示。如果不符合起动条件，该请求将被撤销。

机组停机：在半自动模式，发电机组断路器（主断路器，下同）处于合闸状态时将不响应停机指令。发电机组断路器处于分断状态时要想发电机组停机，只要按下“停机”按钮。 如果不符合停机的条件，则该请求被撤消。

主开关合闸：按下“合闸”按钮，若电网有电，将启动自动同步功能，否则发电机断路器将自动合闸。如果不符合合闸的条件，则该请求被撤消。

主开关分断：按下“分断”按钮。当发电机组与另一台发电机组在汇流排上并联运行时，将减载后分断。当负载功率低于预先设定的限定值时，发电机断路器断开。如果不符合分断的条件，则该请求被撤消。

调频调载：当单机在网时，本实用新型调节电网频率恒定在50±0.25Hz。多机并联运行时，本实用新型调节各在网机组的负载分配差度在±5%额定功率内。

自动模式：在自动模式下，发电机组（柴油发电机组）可以自动完成启动（备用启动）和停机。

失电自启动：自动模式下，全船失电可以自动恢复。机组将自动启动、同步、合闸并网。功率高时的自动增机：本实用新型将为每一段汇流排以百分比计算总的负载功率（总的有功功率加上总的保留功率/重载功率占总的额定功率的百分比）。如果剩余发电机组的总负载功率高于增机功率设定值（例如单机在网时85%Pe，Pe即额定功率，下同），在经过一个设定的延迟时间（例如10s）后执行增机指令。

功率裕度大时的自动减机：本实用新型将为每一段汇流排以百分比计算总的负载功率（总的有功功率加上总的保留功率/重载功率占总的额定功率的百分比）。如果剩余发电机组的负载功率低于停机功率设定值（例如双机在网时60%Pe），在经过一个设定的延迟时间（例如10s）后执行减机指令。

电流过高自动增机：对于每台发电机，可以设定一个电流起动限定值。超过这个独立的限定值，在经过一个设定的延迟时间（例如10s）后本实用新型将起动一台备用机组。

机组频率越限时的自动换机：可以为发电机欠频/超频备用起动设定一个限定值。如果超出限定，经过延迟时间后将发出备用起动请求。备用发电机组启动后将同步并网，如果由于频率不同而无法实现，则故障机组停机，备用机组并网。但这种情况下有可能会造成短暂的电网失电。

调频调载：当单机在网时，本实用新型调节电网频率恒定在50±0.25Hz。多机并联运行时，本实用新型调节各在网机组的负载分配差度在±5%额定功率内。

分级卸载：当单机在网运行的情况下：流经发电机组断路器的电流大于95%Ie（Ie即额定电流，下同）时，经过一个设定的延迟时间（例如10s），则向相应用电设备发出一级卸载指令；若流经发电机组断路器的电流大于仍然大于95%Ie时，经过一个设定的延迟时间（例如10s），则向相应用电设备发出二级卸载指令。

机组电压越限时的自动换机：可以为发电机欠压/过压备用起动设定一个限定值。如果超出限定，经过延迟时间后将发出备用起动请求。备用发电机组启动后将同步并网，如果由于压差闭锁而无法实现，则故障机组停机，备用机组投网。但这种情况下有可能会造成短暂的电网失电。

故障换机：当机组发生综合故障报警时，延时设定的时间后，自动启动备用机组同步后投网运行，故障机组进入停机流程。

机组启动失败后的自动增机：在自动模式下，将执行一次或者几次起动尝试的启动程序。半自动模式也一样。如果在三次起动尝试次数后没有收到“柴油机运行”或发电机电压大于85%的信号，该故障机组将停机，并启动备用机组。

重载控制：负载问询控制计算可用功率，并与需要的功率比较。如果功率不够，将发出起动下一台备用机组的命令。当新起动的机组同步后，可用功率将会被重新计算。

功率限制：本实用新型设置功率限制，当系统负载达到该设定值时，本实用新型会发出一个功率限制信号给推进控制系统，以防止推进系统的功率持续快速的增加。

工况定义：通过本实用新型的操作面板，可以设定电站的各种工况模式，包括：航行工况、停泊工况、自定义工况等。在各种工况下，用户可以自定义电站的最小在网机组数，控制参数与控制策略等。

上述控制功能均可通过现有技术来实现，在此不作进一步的阐述。

需要说明的是，发电机组除了设置为两组，还可以根据实际需要设置更多的组数，每组发电机组内柴油发电机除了设置二台或者三台，也可以根据实际需要作更改，例如设置更多的发电机。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 

Claims (7)

1.一种船舶用智能电站，包括若干发电机组，每个发电机组包括若干发电机；其特征在于：每个发电机组设置有可编程逻辑控制器，每个发电机设置有PPU、发电机断路器；

所述的每个发电机通过接线与汇流排连接，在所述接线上设置发电机断路器，所述PPU分别与所述可编程逻辑控制器、所述发电机断路器、所述的每个发电机连接，所述可编程逻辑控制器与汇流排连接；

每个发电机组中，为各发电机设置的PPU之间相互连接，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间相互连接，所述汇流排上设置主断路器，所述主断路器位于两相邻发电机组间且所述主断路器与对应的可编程逻辑控制器连接。

2.根据权利要求1所述的船舶用智能电站，其特征在于，所述发电机组包括第一、第二发电机组，作为主电站的第一发电机组包括两台发电机，第二发电机组包括三台发电机，三台发电机中的一台作为停泊发电机。

3.根据权利要求1所述的船舶用智能电站，其特征在于，为各发电机组设置的可编程逻辑控制器之间采用Modbus通讯。

4.根据权利要求1所述的船舶用智能电站，其特征在于，作为功率管理系统的各可编程逻辑控制器、及各PPU集成安装于主配电板内。

5.根据权利要求1所述的船舶用智能电站，其特征在于，所述船舶用智能电站使用环境为温度0℃～45℃，相对湿度为85%。

6.根据权利要求1所述的船舶用智能电站，其特征在于，所述船舶用智能电站采用西门子公司的可编程逻辑控制器及DEIF公司的PPU。

7.根据权利要求2所述的船舶用智能电站，其特征在于，设置在第一发电机组的可编程逻辑控制器具有与船舶推进控制系统、船舶监测报警系统连接的I/0接口。