一種船舶電站并車與保護模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明針對船舶電站并車與保護這一具體的問題，研制一種船舶電站并車與保護裝置。本發(fā)明一種船舶電站并車與保護裝置主要具有以下功能：發(fā)電機組運行臺數(shù)管理,即發(fā)電機組依據(jù)電站運行情況和實際負荷需要，按預(yù)定的順序自動啟動備用機組,以及發(fā)電機組的自動啟動和自動動停機控制；發(fā)電機組之間的自動并車、電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)、并聯(lián)運行中功率的自動分配、轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動調(diào)整；柴油發(fā)電機組自動并入電網(wǎng)運行,這也是船舶電站自動控制的重要一部分。影響同步發(fā)電機投入并聯(lián)的因素主要有三個:電壓差、頻率差和相位差。當帶并發(fā)電機與電網(wǎng)電壓不相等時投入電網(wǎng),電壓差將產(chǎn)生無功的均壓電流;當頻率不等和相位角不一致時,頻差和相位差將產(chǎn)生有功的整步電流。所以要實現(xiàn)準同步并車；船舶電站的綜合保護(包括發(fā)電機機電故障的自動處理與報警。
【專利說明】一種船舶電站并車與保護模擬裝置
【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。整個船舶的安全航行有很大方面，要依靠整個船舶電站系統(tǒng)的可靠和經(jīng)濟的運行。船舶安全可靠地行駛直接受制于船舶電站自動控制系統(tǒng)的可靠運行，因此電站一旦發(fā)生故障，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還有可能引起更嚴重的故障。并且船舶電站的容量小，起動大負載對電站沖擊大，加上船舶電站工作環(huán)境比較惡劣，長期工作在高溫、潮濕、和振動等不好的環(huán)境里，產(chǎn)生故障的肯能行很大。同時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，有可能會造成重大事故，危機人身及財產(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這一具體的問題，研制一種船舶電站并車與保護
>J-U裝直。
[0004]本發(fā)明一種船舶電站并車與保護裝置主要具有以下功能:
(I)發(fā)電機組運行臺數(shù)管理，即發(fā)電機組依據(jù)電站運行情況和實際負荷需要，按預(yù)定的順序自動啟動備用機組，以及發(fā)電機組的自動啟動和自動動停機控制。
[0005](2)發(fā)電機組之間的自動并車、電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)、并聯(lián)運行中功率的自動分配、轉(zhuǎn)移與電網(wǎng)頻率的自動調(diào)整。
[0006](3)柴油發(fā)電機組自動并入電網(wǎng)運行，這也是船舶電站自動控制的重要一部分。影響同步發(fā)電機投入并聯(lián)的因素主要有三個:電壓差、頻率差和相位差。當帶并發(fā)電機與電網(wǎng)電壓不相等時投入電網(wǎng)，電壓差將產(chǎn)生無功的均壓電流；當頻率不等和相位角不一致時，頻差和相位差將產(chǎn)生有功的整步電流。所以要實現(xiàn)準同步并車
(4)船舶電站的綜合保護(包括發(fā)電機機電故障的自動處理與報警)。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本設(shè)計中，選擇AMR7的微處理器LPC2132作為中央處理器，負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、發(fā)出操作指令及與上位機的通信。選擇以太網(wǎng)通訊模塊ZLGIPort、液晶顯示屏YM12864等輔助模塊實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、人機交互、通信連接及報警等功能，并通過電路板設(shè)計軟件對電站并車與保護單元的硬件部分進行設(shè)計。
[0008]以ADS1.2為開發(fā)環(huán)境，C語言為基本編程語言對自動并車系統(tǒng)進行編程，將各硬件模塊聯(lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。
[0009]自動并車的指令是模擬實船的形式，由上位機發(fā)出。系統(tǒng)在接到上位機發(fā)出的自動并車指令后，控制發(fā)電機和電網(wǎng)的自動并車，系統(tǒng)接到指令，進入并車程序后，首先要取得發(fā)電機的電壓和主電網(wǎng)的電壓,將主電網(wǎng)和發(fā)電機的電壓保存在變量Bus-Volt和Gen-Volt中，系統(tǒng)將發(fā)電機的電壓與主電網(wǎng)進行比較，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)電機靜態(tài)電壓調(diào)整指標的要求)，若不是，則需要等待電壓上升，啟動程序中的定時器，延時一次。在經(jīng)過延時以后，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)電機和主電網(wǎng)的頻率值保存在變量Bus-freq和Gen-freq中，發(fā)電機和主電網(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，當頻差和相位差在合理范圍內(nèi)時，則進入合闡程序，否則系統(tǒng)要進行調(diào)頻。
[0010]本設(shè)計單元對電站參數(shù)主要進行的保護可以具體分為以下幾個方面:(I)主電網(wǎng)或者是匯流排的電壓保護，可以具體分為高壓報警和低壓報警兩個反面，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警提醒和二級報警提醒。(2)主電網(wǎng)或匯流排的頻率保護，同樣的也分為高頻保護和低頻保護兩個方面，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警提醒。(3)發(fā)電機的電壓保護，與匯流排的電壓保護相識，也分為高壓報警和低壓報警兩個反面，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警提醒和二級報警提醒。(4)發(fā)電機的頻率保護，同樣和匯流排的頻率保護類似，分為高頻保護和低頻保護兩個方面，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警提醒。(5)發(fā)電機過流保護，過流保護就是根據(jù)發(fā)電機的額定電流對比實際電流，看超出的電流多少也可以給出一級和二級報警提醒。
[0011]參數(shù)保護的實現(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)保護設(shè)定內(nèi)的各種設(shè)定值進行比較，比較后如果結(jié)果滿足了相應(yīng)的報警條件，將給與報警提醒。系統(tǒng)的啟動程序中都定時器協(xié)調(diào)工作完成對基準時間的設(shè)定，在進入系統(tǒng)參數(shù)采樣程序后，按照運行機組的狀態(tài)啟動A/D轉(zhuǎn)換器，對機組的各個參數(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)保護值進行依次上、下警報界限判別，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)通過打印機打印出來。
[0012]編寫通訊協(xié)議并進行上位機通信調(diào)試，完成上位機與下位機之間的通訊。對系統(tǒng)整體性能進行調(diào)試，確保硬件電路連接的正確性，對軟件進行完善，使系統(tǒng)性能更加完
盡
口 o
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
(I)所設(shè)計的電站并車與保護單元的通訊采用以太網(wǎng)通訊和串行，在實船環(huán)境下多個顯示單元并聯(lián)時，采用多種通訊方式，避免發(fā)送數(shù)據(jù)太快可能會造成的數(shù)據(jù)丟失或不穩(wěn)定。
[0014](2)實現(xiàn)對船舶電站各種參數(shù)的顯示、保護和報警，并可以進行電站的自動并車。提出了對船舶電站管理設(shè)備的設(shè)計理念提供新的思路，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)電機管理模塊的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接進行通訊，完美無缺的進行自動電力分配；并且以多種方式來監(jiān)視保護，控制和調(diào)節(jié)發(fā)電機及電網(wǎng)，也可以對柴油發(fā)電機和軸帶發(fā)電機進行控制。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶電站并車與保護模擬裝置包含以下幾個部分:選擇AMR7的微處理器LPC2132作為中央處理器，負責整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、發(fā)出操作指令及與上位機的通信；選擇以太網(wǎng)通訊模塊ZLGIPort、液晶顯示屏YM12864等輔助模塊實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、人機交互、通信連接及報警等功能，并通過電路板設(shè)計軟件對電站并車與保護單元的硬件部分進行設(shè)計；以ADS1.2為開發(fā)環(huán)境，C語言為基本編程語言對自動并車系統(tǒng)進行編程，將各硬件模塊聯(lián)系起來，實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能；自動并車的指令是模擬實船的形式，由上位機發(fā)出；系統(tǒng)在接到上位機發(fā)出的自動并車指令后，控制發(fā)電機和電網(wǎng)的自動并車，系統(tǒng)接到指令，進入并車程序后，首先要取得發(fā)電機的電壓和主電網(wǎng)的電壓，將主電網(wǎng)和發(fā)電機的電壓保存在變量Bus-Volt和Gen-Volt中，系統(tǒng)將發(fā)電機的電壓與主電網(wǎng)進行比較，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)電機靜態(tài)電壓調(diào)整指標的要求)，若不是，則需要等待電壓上升，啟動程序中的定時器，延時一次；在經(jīng)過延時以后，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)電機和主電網(wǎng)的頻率值保存在變量Bus-freq和Gen-freq中，發(fā)電機和主電網(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，當頻差和相位差在合理范圍內(nèi)時，則進入合闡程序，否則系統(tǒng)要進行調(diào)頻。
【文檔編號】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)自動控制有限公司