CN208127880U - 一种船舶接岸电系统 - Google Patents

Abstract

一种船舶接岸电系统，包括岸上通讯模块和判断模块；所述判断模块用于：根据船上变压器信息，判断船舶是否配备有进行高压上船的船上变压器，若是，则选择接高压岸电，若否，则选择接低压岸电；若判断为接低压岸电，根据船舶配电信息，判断船舶配电标准与岸电电制标准是否一致，若是，则选择同压同频供电，若否，则选择变压变频供电；根据船舶无缝接岸电接口信息，判断船舶是否具有无缝接岸电接口，若是，则选择无缝接岸电，若否，则选择断电接岸电。本实用新型的船舶接岸电系统，能够根据船舶是否配备有船上变压器、是否配备有无缝接岸电接口、船舶配电标准的船舶信息，准确判断船舶采用何种方式接岸电，大大提高船舶接岸电的效率。

Description

一种船舶接岸电系统

技术领域

本实用新型涉及船舶用电技术领域，尤其涉及一种船舶接岸电的系统。

背景技术

船舶岸电技术是指船舶在靠港期间接入码头侧的电网，从岸上电源获得其水泵、通信、通风、照明和其他设施所需的电力，从而关闭自身的柴油发电机。船舶接岸电后可有效地减少废气的排放，具有节能环保的显著优点，可减少发电机组运行产生的噪音污染，降低成本，因此，政府及其交通部门、航运企业、港口企业都大力推行岸电的使用。

但是，大多的岸上供电为400V/50Hz电制，而现有的船舶电制有多种不同标准，例如 460V/60Hz电制、400V/50Hz电制，或者船上安装有固定变压器，可将岸上6.6kV的高压电与船舶相连接，利用船上的固定变压器转换为460V的低压电再进行供电的方式，这种方式通常称为高压上船，需要船舶上配有变压器。另外，船电的接口不一，有的船舶设有无缝接岸电接口，可以在船电和岸电间进行无缝切换，即在不断船电的情况下，直接由船舶发电机供电切换为岸电供电，而另外一些船舶不设有无缝接岸电接口，需要先停船电再接岸电。船舶的不同情况往往导致接岸电时需要在多种不同供电方式之间选择，操作起来比较混乱，无法统一调配，大大降低了船舶接岸电的效率。

发明内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种效率高的船舶接岸电系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种船舶接岸电系统，其特征在于：包括岸上通讯模块、判断模块、中心处理模块和第一供电模块，所述中心处理模块分别与所述岸上通讯模块、所述判断模块和所述第一供电模块连接；

所述岸上通讯模块用于查询是否有请求接岸电的船舶信息输入，若有，则将船舶信息传送到判断模块，若无，则继续查询是否有船舶信息输入；所述船舶信息包括船舶无缝接岸电接口信息、船上变压器信息、船舶配电信息、船舶型号、船舶类型信息和船舶主机信息；

所述判断模块用于：

根据船舶型号及船舶类型信息，选择与船舶的大小及类型相匹配的泊位；

根据船上变压器信息，判断船舶是否配备有进行高压上船的船上变压器，若是，则选择接高压岸电，若否，则选择接低压岸电；

若判断为接低压岸电，根据船舶配电信息，判断船舶配电标准与岸电电制标准是否一致，若是，则选择同压同频供电，若否，则选择变压变频供电；

根据船舶无缝接岸电接口信息，判断船舶是否具有无缝接岸电接口，若是，则选择无缝接岸电，若否，则选择断电接岸电；

当同时选择同压同频供电和无缝接岸电时，则根据船舶主机信息，判断船舶是否属于主机额定功率为3000千瓦或以上的大型船舶，若是，则选择状态跟随平滑切换方法接岸电，若否，则选择基于电压差包络线方法接岸电；当同时选择变压变频供电和无缝接岸电时，则选择状态跟随平滑切换方法接岸电；

所述中心处理模块接收判断模块的选择结果，若选择基于电压差包络线方法接岸电，则通知第一供电模块；

所述第一供电模块包括岸电变压器、第一开关、电压差包络线检测装置和控制组件；

所述岸电变压器经由所述第一开关接入船电；所述电压差包络线检测装置与所述第一开关并联连接，并将获取的岸电与船电之间的电压差包络线信号转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件；所述控制组件分别与所述电压差包络线检测装置和第一开关连接；所述控制组件以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点，在该基准点的前后各取T时间，并将该2T时间设定为对接时间段，且在该对接时间段内发送合闸信号到所述第一开关，控制所述第一开关合闸；其中0≤T≤0.01s。相比于现有技术，本实用新型通过测量船电和岸电的电压差包络线信号，并获取电压差包络线信号的最低点，且根据该最低点设定对接时间段，在该对接时间段内发送合闸信号，在不断船电的情况下，实现了岸电与船电的无缝对接，有效防止船电与岸电连接时环流对岸电的变压设备、船舶的发电机、船舶设备造成的损坏，确保了岸电、船舶发电机和船舶设备的正常运行。

进一步地，所述第一供电模块还包括用于控制是否接入电压差包络线检测装置的第二开关；所述第一开关设有用于与船电连接的第一组接触点和用于与岸电变压器连接的第二组接触点；所述电压差包络线检测装置的第一组输入端与所述第一组接触点连接；所述电压差包络线检测装置的第二组输入端通过所述第二开关与所述第二组接触点连接。

在需要检测船电和岸电的电压差包络线信号时，将所述第二开关(K3)合闸，将电压差包络线检测装置接入船电和岸电进行检测，在不需要检测船电和岸电的电压差包络线信号时，打开所述第二开关(K3)，断开电压差包络线检测装置与船电和岸电的连接，可防止船电和岸电电压不稳定对电压差包络线检测装置造成的损坏。

进一步地，所述电压差包络线检测装置包括电压差获取电路、绝对值转换电路和整形检波电路；所述电压差获取电路的两输入端分别并联在所述第一开关的两端，并获取船电和岸电的电压差包络线信号；所述电压差获取电路的输出端与所述绝对值转换电路的输入端连接，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对值转换电路；所述绝对值转换电路的输出端与所述整形检波电路的输入端连接，并将电压差包络线信号转换为正向电压差包络线信号后，传送到所述整形检波电路；所述整形检波电路对电压差包络线信号进行检波处理，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件。

通过获取船电和岸电的电压差包络线信号，并将该电压差包络线信号进行转换和整形处理，以获取稳定地的周期信号。

进一步地，所述控制组件包括单片机和工控计算机；所述单片机的输入端与所述电压差包络线检测装置的输出端连接，并对该周期性正向脉动信号进行采样和滤波，且以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点设定对接时间段，在该对接时间段内向所述工控计算机发送对接信号；所述工控计算机根据该对接信号发送合闸控制信号到所述第一开关，所述第一开关接收所述合闸控制信号并合闸。

通过单片机接收电压差包络线检测装置传送的稳定地电压差包络线信号，以快速准确地获取对接时间段；再通过工控计算机向第一开关(K2)发送开闸信号，以提高整个系统的响应速度。

进一步地，所述第一供电模块还包括并联的第一相序开关和第二相序开关；船电的A相、 B相、C相分别通过第一相序开关、第一开关与岸电变压器的输出端U相、V相、W相连接；所述控制组件还包括相序检测装置；所述相序检测装置一端分别与船电的A相、B相、C相连接，另一端分别与岸电变压器的输出端U相、V相、W相连接，以检测船电和岸电是否相序一致：若相序一致，则闭合第一相序开关；若相序不一致，则闭合第二相序开关。

通过第一相序开关(K1)和第二相序开关(K4)地简单切换，可使电压差包络线检测装置与相序一致的船电和岸电快速连接。

进一步地，所述电压差获取电路包括一组霍尔电压传感器组件；所述霍尔电压传感器组件包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一霍尔电压传感器和第一测量电阻；所述第一霍尔电压传感器的第一输入端通过所述第一分压电阻与所述第一开关的第一接触点连接；所述第一霍尔电压传感器的第二输入端通过所述第二分压电阻与所述第二开关的第二接触点连接，且所述第一霍尔电压传感器通过所述第一输入端和所述第二输入端分别获取船电的一相电压以及与该船电的相电压相对应的岸电一相电压，进而获取一相船电和岸电的电压差包络线信号；所述第一霍尔电压传感器的输出端与所述绝对值转换电路的输入端连接，并通过所述第一测量电阻接地；

所述第一供电模块还包括设置在船舶配电装置上的精准频率表，所述精准频率表用于测量船电频率，且根据所述精准频率表测量的船电频率，手动或自动调节发动机油门，以调节船电频率，使船电频率比岸电频率低0.1Hz-0.5Hz，再进行船电和岸电的对接。

本实用新型的第一霍尔电压传感器通过两输入端输入的船电和岸电两个不同的电压信号，在洛仑兹力的作用下而产生电磁场，从而快速获取船电和岸电的电压差包络线信号；通过设置精准频率表，以保证发电机承担的负载功率最高达到100％，最低达到-30％，理想状态为50％左右。防止岸电逆功率过高，出现发电机抖动情况，造成发电机过闸跳闸；而发电机逆功率过高，会使发电机自动跳闸，在这过程中，也可能会对岸电带来负荷的冲击，严重时还会出现岸电过闸跳闸。

进一步地，还包括中心处理模块、第一供电模块；所述中心处理模块接收判断模块的选择结果，若选择状态跟随平滑切换方法接岸电，则通知第二供电模块；

所述第二供电模块包括岸电变压器、整流逆变器、50Hz线路、60Hz线路、公共线路、内环控制器和外环控制器，所述外环控制器包括V/f控制器、P/Q控制器和锁相环控制器；

所述岸电变压器、整流逆变器、50Hz线路、公共线路依次连接，岸电变压器、整流逆变器、60Hz线路和公共线路依次连接，所述50Hz或60Hz线路根据所述船电配电信息选择；岸电变压器另一端用于与岸电电源连接，公共线路另一端用于与船电连接；

所述V/f控制器，用于使船舶发电机的目标频率转换为岸电变压器输出的目标频率；

所述P/Q控制器，用于当V/f控制器处理完毕后，控制船舶发电机频率和电压，以船电实时负荷功率为目标功率，进行功率转移，整流逆变器输出功率增加，船舶发电机输出功率下降，当船舶发电机输出功率下降到预设功率或以下时，船舶发电机关闭；

所述锁相环控制器用于控制整流逆变器输出的频率和电压。

本实用新型的第二供电模块通过采用状态跟随平滑切换方法，在岸电和船电供电切换时，船上设备无需断电，通过V/f控制跟随频率f，再通过P/Q控制将负载功率从船舶发电机转移到岸电中，完成无缝切换；另外，能够实现岸电50Hz电源，对60Hz或50Hz两种不同电网标准的船舶进行供电，适应不同船舶的需要，当对50Hz船舶进行无缝接岸电时，无需用传统的同步表或者限流控制，而是采用60Hz整流逆变器作为50Hz无缝平滑接岸电过渡装置，切换完成后，关闭整流逆变器，从50Hz逆变供电转换到岸电变压器直接供电，实现无冲击电流的平滑连接。

进一步地，所述50Hz线路包括第六开关、第七开关、第一电感、第二电感、第四电感和第一电容；所述60Hz线路包括第八开关、第三电感、第五电感和第二电容；所述公共线路包括第四电阻、第六电感和第九开关；

岸电变压器的一端用于连接岸电电源，另一端接整流逆变器的一端和第六开关，整流逆变器的另一端分别接第七开关和第八开关的一端；第六开关的另一端串接第一电感后连接第七开关的另一端，第七开关的该另一端连接第二电感的第一连接端，第二电感的第二连接端依次串接第四电感、第四电阻、第六电感和第九开关的一端，第一电容的一端连接在第二电感与第四电感之间，其另一端接地；第八开关的另一端连接第三电感的第一连接端，第三电感的第二连接端依次串接第五电感、第四电阻、第六电感和第九开关的一端，第二电容的一端连接在第三电感与第五电感之间，其另一端接地；第九开关的另一端用于与船电连接；

所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的船舶接岸电系统的示意图；

图2为本实用新型实施例一的基于电压差包络线方法的原理图；

图3为本实用新型实施例一的基于电压差包络线方法的信号原理图；

图4为本实用新型实施例一的船电和岸电的电压差包络线信号示意图；

图5为本实用新型实施例一的霍尔电压传感器组件的电路图；

图6为本实用新型实施例一的霍尔电压传感器空载时测量的三组输出波形图；

图7为本实用新型实施例一的霍尔电压传感器接入船电和岸电的输出波形图；

图8为本实用新型实施例一的绝对值转换电路的电路图；

图9为本实用新型实施例一的绝对值转换电路的输出波形图；

图10为本实用新型实施例一的整形检波电路的电路图；

图11为本实用新型实施例一的整形检波电路的输出波形和电压差包络线对比图；

图12为本实用新型实施例一的单片机输出的波形图；

图13为本实用新型实施例一的状态跟随平滑切换方法的示意图；

图14为本实用新型实施例二的电压差包络线检测装置的电路图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1，其为本实用新型实施例一的船舶接岸电系统的示意图。本实用新型的船舶接岸电系统包括岸上通讯模块、判断模块、中心处理模块、第一供电模块、第二供电模块、第三供电模块、第四供电模块、检测模块和计费模块。检测模块包括频率检测模块、电压检测模块、电流检测模块和相位检测模块。本实施例中，岸电电源可提供以下两种供电标准， 400V/50Hz以及6.6kV/60Hz。

本实用新型的船舶接岸电方法，包括以下步骤：

步骤1：岸上通讯模块查询是否有请求接岸电的船舶信息输入，所述船舶信息包括船舶无缝接岸电接口信息、船上变压器信息、船舶配电信息、船舶主机信息，以及船舶名称、船舶型号、船舶类型、靠岸时间等船舶相关信息，若无则继续查询是否有船舶信息输入，若有则执行步骤12。

该船舶信息由船舶传送至岸上通讯模块，可通过有线或无线的方式进行传送，有线的方式需要在船舶靠岸后与岸上通讯模块电连接，而无线方式可以在船舶靠岸前或靠岸后进行无线信息传送，本实施例优选无线方式。具体地，船上设有船舶无线通讯模块，所述船舶无线通讯模块依次通过海事卫星和地面基站发送船舶信息至岸上通讯模块。

所述船舶无缝接岸电接口信息，是指船上是否具有船舶无缝接岸电接口的信息；所述船上变压器信息是指船上是否具有变压器的信息，也可进一步包括该变压器的相关信息；船舶配电信息，是船舶所需的配电电圧、配电频率等信息，例如460V/60Hz、400V/50Hz或者 6.6kV/60Hz等，本实施例中以这三种船舶配电标准为例进行说明。所述船舶主机信息是指船舶主机的额定功率信息，船舶主机指船舶上额定功率最大的柴油发电机。

步骤12：判断模块根据船舶型号、船舶类型信息，选择适合其大小、类型的相应泊位。

步骤2：判断模块根据船上变压器信息，判断船舶是否配备有进行高压上船的船上变压器，若是，则选择接高压岸电，若否，则选择接低压岸电。

具体地，若船上配备有变压器，则选择接高压岸电，即采用高压上船方式进行供电，例如配电标准为6.6kV/60Hz的船舶。若船上未配备有变压器，则选择接低压岸电，例如配电标准为460V/60Hz或400V/50Hz的船舶。

步骤3：若选择为接低压岸电，判断模块根据船舶配电信息，判断船舶配电标准与岸电电制标准是否一致，若是，则选择同压同频供电，若否，则选择变压变频供电；若判断为接高压岸电，则不进行本步骤。

在本实施例中，本步骤采用400V/50Hz的岸电电源，若船舶配电标准为400V/50Hz，则采用同压同频供电，若船舶配电标准为460V/60Hz，则采用变压变频供电。

步骤4：判断模块根据船舶无缝接岸电接口信息，判断船舶是否具有无缝接岸电接口，若是，则选择无缝接岸电，若否，则选择断电接岸电。

步骤5：若同时选择同压同频供电和无缝接岸电，则判断模块根据船舶主机信息，判断船舶是否属于主机额定功率为3000千瓦或以上的大型船舶，若是，则选择状态跟随平滑切换方法接岸电，若否，则选择基于电压差包络线方法接岸电；若同时选择变压变频供电和无缝接岸电，则选择状态跟随平滑切换方法接岸电。若判断为接高压岸电或断电接岸电，则不进行本步骤。

步骤6：判断模块发送上述选择结果至中心处理模块和岸上通讯模块，岸上通讯模块将选择结果发送给船舶无线通讯模块。中心处理模块通过显示器显示船舶信息和相应的选择结果，通知岸上工作人员做好接岸电准备。

例如，配电标准为400V/50Hz并具有无缝接岸电接口的小型船舶(小型船舶即主机额定功率为3000千瓦以下)，则发送“接低压岸电-同压同频供电-无缝接岸电-基于电压差包络线方法接岸电”的信息。配电标准为400V/50Hz并具有无缝接岸电接口的大型船舶，则发送“接低压岸电-同压同频供电-无缝接岸电-状态跟随平滑切换方法接岸电”的信息。配电标准为 460V/60Hz并具有无缝接岸电接口的船舶，则发送“接低压岸电-变压变频供电-无缝接岸电- 状态跟随平滑切换方法接岸电”的信息。配电标准为6.6kV/60Hz并具有无缝接岸电接口的船舶，则发送“接高压岸电-无缝接岸电”的信息。配电标准为460V/60Hz且不具有无缝接岸电接口的船舶，则发送“接低压岸电-变压变频供电-断电接岸电”的信息。

步骤7：船舶根据选择结果停靠在码头的相应泊位。在码头上，不同的泊位对应供不同大小、类型的船舶停靠，每个泊位所设有的接岸电设备也不同，根据上述选择结果，所述判断模块为船舶选出与其大小、类型以及接岸电方式对应的泊位。例如配电标准为400V/50Hz 并具有无缝接岸电接口的小型船舶，则为其选择与该船舶的大小匹配的，且配有基于电压差包络线方法接岸电的相关设备的泊位；如果配电标准为6.6kV/60Hz并具有无缝接岸电接口的船舶，则为其选择与该船舶的大小匹配的，且配有高压上船的相关设备的泊位；如果是不具有无缝接岸电接口的船舶，则为其选择与该船舶的大小匹配的，且配有断电接岸电设备的泊位。

所述中心处理模块接收判断模块的选择结果，通知相应的模块用相应的接岸电方法进行操作。若选择基于电压差包络线方法接岸电，则通知第一供电模块，并执行步骤71。若选择状态跟随平滑切换方法接岸电，则通知第二供电模块，并执行步骤72。若选择高压上船(即接高压岸电)，则通知第三供电模块，并执行步骤73。若选择断电接岸电，则通知第四供电模块，并执行步骤74。

(1)基于电压差包络线方法接岸电

所述第一供电模块用于实现基于电压差包络线方法，其包括岸电变压器T1、第一开关 K2、第二开关K3、电压差包络线检测装置11和控制组件12。

请同时参阅图2和图3，图2为本实用新型实施例一的基于电压差包络线方法的原理图；图3为本实用新型实施例一中基于电压差包络线方法的信号原理图。

所述岸电变压器T1、第一开关K2依次连接并接入船电。所述第一开关K2设有用于与船电连接的第一组接触点和用于与岸电变压器T1连接的第二组接触点。所述电压差包络线检测装置11的第一组输入端与所述第一组接触点连接；所述电压差包络线检测装置11的第二组输入端通过所述第二开关K3与所述第二组接触点连接，以与所述第一开关K2并联连接。所述控制组件12分别与所述电压差包络线检测装置11和第一开关K2连接。

所述电压差包络线检测装置11获取岸电电源与船电之间的电压差包络线信号，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件12；所述控制组件12以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点，在该基准点的前后各取T时间，并将该2T时间设定为对接时间段，并在该对接时间段内发送合闸信号到所述第一开关K2，控制所述第一开关K2合闸，通过岸电变压器T1接入岸电电源，从而实现岸电与船电的无缝对接。其中，0≤T≤0.01s，交流电的周期是0.02s，在半个周期内提取合闸时间点。

具体的，设u₁、u₂分别表示为船电和岸电,且这两个电压的电压值可用正弦函数表示，其中U₁、U₂分别为船电和岸电电压的振幅电压；ω₁＝2πf₁、ω₂＝2πf₂,且ω₁和ω₂分别表示为船电和岸电的角频率，f₁和f₂分别表示为船电和岸电的频率；和分别表示船电和岸电电压的相位，则船电与岸电的电压差u满足如下公式：

u＝u₁-u₂＝U₁sin(ω₁t+ψ₁)-U₂sin(ω₂t+ψ₂)

设U₁＝U₂＝U

由此可知，船电和岸电的电压差由高频正弦和低频余弦两部分组成。

请参阅图4，其为本实用新型实施例一的船电和岸电的电压差包络线信号示意图，具体的，图(a)为船电和岸电的电压振幅相同、频率不同的包络线图；图(b)为船电和岸电的电压振幅和频率均不同时的包络线图；图(c)为船电和岸电的相位的包络线图；图(d)为船电和岸电的电压振幅相同、频率和相位均不同时的包络线图，其中四副图的横坐标表示时间，纵坐标表示电压差幅值。

设岸电和船电标准为400V/50Hz，在存在波动的情况下，船电和岸电的电压差幅值ΔU＝10％U，船电和岸电的频率差值Δf＝0.5Hz，船电和岸电的相位差值(其中，Ψ₁＝π/2，Ψ₂＝-π/2)，瞬态电压差包络线范围：0～1200V(即相当于0～1.5×2U₁)，包络线周期约4s。由图(a)可知当船电和岸电的电压振幅相同、频率不同时，包络线有过零点，即船电和岸电之间的环流为0，此时，不断电接入岸电时所产生的影响最小，即可作为船电和岸电无缝对接时的最佳时机。

本实用新型中，若船电和岸电的相序一致时，如岸电的A相、B相、C相与船电的U相、V相、W相的相序一致，则依据三相电压的对称性，只需测量一相的相对电压，如岸电的A 相与船电U相的电压差，以该相对相的相对电压便可以确定船电与岸电无缝对接的最佳时机。因此，本实施例中，以船电和岸电的相序一致时，测量一相的相对电压来说明如何选择船电和岸电无缝对接时的最佳时机。

所述电压差包络线检测装置11包括电压差获取电路111、绝对值转换电路112和整形检波电路113。所述电压差获取电路111的两输入端分别并联在所述第一开关K2两端，并获取船电和岸电任一一相电源的电压差包络线信号；所述电压差获取电路111的输出端与所述绝对值转换电路112的输入端连接，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对值转换电路112；所述绝对值转换电路112的输出端与所述整形检波电路113的输入端连接，并将电压差包络线信号转换为正向电压差包络线信号后，传送到所述整形检波电路113；所述整形检波电路 113对电压差包络线信号进行检波处理，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件12。

请同时参阅图5至图7，图5其为本实用新型实施例一中霍尔电压传感器组件的电路图；图6为实施例一中霍尔电压传感器空载时测量的三组输出波形图；图7为实施例一中霍尔电压传感器接入船电和岸电的输出波形图。其中，图6的横坐标表示时间，单位为ms；纵坐标表示电压差幅值，单位V；图7的横坐标表示时间，单位为ms；纵坐标表示电压差幅值，单位mV。

所述电压差获取电路111包括一组霍尔电压传感器组件。所述霍尔电压传感器组件包括第一接线座X1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第一霍尔电压传感器A1和第一测量电阻R3。船电的一相电压通过所述第一开关K2的第一组接触点与所述第一接线座X1的第一接线端子连接；岸电的一相电压连接通过所述第一开关K2的第二组接触点与所述第一接线座X1的第二接线端子，其中该船电和和岸电的相电压相序一致。所述第一霍尔电压传感器A1的第一输入端通过所述第一分压电阻R1与所述第一接线座X1的第一接线端子连接；所述第一霍尔电压传感器A1的第二输入端通过所述第二分压电阻R2与所述第一接线座X1 的第二接线端子连接，且所述第一霍尔电压传感器A1通过所述第一输入端和所述第二输入端分别获取船电的一相电压以及与该船电的相电压相对应的岸电一相电压，进而获取一相船电和岸电的电压差包络线信号；所述第一霍尔电压传感器A1的输出端与所述绝对值转换电路112的输入端连接，并通过所述第一测量电阻R3接地。

由于目前的船电频率表可能出现误差，因此，在船电和岸电对接之前，还在船舶配电装置上设置精准频率表，通过精准频率表测量船电频率，并手动或自动调节发动机油门，以调节船电频率，使船电频率比岸电频率低0.1Hz-0.5Hz，再进行船电和岸电的对接，以保证发电机承担的负载功率最高达到100％，最低达到-30％，理想状态为50％左右。防止岸电逆功率过高，出现发电机抖动情况，造成发电机过闸跳闸；而发电机逆功率过高，会使发电机自动跳闸，在这过程中，也可能会对岸电带来负荷的冲击，严重时还会出现岸电过闸跳闸。

下面具体阐述霍尔电压传感器的原理：

接入的船电和岸电对霍尔电压传感器形成原边施加电压，进而在原边产生电流，由于受到洛仑兹力的作用，便在霍尔电压传感器内的霍尔元件端产生了磁场，从而在霍尔元件端产生电位差。当原边端的电压变化时，霍尔元件端的磁场也产生相应的变化，当电压反向时，磁场就反向，霍尔元件端产生相反的电位差。通过霍尔电压传感器内的运算放大器对电流信号进行放大，输出到外界第一测量电阻上，第一测量电阻上的电压就是原边端的等比例电压值。

请同时参阅图8和图9，图8为实施例一中绝对值转换电路的电路图；图9为实施例一中绝对值转换电路的输出波形图，其中，图8的横坐标表示时间，单位ms；纵坐标表示电压差幅值，单位mV。

所述绝对值转换电路112包括第一双极型输入晶体管放大器D6和第二双极型输入晶体管放大器D7、第一开关二极管V45和第二开关二极管V36。所述第一双极型输入晶体管放大器D6的4引脚接-5V1电压，所述第一双极型输入晶体管放大器D6的7引脚接5V1电压，所述第一双极型输入晶体管放大器D6的3引脚接地，且所述第一双极型输入晶体管放大器 D6的2引脚通过电阻R94与所述第一霍尔电压传感器的输出端连接。所述第一双极型输入晶体管放大器D6的2引脚与第二双极型输入晶体管放大器D7的2引脚之间还连接有电阻R95 和电阻R97，所述第一双极型输入晶体管放大器D6的2引脚与第二双极型输入晶体管放大器D7的3引脚之间还连接有电阻R96，所述第一双极型输入晶体管放大器D6的6引脚通过正向第一开关二极管V45连接至所述第一双极型输入晶体管放大器D6的3引脚与电阻R96之间，且该引脚通过反向第二开关二极管V36连接至电阻R95与电阻R97之间，以对电压输出范围进行选择；所述第二双极型输入晶体管放大器D7的4引脚接-5V1电压，所述第二双极型输入晶体管放大器D7的7引脚接+5V1电压，所述第二双极型输入晶体管放大器D7的6 引脚输出绝对值电压，并通过电阻R98连接至所述第二双极型输入晶体管放大器D7的2引脚，以反馈回电路。

请同时参阅图10和图11，图10为实施例一中整形检波电路的电路图；图11为实施例一中整形检波电路的输出波形和电压差包络线对比图，其中，图11中横坐标表示时间，单位为s；纵坐标表示电压差幅值，单位mV，且图11的上半部分的图像表示整形检波电路113的输出波形图，下半部分表示为电压差包络线波形图。

所述整形检波电路113包括双运算放大器D8。所述双运算放大器D8的8引脚接+5V1电压，4引脚接地，2引脚连接至电阻R99和电阻R100之间；3引脚与电阻R101连接后与所述绝对值转换电路112的6引脚连接；1引脚与电阻R100和电阻R99连接后接地，且该1 引脚通过电阻R10和并联的充电电容C40和充电电容C41后输出整形电压。

请参阅图12，其为实施例一中单片机输出的波形图，其中图中横坐标表示时间，单位为 s；纵坐标表示电压差幅值，单位mV，且该图从上到下依次为整形检波电路113的输出波形图、电压差包络线波形图、单片机输出的波形图。

所述控制组件12包括单片机121和工控计算机122。所述单片机121的输入端与所述整形检波电路113的输出端连接，并对该周期性正向脉动信号进行采样和滤波，且以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点设定对接时间段，在该对接时间段内向所述工控计算机122 发送对接信号。所述工控计算机122根据该对接信号发送合闸控制信号到所述第一开关K2，所述第一开关K2合闸，实现岸电与船电的无缝对接。

为防止岸电接入时，岸电与船电的相序不一致而烧坏电机以及船电组件，本实用新型的基于电压差包络线的港船接岸电的系统还包括第一相序开关(K1)和第二相序开关(K4)。所述控制组件12还包括与工控计算机连接的相序检测装置123。下面详细介绍第一相序开关 (K1)第二相序开关(K4)和相序检测装置123的连接关系。

由于船电的A相、B相、C相与电机G2的A2相、B2相和C2相序一致，因此只需要检测变压器的输出端U相、V相、W相是否与船电的A相、B相、C相序一致，便可以确定变压器的输出端U相、V相、W相是否与电机G2的A2相、B2相和C2相序一致。具体的，船电的A相、B相、C相分别通过第一相序开关(K1)、第一开关(K2)与变压器的输出端 U相、V相、W相连接；船电的A相、B相、C相通过第二相序开关(K4)和第一相序开关 (K4)、第一开关(K2)与岸电的V相、U相、W相连接对应。所述相序检测装置一端分别与船电的A相、B相、C相连接，另一端分别与变压器的输出端U相、V相、W相连接，以检测船电和岸电是否相序一致：若相序一致，则闭合第一相序开关(K1)闭合第二开关K3，开始检测电压差包络线；若相序不一致，则闭合第二相序开关(K4)，再开始检测电压差包络线。

本实用新型中，船电发动机的频率波动为0.5Hz，岸电频率为标准的50Hz，故频差应该在1％以内。为了便于系统的检测，设定岸电与船电的频差在1％以内才可以将第一开关K2 合闸。

为此，本实施例中，所述控制组件12还包括与工控计算机连接的相序检测装置123、相位检测装置124、电压检测装置125、频率检测装置126、电流检测装置127和显示单元128。所述相位检测装置124、电压检测装置125、频率检测装置126和电流检测装置127分别接入检测开关组件K与所述第一开关K2的第一接触点之间，以检测船电的相序、相位、电压、频率和电流等电力信息，并通过显示单元128显示。通过比对船电和岸电的频率，以确保岸电与船电的频率在1％以内才进行合闸。进一步地，所述控制组件12还用于检测和显示船电和岸电两者断闸和合闸前后的电压、电流、功率、功率因素和频率等信息。

下面具体阐述整个系统的工作原理：

1、船电不断电并入岸电

接好电缆，将船舶发电机的开关K5合闸。通过工控计算机122对船电相序、相位、电压和频率进行取样，并与岸电进行比较，判断船电的A、B、C相是否与岸电的U、V、W相序对应，如若相序一致，则闭合第一相序开关K1，若相序不一致，则闭合第二相序开关K4；再判断船电频率比岸电的频率低0.1Hz-0.5Hz，若船电频率比岸电的频率低0.1Hz-0.5Hz，则获取船电和岸电的电压差包络线信号，否则，不进行船电和岸电的对接工作。

进行船电和岸电的电压差包络线信号检测时，通过工控计算机122控制第二开关K3合闸，所述第一霍尔电压传感器获取船电和岸电任一一相电源的电压差包络线信号，并传送到绝对值转换电路112；由绝对值转换电路112对电压差包络线信号进行处理，输出设定范围内的正向电压差包络线信号，并传送到整形检波电路113；由整形检波电路113对该正向电压差包络线信号进行整形获得周期性的正向脉动信号后，传送到单片机121；单片机121对该正向脉动信号进行采样和滤波后，且以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点设定对接时间段，进而形成周期性方波信号，且在该对接时间段内向所述工控计算机122发送对接信号，由工控计算机122发送合闸信号到第一开关K2，进而控制第一开关K2合闸，实现船电与岸电的无缝对接，进而实现船电向岸电转移。

2、岸电不断电并入船电

将船舶发电机的开关K5合闸并建立电压，此时，在船舶发电机和岸电变压器T1之间形成电压差和冲击环流，调节船舶发电机调速开关，工控计算机122控制第一开关K2开闸，进而切断岸电的岸电变压器T1供压，从而实现岸电不断电并入船电。

本实用新型的步骤71，具体包括以下步骤：

步骤711：获取船电和岸电的电压差包络线信号，并转换为周期性正向脉动信号。

所述电压差获取电路的两输入端分别并联在所述第一开关两端，并获取船电和岸电任一一相电源的电压差包络线信号；所述电压差获取电路的输出端与所述绝对值转换电路的输入端连接，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对值转换电路；所述绝对值转换电路的输出端与所述整形检波电路的输入端连接，并将电压差包络线信号转换为正向电压差包络线信号后，传送到所述整形检波电路；所述整形检波电路对电压差包络线信号进行检波处理，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件。

其中，所述绝对值转换电路和所述整形检波电路的具体结构和原理与实施例1的完全相同，这里不加以赘述。所述电压差获取电路的结构为实施例1中公开的结构，用于直接获取一相船电和岸电的电压差包络线信号。或者所述电压差获取电路的结构为实施例2中公开的结构，用于通过电压多路复用器选通获取一相船电和岸电的电压差包络线信号。

在一个实施例中，在获取船电和岸电的电压差包络线信号之前，还判断船电与岸电的相序连接是否一致，若一致，则获取船电和岸电的电压差包络线信号，否则，通过切换相序开关使船电与岸电的相序连接一致。具体的，所述船电的A相、B相、C相通过第一相序开关 K1和第一开关K2与岸电的U相、V相、W相连接对应；船电的A相、B相、C相通过第二相序开关K4和第一开关K2与岸电的V相、U相、W相连接对应；通过比对船电和岸电的相序是否一致，以接通所述第一相序开关K2或第二相序开关K4。

在一个实施例中，由于目前的船电频率表可能出现误差，在船电和岸电对接之前，还在船舶配电装置上设置精准频率表，通过精准频率表测量船电频率，并手动或自动通过调节发动机油门，以调节船电频率，使船电频率比岸电频率低0.1Hz-0.5Hz，再进行船电和岸电的对接，以保证发电机承担的负载功率最高达到100％，最低达到-30％，理想状态为50％左右。防止岸电逆功率过高，出现发电机抖动情况，造成发电机过闸跳闸；而发电机逆功率过高，会使发电机自动跳闸，在这过程中，也可能会对岸电带来负荷的冲击，严重时还会出现岸电过闸跳闸。

步骤712：以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点，在该基准点的前后各取T时间，并将该2T时间设定为对接时间段，其中0≤T≤0.01s。

步骤713：判断当前时刻是否处于该对接时间段内，若是，则将船电和岸电对接。

通过单片机对该周期性正向脉动信号进行采样和滤波，且以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点设定对接时间段，在该对接时间段内向工控计算机发送对接信号工控计算机根据该对接信号发送合闸控制信号到所述第一开关，所述第一开关合闸，实现岸电与船电的无缝对接。

当港船需要离岸时，此时需要执行岸电不断电并入船电，这是可将船舶发电机的开关合闸并建立电压，此时，在船舶发电机和岸电变压器之间形成电压差和冲击环流，调节船舶发电机调速开关，岸电变压器转移负载，当岸电变压器负载功率减少到5％PN时，工控计算机控制开闸，进而切断岸电的岸电变压器供压，从而实现岸电不断电并入船电。

相比于现有技术，本实用新型通过测量船电和岸电的电压差包络线信号，并获取电压差包络线信号的最低点，且根据该最低点设定对接时间段，在该对接时间段内发送合闸信号，在不断船电的情况下，实现了岸电与船电的无缝对接，有效防止船电与岸电连接时环流对岸电的变压设备、船舶的发电机、船舶设备造成的损坏，确保了岸电、船舶发电机和船舶设备的正常运行。

(2)状态跟随平滑切换方法接岸电

所述第二供电模块用于实现状态跟随平滑切换方法。

请参阅图13，其为本实用新型实施例一的状态跟随平滑切换方法的示意图。本实用新型的第二供电模块包括岸电变压器、整流逆变器、50Hz线路、60Hz线路、公共线路、以及控制线路，该控制线路包括内环控制器、外环控制器，所述外环控制器包括V/f控制器、P/Q控制器、锁相环控制器。该第二供电模块的岸电变压器与第一供电模块的岸电变压器可以采用同一个岸电变压器，在采用不同接岸电方法时分别连接不同的线路，也可以是两个专用的岸电变压器，分别用于不同的接岸电方法的相应线路，其他装置同理。本实施例中，岸电采用 400V/50Hz电制，可供400V/50Hz船舶和460V/60Hz船舶无缝接入。50Hz-60Hz是指50Hz 的岸电与60Hz的船电对接，采用60Hz线路，将400V/50Hz的岸电与460V/60Hz的船电对接， 50Hz-50Hz是指50Hz的岸电与50Hz的船电对接，采用50Hz线路，将400V/50Hz的岸电与400V/50Hz的船电对接。

所述岸电变压器T1、整流逆变器UI1、50Hz线路、公共线路依次连接，岸电变压器T1、整流逆变器UI1、60Hz线路、公共线路依次连接，根据船舶配电信息选择50Hz或60Hz线路；岸电变压器另一端用于与岸电连接，公共线路另一端用于与船电连接。

具体地，所述50Hz线路包括第六开关K6、第七开关K7、第一电感L1、第二电感L2、第四电感L4和第一电容C1，所述60Hz线路包括第八开关K8、第三电感L3、第五电感L5 和第二电容C2，所述公共线路包括第四电阻R4、第六电感L6和第九开关K9；岸电变压器 T1的一端用于连接岸电，另一端分别接整流逆变器UI1的一端、第六开关K6，整流逆变器 UI1的另一端分别接第七开关K7和第八开关K8的一端；第六开关K6的另一端串接第一电感L1后连接第七开关K7的另一端，第七开关K7的该另一端连接第二电感L2的第一连接端，第二电感L2的第二连接端依次串接第四电感L4、第四电阻R4、第六电感L6和第九开关K9的一端，第一电容C1的一端连接在第二电感L2与第四电感L4之间，其另一端接地；第八开关K8的另一端连接第三电感L3的第一连接端，第三电感L3的第二连接端依次串接第五电感L5、第四电阻R4、第六电感L6和第九开关K9的一端，第二电容C2的一端连接在第三电感L3与第五电感L5之间，其另一端接地；第九开关K9的另一端用于与船电连接。第四电阻R4、第六电感L6是用于限流，在其他实施方式中也可以省略。

本实用新型的步骤72，具体包括以下步骤：

步骤721：将第二供电模块分别与岸电电源、船电电连接，具体是将岸电变压器与岸电连接，将公共线路的另一端与船电连接；根据船舶配电信息选择50Hz或60Hz线路；若船电标准为50Hz，则选择50Hz线路，将第七开关与第九开关闭合；若船电标准为60Hz，则选择60Hz线路，将第八开关与第九开关闭合。

步骤722：整流逆变器采用内环控制方法和外环控制方法，在本步骤中，外环控制方法采用V/f控制方法，由船舶发电机的目标频率转换为岸电变压器输出的目标频率；同时，与锁相环控制方法配合稳定频率和电压。

根据整流逆变器V/f控制理论基础，V/f控制由电流内环和电压外环组成，主要系数有：电流环比例系数K_pi和积分系数K_ii、电压环比例系数K_pv和积分系数K_iv，设负载等效电阻R、等效电抗X、滤波电感L_s，整流逆变器输出电流不计电容滤波I₁≈I₂≈I、I_d、I_q分别为dq轴分量。

设电压环的参考值U_ref的dq轴分量U_dref和U_qref为输入，整流逆变器输出电压的dq轴分量V_d和V_q为输出，系统方程为以下公式：

具体地，在本实用新型中，步骤722包括以下步骤：

步骤7221：在第二电感的第二连接端以及第三电感的第二连接端处设置A点，获得A点处的整流逆变器输出电流值i₁，并计算其dq轴分量i_1d、i_1q；在第四电感和第四电阻之间以及第五电感和第四电阻之间设置B点，获得B点处的整流逆变器输出电压值v、电流值i₂，其中，电压v包括其abc轴分量v_a、v_b、v_c，然后计算电流值i₂的dq轴分量i_2d、i_2q，以及电压的dq轴分量v_d、v_q；

步骤7222：输入ω、u_ref、v_d、v_q，根据V/f控制方法获得电流环参考值i_dref、i_qref，具体公式如下：

θ＝∫(2πf-ω)dt,U_dref＝u_refcosθ,U_qref＝u_refsinθ,

i_dref＝K_pv(u_dref-v_d)+K_iv∫(u_dref-v_d)dt,i_qref＝K_pv(u_dref-v_d)+K_iv∫(u_qref-v_q)dt

其中，u_ref为电压环参考值，根据船电的电压设置，ω为整流逆变器输出角频率，也即船电的电压频率60Hz，θ为整流逆变器输出电压相角，K_pv为电压环比例系数，K_iv为电压环积分系数；

步骤7223：输入i_1d、i_1q、i_2d、i_2q、i_dref、i_qref、v_d、v_q，根据内环控制方法获得v_sd、v_sq，具体公式如下：

v_sd＝v_d-ωL_si_lq+K_pi(i_dref-i_2d)+K_ii∫(i_dref-i_2d)dt

v_sq＝v_q-ωL_si_lq+K_pi(i_qref-i_2q)+K_ii∫(i_qref-i_2q)dt；

其中，K_pi为电流环比例系数，K_ii为电流环积分系数，L_s为滤波电感；

步骤7224：输入v_sd、v_sq，计算其abc轴分量，转换为PWM后输出至整流逆变器。

在一个实施例中，在步骤2进行的同时，进行锁相环控制，以稳定频率和电压。

根据锁相环控制理论，在输入量的频率变化时，三相锁相环的输出仍是与输入同频同相位的输出信号，在输入存在直流偏移、三相不对称、谐波畸变等条件下，三相锁相环都具有较好的抗干扰能力。参考以下公式，其中θ为整流逆变器输出电压相角，θ_pll为锁相环输出，ω_ff、θ_ff分别为目标值：

v_q＝Vsin(θ-θ_pll)

θ＝ω₀t+θ₀

即本实用新型的步骤722的同时，同步进行以下步骤726：

步骤7261：在第二电感的第二连接端以及第三电感的第二连接端处设置A点，获得A点处的整流逆变器输出电流值i₁，并计算其dq轴分量i_1d、i_1q；在第四电感和第四电阻之间以及第五电感和第四电阻之间设置B点，获得B点处的整流逆变器输出电压值v、电流值i₂，其中，电压v包括其abc轴分量v_a、v_b、v_c，然后计算电流值i₂的dq轴分量i_2d、i_2q，以及电压的dq轴分量v_d、v_q；

步骤7262：输入v_a、v_b、v_c、ω_ff，根据锁相环控制方法获得锁相环输出θ_pll，具体公式如下：

ω_pll＝ω_ff+K_p.pllv_q+K_i.pll∫v_qdt

其中，K_p.pll为锁相环比例系数，K_i.pll为锁相环积分系数，ω_ff为理论角频率，ω_ff＝2*π *60Hz；ω_pll为整流逆变器输出电压的角频率；

步骤7263：输入θ_pll，经处理后输出至整流逆变器。

步骤726的锁相环控制方法，能够稳定整流逆变器的输出频率和电压。

步骤723：整流逆变器的外环控制方法由V/f控制方法转换为采用P/Q控制方法，控制船舶发电机频率和电压，以船电实时负荷功率为目标功率，进行功率转移，整流逆变器输出功率逐步增加，船舶发电机输出功率逐渐下降；同时，与锁相环控制方法配合稳定频率和电压。此过程中，船舶发电机可以以下垂控制、自动调频调载或手动调节调速器来减少负荷。

根据整流逆变器P/Q控制理论，P/Q控制在微网中实现间歇性电源的最大利用率，输出有功和无功分别为其参考值P_ref和Q_ref。其控制原理为：功率给定值与实测值相减，经过比例积分控制器后得到电流参考信号i_dref、i_qref，从而控制整流逆变器输出功率，P/Q控制的比例系数K_pP和积分系数K_iP，参考以下公式：

P_ref＝K_P/f(f_ref-f)

Q_ref＝K_Q/f(U_ref-U)

具体地，在本实用新型中，步骤723包括以下步骤：

步骤7231：在第二电感的第二连接端以及第三电感的第二连接端处设置A点，获得A点处的整流逆变器输出电流值i₁，并计算其dq轴分量i_1d、i_1q；在第四电感和第四电阻之间以及第五电感和第四电阻之间设置B点，获得B点处的整流逆变器输出电压值v、电流值i₂，其中，电压v包括其abc轴分量v_a、v_b、v_c，然后计算电流值i₂的dq轴分量i_2d、i_2q，以及电压的dq轴分量v_d、v_q；

步骤7232：输入v_d、v_q、i_2d、i_2q、P_ref、Q_ref，根据P/Q控制方法获得电流环参考值i_dref、i_qref，具体公式如下：

P＝v_di_2d+v_qi_2q,Q＝v_qi_2d+v_di_2q

i_dref＝K_pP(P_ref-P)+K_iP∫(P_ref-P)dt

i_qref＝K_pQ(Q_ref-Q)+K_iQ∫(Q_ref-Q)dt

其中，P_ref为有功功率参考值，Q_ref为无功功率参考值，K_pP为有功控制的比例系数，K_pQ为无功控制的比例系数，K_iP为有功控制的积分系数，K_iQ为无功控制的积分系数；

步骤7233：输入i_1d、i_1q、i_2d、i_2q、i_dref、i_qref、v_d、v_q，根据内环控制方法获得v_sd、v_sq，具体公式如下：

v_sd＝v_d-ωL_si_lq+K_pi(i_dref-i_2d)+K_ii∫(i_dref-i_2d)dt

v_sq＝vq-ωL_si_lq+K_pi(i_qref-i_2q)+K_ii∫(i_qref-i_2q)dt；

其中，K_pi为电流环比例系数，K_ii为电流环积分系数，L_s为滤波电感；

步骤7234：输入v_sd、v_sq，计算其abc轴分量，转换为PWM后输出至整流逆变器。

在步骤3进行的同时，进行锁相环控制，以稳定频率和电压，即同时进行步骤6，步骤6 已经在上文中说明，不再赘述。

步骤724：当船舶发电机输出功率下降到预设功率时，船舶发电机关闭，供电无缝切换完成。具体地，预设功率为5％的船舶发电机额定功率，也可以根据情况设置为其他大小。

步骤725：如果船电标准为50Hz，即船电与岸电均为400V/50Hz电制，则无需整流逆变器进行变压和调频，此时可绕过整流逆变器，由岸电变压器直接供电，以节省电能，具体是闭合第六开关；如果船电标准为60Hz，则不执行此步骤，即步骤724已完成操作。

当船舶需要离岸时，则采取上述步骤的逆向操作：首先启动船舶发电机，使发电机与第二供电模块连接，然后岸上整流逆变器负载功率向船舶发电机转移，船上配合加减油门操作，当岸上整流逆变器的负载功率降低到5％额定功率或以下时(此时电流很小)，第二供电模块与船电断开，完成供电无缝切换。

本实用新型的状态跟随平滑切换方法，在岸电和船电供电切换时，船上设备无需断电，通过V/f控制跟随频率f，再通过P/Q控制将负载功率从船舶发电机转移到岸电中，完成无缝切换；另外，能够实现岸电50Hz电源，对60Hz或50Hz两种不同电网标准的船舶进行供电，适应不同船舶的需要，当对50Hz船舶进行无缝接岸电时，无需用传统的同步表或者限流控制，而是采用60Hz整流逆变器作为50Hz无缝平滑接岸电过渡装置，切换完成后，关闭整流逆变器，从50Hz逆变供电转换到岸电变压器直接供电，实现无冲击电流的平滑连接。

(3)高压上船

步骤73：将6.6kV/60Hz的岸电与船电连接，第三供电模块控制船舶负载向岸电转移，转移完成后，关闭船舶发电机。本步骤具体可采用现用技术中的的高压上船方法，在此不再赘述。

(4)断电接岸电

步骤74：关闭船上设备，再关闭船舶发电机，第四供电模块根据船舶配电信息，将相应的岸电电源与船舶连接，例如船电为6.6kV/60Hz时，则与6.6kV/60Hz的岸电连接，船电为 400V/50Hz时，则与400V/50Hz的岸电电源连接，船电为460V/60Hz时，则岸电电源通过岸电变压器和整流逆变器进行变压和变频后，与船舶连接。岸电电源与船舶连接后，开启船上设备。

步骤8：检测模块检测岸电为船舶供电时的频率、电压、电流及相位信息，并传送给计费模块。计费模块计算当前总用电电费和电费，并发送至中心处理模块和岸上通讯模块，岸上通讯模块将当前总用电电费和电费发送至船舶无线通讯模块。具体包括以下步骤：

步骤81：频率检测模块、电压检测模块、电流检测模块和相位检测模块分别检测岸电为船舶供电时的频率、电压、电流及相位信息。

步骤82：计费模块接收上述信息，并根据公式实时计算得到岸电在供电过程中的输出电量，其中，W为当前总用电电量，t为岸电为船舶供电的当前持续时间，U 为岸电电源的即时线电压，I为岸电电源的即时线电流，为当前相电压与当前相电流的相位差，为岸电电源的即时功率因数。计费模块还根据当前总用电电量计算得到相应的电费。

步骤83：计费模块将当前总用电电费和电费发送至中心处理模块和岸上通讯模块，岸上通讯模块将当前总用电电费和电费发送至船舶无线通讯模块。

另外，如果船舶类型是油船或液化汽船或其它有限制的特殊的船型，如果没有通过接岸电的安全处理，则是不能够接岸电的。

本实用新型的船舶接岸电方法及系统，能够根据船舶是否配备有船上变压器、是否配备有无缝接岸电接口、船舶配电标准的船舶信息，准确判断船舶采用何种方式接岸电，大大提高船舶接岸电的效率；进一步地，为不同配电标准的船舶提供多种供电方式，所提供的状态跟随平滑切换方法与基于电压差包络线方法，能够实现船电与岸电的无缝切换，船上设备无需断电和重启，简化供电操作，提高供电安全性。

实施例二

本实施例的船舶接岸电方法及系统与实施例一基本相同，该基于电压差包络线方法的原理，以及第一供电模块的结构与实施例一基本相同，主要区别在于，所述电压差包络线检测装置11中的结构的不同，用于通过电压多路复用器选通获取其中一相的船电和岸电的电压差包络线信号。

请参阅图14，其为实施例二中电压差包络线检测装置的电路图。

具体的，所述电压差包络线检测装置包括电压差获取电路0111、绝对值转换电路0112 和整形检波电路0113。所述电压差获取电路0111的两输入端分别并联在所述第一开关K2两端，并获取船电和岸电的三相电源的电压差包络线信号；所述电压差获取电路0111的输出端与所述绝对值转换电路0112的输入端连接，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对值转换电路0112；所述绝对值转换电路0112的输出端与所述整形检波电路0113的输入端连接，并将电压差包络线信号转换为正向电压差包络线信号后，传送到所述整形检波电路0113；所述整形检波电路0113对电压差包络线信号进行检波处理，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件。

所述电压差获取电路0111包括六组霍尔电压传感器组件A1-A6和电压多路复用器D9，其中一组霍尔电压传感器获取船电和岸电AU或者BV或者CW电压差信号，并传送到所述电压多路复用器D9；所述电压多路复用器D9的输出端与所述绝对值转换电路0112的输入端连接，通过所述电压多路复用器D9选通一相对应的船电和岸电的电压差包络线信号，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对转换电路；另外的五组霍尔电压传感器组作为备用。

所述霍尔电压传感器组件A1的两输入端分别连接至船电的A相和岸电的U相电压，或者分别连接至船电的B相和岸电的V相电压，或者分别连接至船电的C相和岸电的W相电压。

所述霍尔电压传感器组件A1包括接线座、4个串联的第三分压电阻、两个串联的第四分压电阻、第二霍尔电压传感器和第二测量电阻。所述接线座的第一接线端子连接至船电的A 相电压，所述接线座的第二接线端子连接至船电的B相电压。所述第二霍尔电压传感器的第一输入端通过所述4个串联的第三分压电阻与所述接线座的第一接线端子连接，所述第二霍尔电压传感器的第二输入端通过所述两个串联的第四分压电阻与所述接线座的第二接线端连接。所述第二霍尔电压传感器的输出端连接至所述电压多路复用器D9的13引脚，并通过所述第二测量电阻接地。

另外备用的五组霍尔电压传感器组件与霍尔电压传感器组件A1的结构和原理完全相同，区别仅仅在于输入端和输出端连接的部件不同，这里不再一一赘述。

所述电压多路复用器的16引脚和7引脚分别连接+5V1电压和-5V1电压，6引脚和8引脚接地。所述电压多路复用器的11引脚、10引脚和9引脚为与单片机121连接的地址端，通过单片机121控制该三个引脚的输入，从而控制其他引脚的输入情况，从而在所述电压多路复用器的3引脚输出一相对应的船电和岸电的电压差包络线信号。

具体的，所述电压多路复用器D9的11引脚通过电阻R107接+5V1电压，所述电压多路复用器的11引脚与电阻R107之间与三极管V37的集电极连接，且三极管V37的发射极接地，三极管V37的基极连接至单片机121。所述电压多路复用器D9的10引脚通过电阻R109接+5V1电压，其在所述电压多路复用器D9的10引脚与电阻R109之间与三极管V37的集电极连接，且三极管V37的发射极接地，三极管V37的基极连接至单片机121。所述电压多路复用器D9的9引脚通过电阻R111接+5V1电压，其在所述电压多路复用器D9的9引脚与电阻 R111之间与三极管V37的集电极连接，且三极管V37的发射极接地，三极管V37的基极连接至单片机121。

所述绝对值转换电路0112和整形检波电路0113与实施例1的结构完全相同，这里不加以赘述。

本实施例中，所述电压差包络线检测装置11’还包括电流获取电路114’，所述电流获取电路114’通过获取船电或岸电的电流，以实时检测两者工作时的电流状态。

相比于现有技术，本实用新型通过测量电压复用器选通一相的船电和岸电的电压差包络线信号，并获取电压差包络线信号的最低点，且根据该最低点设定对接时间段，在该对接时间段内发送合闸信号，在不断船电的情况下，实现了岸电与船电的无缝对接，有效防止船电与岸电连接时环流对岸电的变压设备、船舶的发电机、船舶设备造成的损坏，确保了岸电、船舶发电机和船舶设备的正常运行。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种船舶接岸电系统，其特征在于：包括岸上通讯模块、判断模块、中心处理模块和第一供电模块，所述中心处理模块分别与所述岸上通讯模块、所述判断模块和所述第一供电模块连接；

所述第一供电模块包括岸电变压器、第一开关、电压差包络线检测装置和控制组件；

所述岸电变压器经由所述第一开关接入船电；所述电压差包络线检测装置与所述第一开关并联连接，并将获取的岸电与船电之间的电压差包络线信号转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件；所述控制组件分别与所述电压差包络线检测装置和第一开关连接；所述控制组件以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点，在该基准点的前后各取T时间，并将该2T时间设定为对接时间段，且在该对接时间段内发送合闸信号到所述第一开关，控制所述第一开关合闸；其中0≤T≤0.01s。

2.根据权利要求1所述的船舶接岸电系统，其特征在于：所述第一供电模块还包括用于控制是否接入电压差包络线检测装置的第二开关；所述第一开关设有用于与船电连接的第一组接触点和用于与岸电变压器连接的第二组接触点；所述电压差包络线检测装置的第一组输入端与所述第一组接触点连接；所述电压差包络线检测装置的第二组输入端通过所述第二开关与所述第二组接触点连接。

3.根据权利要求2所述的船舶接岸电系统，其特征在于：所述电压差包络线检测装置包括电压差获取电路、绝对值转换电路和整形检波电路；所述电压差获取电路的两输入端分别并联在所述第一开关的两端，并获取船电和岸电的电压差包络线信号；所述电压差获取电路的输出端与所述绝对值转换电路的输入端连接，并将该电压差包络线信号传送到所述绝对值转换电路；所述绝对值转换电路的输出端与所述整形检波电路的输入端连接，并将电压差包络线信号转换为正向电压差包络线信号后，传送到所述整形检波电路；所述整形检波电路对电压差包络线信号进行检波处理，并转换为周期性正向脉动信号后，传送到所述控制组件。

4.根据权利要求2所述的船舶接岸电系统，其特征在于：所述控制组件包括单片机和工控计算机；所述单片机的输入端与所述电压差包络线检测装置的输出端连接，并对该周期性正向脉动信号进行采样和滤波，且以该周期性正向脉动信号的最低点为基准点设定对接时间段，在该对接时间段内向所述工控计算机发送对接信号；所述工控计算机根据该对接信号发送合闸控制信号到所述第一开关，所述第一开关接收所述合闸控制信号并合闸。

5.根据权利要求2所述的船舶接岸电系统，其特征在于：所述第一供电模块还包括并联的第一相序开关和第二相序开关；船电的A相、B相、C相分别通过第一相序开关、第一开关与岸电变压器的输出端U相、V相、W相连接；所述控制组件还包括相序检测装置；所述相序检测装置一端分别与船电的A相、B相、C相连接，另一端分别与岸电变压器的输出端U 相、V相、W相连接，以检测船电和岸电是否相序一致：若相序一致，则闭合第一相序开关；若相序不一致，则闭合第二相序开关。

6.根据权利要求3所述的船舶接岸电系统，其特征在于：所述电压差获取电路包括一组霍尔电压传感器组件；所述霍尔电压传感器组件包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一霍尔电压传感器和第一测量电阻；所述第一霍尔电压传感器的第一输入端通过所述第一分压电阻与所述第一开关的第一接触点连接；所述第一霍尔电压传感器的第二输入端通过所述第二分压电阻与所述第二开关的第二接触点连接，且所述第一霍尔电压传感器通过所述第一输入端和所述第二输入端分别获取船电的一相电压以及与该船电的相电压相对应的岸电一相电压，进而获取一相船电和岸电的电压差包络线信号；所述第一霍尔电压传感器的输出端与所述绝对值转换电路的输入端连接，并通过所述第一测量电阻接地；

所述第一供电模块还包括设置在船舶配电装置上的精准频率表，所述精准频率表用于测量船电频率，且根据所述精准频率表测量的船电频率，手动或自动调节发动机油门，以调节船电频率，使船电频率比岸电频率低0.1Hz-0.5Hz，再进行船电和岸电的对接。