一種船舶電站并車與保護(hù)模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明針對船舶電站并車與保護(hù)這一具體的問題，研制一種船舶電站并車與保護(hù)裝置。本發(fā)明一種船舶電站并車與保護(hù)裝置主要具有以下功能：發(fā)電機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)管理,即發(fā)電機(jī)組依據(jù)電站運(yùn)行情況和實(shí)際負(fù)荷需要，按預(yù)定的順序自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組,以及發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)動(dòng)停機(jī)控制；發(fā)電機(jī)組之間的自動(dòng)并車、電壓及無功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)、并聯(lián)運(yùn)行中功率的自動(dòng)分配、轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動(dòng)調(diào)整；柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)并入電網(wǎng)運(yùn)行,這也是船舶電站自動(dòng)控制的重要一部分。影響同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的因素主要有三個(gè):電壓差、頻率差和相位差。當(dāng)帶并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓不相等時(shí)投入電網(wǎng),電壓差將產(chǎn)生無功的均壓電流;當(dāng)頻率不等和相位角不一致時(shí),頻差和相位差將產(chǎn)生有功的整步電流。所以要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步并車；船舶電站的綜合保護(hù)(包括發(fā)電機(jī)機(jī)電故障的自動(dòng)處理與報(bào)警。
【專利說明】一種船舶電站并車與保護(hù)模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶電站并車與保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶電力系統(tǒng)與陸地上的電力系統(tǒng)不同，它是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，發(fā)電裝置與用電裝置距離較近，傳輸距離很短。船舶電站是船舶電力系統(tǒng)的重要組成部分，是船舶電力系統(tǒng)的核心。整個(gè)船舶的安全航行有很大方面，要依靠整個(gè)船舶電站系統(tǒng)的可靠和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。船舶安全可靠地行駛直接受制于船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，因此電站一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還有可能引起更嚴(yán)重的故障。并且船舶電站的容量小，起動(dòng)大負(fù)載對電站沖擊大，加上船舶電站工作環(huán)境比較惡劣，長期工作在高溫、潮濕、和振動(dòng)等不好的環(huán)境里，產(chǎn)生故障的肯能行很大。同時(shí)對于電站管理人員來說，診斷起來也是很困難的，如果一旦發(fā)生故障，有可能會(huì)造成重大事故，危機(jī)人身及財(cái)產(chǎn)安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對船舶電站并車與保護(hù)這一具體的問題，研制一種船舶電站并車與保護(hù)
>J-U裝直。
[0004]本發(fā)明一種船舶電站并車與保護(hù)裝置主要具有以下功能:
(I)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)管理，即發(fā)電機(jī)組依據(jù)電站運(yùn)行情況和實(shí)際負(fù)荷需要，按預(yù)定的順序自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組，以及發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)動(dòng)停機(jī)控制。
[0005](2)發(fā)電機(jī)組之間的自動(dòng)并車、電壓及無功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)、并聯(lián)運(yùn)行中功率的自動(dòng)分配、轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動(dòng)調(diào)整。
[0006](3)柴油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)并入電網(wǎng)運(yùn)行，這也是船舶電站自動(dòng)控制的重要一部分。影響同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的因素主要有三個(gè):電壓差、頻率差和相位差。當(dāng)帶并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓不相等時(shí)投入電網(wǎng)，電壓差將產(chǎn)生無功的均壓電流；當(dāng)頻率不等和相位角不一致時(shí)，頻差和相位差將產(chǎn)生有功的整步電流。所以要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步并車
(4)船舶電站的綜合保護(hù)(包括發(fā)電機(jī)機(jī)電故障的自動(dòng)處理與報(bào)警)。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本設(shè)計(jì)中，選擇AMR7的微處理器LPC2132作為中央處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、發(fā)出操作指令及與上位機(jī)的通信。選擇以太網(wǎng)通訊模塊ZLGIPort、液晶顯示屏YM12864等輔助模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、人機(jī)交互、通信連接及報(bào)警等功能，并通過電路板設(shè)計(jì)軟件對電站并車與保護(hù)單元的硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0008]以ADS1.2為開發(fā)環(huán)境，C語言為基本編程語言對自動(dòng)并車系統(tǒng)進(jìn)行編程，將各硬件模塊聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。
[0009]自動(dòng)并車的指令是模擬實(shí)船的形式，由上位機(jī)發(fā)出。系統(tǒng)在接到上位機(jī)發(fā)出的自動(dòng)并車指令后，控制發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的自動(dòng)并車，系統(tǒng)接到指令，進(jìn)入并車程序后，首先要取得發(fā)電機(jī)的電壓和主電網(wǎng)的電壓,將主電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電壓保存在變量Bus-Volt和Gen-Volt中，系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)的電壓與主電網(wǎng)進(jìn)行比較，檢測壓差是否在允許范圍內(nèi)(壓差的取值考慮的是船級社對發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)整指標(biāo)的要求)，若不是，則需要等待電壓上升，啟動(dòng)程序中的定時(shí)器，延時(shí)一次。在經(jīng)過延時(shí)以后，再次檢測壓差，若壓差在允許范圍內(nèi)，則程序繼續(xù)執(zhí)行檢測頻差和相位。發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)的頻率值保存在變量Bus-freq和Gen-freq中，發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)的相位值值保存在變量Bus-phase和Gen-phase中，通過比較判斷，取得頻差值，當(dāng)頻差和相位差在合理范圍內(nèi)時(shí)，則進(jìn)入合闡程序，否則系統(tǒng)要進(jìn)行調(diào)頻。
[0010]本設(shè)計(jì)單元對電站參數(shù)主要進(jìn)行的保護(hù)可以具體分為以下幾個(gè)方面:(I)主電網(wǎng)或者是匯流排的電壓保護(hù)，可以具體分為高壓報(bào)警和低壓報(bào)警兩個(gè)反面，而且還可以根據(jù)比額定電壓所高出或者缺少的電壓百分比給出一級報(bào)警提醒和二級報(bào)警提醒。(2)主電網(wǎng)或匯流排的頻率保護(hù)，同樣的也分為高頻保護(hù)和低頻保護(hù)兩個(gè)方面，而且也可以根據(jù)相比額定頻率超出或低于的頻頻百分比給出一級和二級報(bào)警提醒。(3)發(fā)電機(jī)的電壓保護(hù)，與匯流排的電壓保護(hù)相識(shí)，也分為高壓報(bào)警和低壓報(bào)警兩個(gè)反面，可以根據(jù)比額定電壓所高出或者缺少的電壓百分比給出一級報(bào)警提醒和二級報(bào)警提醒。(4)發(fā)電機(jī)的頻率保護(hù)，同樣和匯流排的頻率保護(hù)類似，分為高頻保護(hù)和低頻保護(hù)兩個(gè)方面，可以根據(jù)相比額定頻率超出或低于的頻頻百分比給出一級和二級報(bào)警提醒。(5)發(fā)電機(jī)過流保護(hù)，過流保護(hù)就是根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電流對比實(shí)際電流，看超出的電流多少也可以給出一級和二級報(bào)警提醒。
[0011]參數(shù)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)主要就是，系統(tǒng)每隔Is就對電站內(nèi)的各種參數(shù)取樣，然后與系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)設(shè)定內(nèi)的各種設(shè)定值進(jìn)行比較，比較后如果結(jié)果滿足了相應(yīng)的報(bào)警條件，將給與報(bào)警提醒。系統(tǒng)的啟動(dòng)程序中都定時(shí)器協(xié)調(diào)工作完成對基準(zhǔn)時(shí)間的設(shè)定，在進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)采樣程序后，按照運(yùn)行機(jī)組的狀態(tài)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，對機(jī)組的各個(gè)參數(shù)連續(xù)采樣10次，然后將取得的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波和轉(zhuǎn)換后保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域采樣的基本數(shù)據(jù)包括有主電網(wǎng)的電壓、電流、功率以及發(fā)電機(jī)的電壓、電流和功率，將取得的數(shù)據(jù)送與之前系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的參數(shù)保護(hù)值進(jìn)行依次上、下警報(bào)界限判別，然后根據(jù)比較的結(jié)果，程序相應(yīng)的給出反應(yīng)。在比較完成后將比較后的結(jié)果數(shù)據(jù)送到芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并可以根據(jù)命令，將數(shù)據(jù)通過打印機(jī)打印出來。
[0012]編寫通訊協(xié)議并進(jìn)行上位機(jī)通信調(diào)試，完成上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊。對系統(tǒng)整體性能進(jìn)行調(diào)試，確保硬件電路連接的正確性，對軟件進(jìn)行完善，使系統(tǒng)性能更加完
盡
口 o
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
(I)所設(shè)計(jì)的電站并車與保護(hù)單元的通訊采用以太網(wǎng)通訊和串行，在實(shí)船環(huán)境下多個(gè)顯示單元并聯(lián)時(shí)，采用多種通訊方式，避免發(fā)送數(shù)據(jù)太快可能會(huì)造成的數(shù)據(jù)丟失或不穩(wěn)定。
[0014](2)實(shí)現(xiàn)對船舶電站各種參數(shù)的顯示、保護(hù)和報(bào)警，并可以進(jìn)行電站的自動(dòng)并車。提出了對船舶電站管理設(shè)備的設(shè)計(jì)理念提供新的思路，為船舶電站管理提供安全性和可靠性。
[0015](3)開發(fā)的電站管理模塊，利用各發(fā)電機(jī)管理模塊的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接進(jìn)行通訊，完美無缺的進(jìn)行自動(dòng)電力分配；并且以多種方式來監(jiān)視保護(hù)，控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)，也可以對柴油發(fā)電機(jī)和軸帶發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶電站并車與保護(hù)模擬裝置包含以下幾個(gè)部分:選擇AMR7的微處理器LPC2132作為中央處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、發(fā)出操作指令及與上位機(jī)的通信；選擇以太網(wǎng)通訊模塊ZLGIPort、液晶顯示屏YM12864等輔助模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、人機(jī)交互、通信連接及報(bào)警等功能，并通過電路板設(shè)計(jì)軟件對電站并車與保護(hù)單元的硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)；以ADS1.2為開發(fā)環(huán)境，C語言為基本編程語言對自動(dòng)并車系統(tǒng)進(jìn)行編程，將各硬件模塊聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能；自動(dòng)并車的指令是模擬實(shí)船的形式，由上位機(jī)發(fā)出；系統(tǒng)在接到上位機(jī)發(fā)出的自動(dòng)并車指令后，控制發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的自動(dòng)并車，系統(tǒng)接到指令，進(jìn)入并車程序后，首先要取得發(fā)電機(jī)的電壓和主電網(wǎng)的電壓，將主電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電壓保存在變量Bus-Volt和Gen-Volt中，系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)的電壓與主電網(wǎng)進(jìn)行比較，檢測壓差是否在允許范圍內(nèi)(壓差的取值考慮的是船級社對發(fā)電機(jī)靜態(tài)電壓調(diào)整指標(biāo)的要求)，若不是，則需要等待電壓上升，啟動(dòng)程序中的定時(shí)器，延時(shí)一次；在經(jīng)過延時(shí)以后，再次檢測壓差，若壓差在允許范圍內(nèi)，則程序繼續(xù)執(zhí)行檢測頻差和相位；發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)的頻率值保存在變量Bus-freq和Gen-freq中，發(fā)電機(jī)和主電網(wǎng)的相位值值保存在變量Bus-phase和Gen-phase中，通過比較判斷，取得頻差值，當(dāng)頻差和相位差在合理范圍內(nèi)時(shí)，則進(jìn)入合闡程序，否則系統(tǒng)要進(jìn)行調(diào)頻。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103647301SQ201310593030
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉雨 申請人:大連海聯(lián)自動(dòng)控制有限公司