一种电压骤降穿越实船短路试验方法
【专利摘要】本发明涉及一种电压骤降穿越实船短路试验方法，包括：选定一套冗余组，断开该冗余组中电站与主配电板的供电连接，并将主配电板的接地开关接地；将短路试验点选在伸缩推进器与主配电板之间电连接的主开关的输出端，拆除该主开关输出端的动力电缆，并将主开关的三相之间进行短路连接；将主配电板和冗余组的辅助配电板分别与测量设备电连接，并在主开关的控制端连接遥控按钮盒；断开主配电板的接地开关，闭合电站与主配电板的供电连接，启动动力定位系统；通过遥控按钮盒控制主开关闭合，使短路试验点短路；分别对主配电板和辅助配电板的电路参数进行测量，记录及确认试验结果，从而提高了动力定位工程船维持动力定位的可靠性和稳定性。
【专利说明】
一种电压骤降穿越实船短路试验方法
技术领域
[0001]本发明涉及动力定位工程船伸缩式推进器系统试验领域，具体涉及一种基于无切换双路供电技术的电压骤降穿越短路试验方法。
【背景技术】
[0002]动力定位工程船一般在艏部设有两台艏侧推进器和一台伸缩式推进器，艉部设有两台主推进器，共五台推进器。船上还配有两套在动力定位工况下相互独立的电站，分别设在前、后两个机舱，用于向五台推进器供电。通常情况下，由一套电站分别向一个艏侧推进器和一个主推进器以及所述伸缩式推进器供电，另一套电站分别向另一个艏侧推进器和另一个主推进器以及所述伸缩式推进器供电，也即所述伸缩式推进器可由两个电站分别供电。如果其一套电站无法工作，例如前机舱出现失火或进水等事故时，会导致前机舱的电站无法工作，那么由前机舱电站供电的一个艏侧推进器和一个主推进器便无法工作，但是前述伸缩推进器可以通过切换，由后机舱电站进行供电，保证前述伸缩推进器仍然可以工作。只要有三台推进器可以工作，动力定位工程船便可继续维持动力定位，但若三台以上推进器无法工作，动力定位工程船便无法继续维持动力定位。
[0003]但是，目前这种切换供电的设计是不满足DNV船级社三级动力定位的要求，DNV要求动力定位系统的冗余应基于运行的设备，在单个故障发生后，船舶能保持定位能力而没有中断，推进器完全停止后再重新启动可用的推进器不认为是可以接受的中断。而目前这种切换供电的设计恰恰需要伸缩推进器完全停止后通过切换再重新启动，因而不符合要求。
[0004]为了满足DNV冗余要基于运行的设备和不允许重新启动推进器的要求，需根据系统配置特点提出解决方案，即无切换双路供电(Dual feeding)方案:伸缩推进器采用两套移相变压器、双整流单元分别同时从前机舱电站和后机舱电站获取电能，整流单元的输出连接至公共的直流母排上逆变成交流后向伸缩推进器供电；当一个机舱的电站无法工作后，另一个机舱的电站不间断地馈电给伸缩推进器，因此伸缩推进器不会完全停止并重新启动。这样就满足了 DNV关于冗余要基于运行的设备和不允许重新启动推进器的要求。
[0005]无切换双路供电方案成功地解决了伸缩式推进器供电切换的问题，但是，同时引入一个新的问题:公共连接，即两个不同电站同时向同一个设备供电，该设备成为不同电站共享的设备，当该共享的设备出现故障时，可能影响连接至该设备上的不同电站的设备和系统的正常运行。例如，当伸缩推进器的前述直流母排短路时，会造成前、后机舱电站电网的电压骤降，可能会造成动力定位辅助设备的脱扣;若是伸缩式推进器舱出现失火故障，则可能使从两个电站的进线高压电缆相继短路，也会造成前、后机舱电站电网的电压骤降，进而可能会造成动力定位设备的脱扣;这些均可能导致动力定位工程船“丢失”三台推进器，进而无法继续维持动力定位。所以，一方面需要解决将伸缩式推进器的故障隔离的问题，另一方面需解决短路引起的电压骤降问题。故障的隔离是通过电站保护电器的选择性保护实现的；电压骤降问题可通过电压骤降穿越方案实现，主要依赖以下设备:
[0006]I)变频器。采用交-直-交电压型变频器，直流单元设有欠压保护和过压保护。当变频器检测到电源欠压时，将停止变频器的输出脉冲，以维持直流单元的电压。
[0007]2)高压断路器。高压配电板上发电机断路器设有欠压保护单元，将欠压保护单元动作时间设定为延时1.8?2秒动作，以避开电压骤降持续时间。
[0008]3)低压断路器。将低压配电板上所有设有欠压脱扣器的断路器设定延时I秒动作。
[0009]4)辅助设备启动器。常规设计的启动器内的接触器、继电器的控制电源一般是从主电源获取，主电源电压骤降时，接触器、继电器会脱扣。需要设有不间断电源给与动力定位相关的辅助设备控制电源供电;并应设有断电保护单元，以满足主船级欠压保护的要求。
[0010]5)控制设备。变频器控制器、推进器控制单元、高压配电板内控制器、功率管理系统、动力定位控制系统、动力定位位置参照系统、动力定位传感器系统等均需要由不间断电源供电，以避免电压骤降造成控制系统逻辑错误。
[0011]目前，对于这种电压骤降穿越技术的实现效果并没有一套行之有效的试验方案，导致其可靠性、稳定性有限，动力定位工程船依然存在由于电压骤降导致的无法维持动力定位的隐患。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于，提出一种电压骤降穿越实船短路试验方法，以对电压骤降穿越方案的效果进行验证，消除动力定位工程船因电压骤降导致的无法维持动力定位的隐串
■/Ql、O
[0013]为了实现以上目的，本发明提出的一种电压骤降穿越实船短路试验方法，主要包括以下步骤:
[0014]Al、选定动力定位工程船的一套冗余组，断开该冗余组中电站与主配电板的供电连接，并将所述主配电板的接地开关接地；
[0015]A2、将短路试验点选在伸缩推进器与所述主配电板之间电连接的主开关的输出端，拆除连接在该主开关输出端的所述伸缩推进器的动力电缆，并将主开关的三相之间进行短路连接；
[0016]A3、将所述主配电板和所述冗余组的辅助配电板分别与测量设备电连接，并在所述主开关的控制端连接遥控按钮盒，且所述主开关处于断开状态；
[0017]A4、断开所述主配电板的接地开关，闭合所述电站与主配电板的供电连接，启动动力定位系统；
[0018]A5、通过所述遥控按钮盒控制所述主开关闭合，使所述短路试验点得电并短路；
[0019]A6、利用所述测量设备分别对所述主配电板和辅助配电板的电路参数进行测量，记录及确认试验结果。
[0020]在本发明的进一步优选方案中，步骤A2中将主开关的三相之间进行短路连接具体为:利用短路铜排将主开关的三相之间进行短路连接，用扭力扳手紧固短路铜排的连接螺栓，并确认连接螺栓的扭力。
[0021]在本发明的进一步优选方案中，所述测量设备包括瞬态记录仪以及分别与瞬态记录仪电连接的UPS电源、第一短路电流记录仪、第二短路电流记录仪以及控制电脑；
[0022]所述步骤A3中主配电板、辅助配电板与测量设备电连接具体包括:所述主配电板分别与瞬态记录仪、第一短路电流记录仪电连接;所述辅助配电板与瞬态记录仪电连接。
[0023]在本发明的进一步优选方案中，步骤A4中闭合所述电站与主配电板的供电连接的同时还包括:
[0024]断开所述冗余组的主配电板与动力定位工程船另一冗余组的主配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的辅助配电板与动力定位工程船另一冗余组的辅助配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的特种设备配电板与动力定位工程船另一冗余组的特种设备配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的甲板供应站配电板与动力定位工程船另一冗余组的甲板供应站配电板之间的跨接开关。
[0025]在本发明的进一步优选方案中，步骤A4中闭合所述电站与主配电板的供电连接具体包括:选择一台发电机组作为试验发电机组在网运行，闭合所述试验发电机组与主配电板的供电连接。
[0026]在本发明的进一步优选方案中，所述遥控按钮盒为第一遥控按钮盒;所述试验发电机组的控制端连接有用于应急停止控制的第二遥控按钮盒。
[°027]在本发明的进一步优选方案中，步骤A4中启动动力定位系统具体包括:动力定位工程船的两套冗余组中的艏侧推进器和主推进器均负荷运行，同时，启动与动力定位系统相关的辅助设备。
[0028]在本发明的进一步优选方案中，所述与动力定位系统相关的辅助设备包括海水栗、淡水栗、冷却水栗、滑油栗及冷却风机。
[0029]在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A6中记录及确认试验结果包括:记录测量的电路参数并确认是否符合试验要求，同时确认启动动力定位系统的动力定位能力是否能够维持。
[0030]在本发明的进一步优选方案中，步骤A6之后还包括:
[0031]A7、试验结果确认成功后，恢复动力定位工程船正常工作的电路连接状态。
[0032]有益效果:本发明提出的电压骤降穿越实船短路试验方法可以对动力定位工程船采用的电压骤降穿越方案的效果进行实船验证，消除了动力定位工程船因电压骤降导致的无法维持动力定位的隐患，提高了动力定位工程船维持动力定位的可靠性和稳定性。
【附图说明】
[0033]图1是实施例提出的电压骤降穿越实船短路试验方法中动力定位工程船的主要设备位置示意图。
[0034]图2是与图1对应的电力系统连接结构示意图。
[0035]图3是实施例提出的电压骤降穿越实船短路试验方法流程示意图。
[0036]图4是实施例中测量设备的硬件连接框图。
[0037]图1中标识:A—A冗余组，B-B冗余组，IDG?6DG— I?6号发电机组，ITHR?2THR— I?2号艏侧推进器，3THR —伸缩推进器，4THR —左主推进器，5THR —右主推进器，IMSB?2MSB — I?2号主配电板。
[0038]图2中附加标识:Tl?T2、T7?T8、T11?T12—各变压器，Cl?C2、C5?C7—各变频器，SI?S2 — I?2号主开关，S13—两主配电板跨接开关，DC BUS—直流母排，A60 —防火分隔等级，IASB?2ASB— I?2号辅助配电板，IPSB?2PSB— I?2号特种设备配电板，IUSB?2USB— I?2号甲板供应站配电板，3P1?3P2 — I?2号电力配电箱，S14—两辅助配电板跨接开关，S16—两特种设备配电板跨接开关，S18—甲板供应站配电板跨接开关。
【具体实施方式】
[0039]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
[0040]请参阅图1和图2，实施例中基于电压骤降穿越方案对动力定位工程船做以下配置:
[0041]动力定位工程船具有两套冗余组，S卩A冗余组和B冗余组，其中，A冗余组可包括I号艏侧推进器(1THR)、右主推进器(5THR)、I号主配电板(1MSB)、I号辅助配电板(IASB)、I号特种设备配电板(1PSB)、1号甲板供应站配电板(1USB)、1号电力配电箱(3P1)、变压器Tl、变压器T7、变压器T11、变频器Cl、用于提供电力的I?3号发电机组(IDG、2DG、3DG)，以及其他相关配套设备；B冗余组可包括2号艏侧推进器(2THR)、左主推进器(4THR)、2号主配电板(2MSB)、2号辅助配电板(2ASB)、2号特种设备配电板(2PSB)、2号甲板供应站配电板(2USB)、2号电力配电箱(3P2)、变压器T2、变压器T8、变压器T12、变频器C2、用于提供电力的4?6号发电机组(406、506、606)，此外还包括其他相关配套设备。两套冗余组之间设有等级为八60的防火分隔，并设有水密分隔。伸缩推进器(3THR)由两套冗余组的发电机组基于无切换双路供电方案进行供电，其通过I号主开关(Sl)、2号主开关(S2)分别与I号主配电板(1MSB)、2号主配电板(2MSB)电连接，来自于两套冗余组的发电机组的电力经变压、交流换直流后通过直流母排(DC BUS)、再进行直流转交流并供给伸缩推进器(3THR)。两套冗余组之间还具有两辅助配电板跨接开关(S14)、两特种设备配电板跨接开关(S16)以及甲板供应站配电板跨接开关(S18)等。
[0042]上述两套冗余组中的设备配置仅作参考，可根据实际需要做调整。另外，I?2号主配电板(1MSB?2MSB)可采用6600V的配电板，I?2号辅助配电板(1ASB?2ASB)可采用400V配电板、I?2号电力配电箱(3P1?3P2)可采用400V配电箱，I?2号特种设备配电板以及I?2号甲板供应站配电板均可米用690V配电板。
[0043]请参阅图3并结合图2、图4，实施例提出的电压骤降穿越实船短路试验方法，主要包括以下步骤SlOO至S600(或者包括以下步骤SlOO至S700):
[0044]S100、选定动力定位工程船的一套冗余组，断开该冗余组中电站与主配电板的供电连接，并将所述主配电板的接地开关接地。
[0045]步骤SlOO以选定A冗余组进行试验为例，断开I?3号发电机组(1DG、2DG、3DG)与I号主配电板(IMSB)的供电连接，并将I号主配电板(IMSB)的接地开关(图未示出)接地，以确保试验操作安全。
[0046]S200、将短路试验点选在伸缩推进器与所述主配电板之间电连接的主开关的输出端，拆除连接在该主开关输出端的所述伸缩推进器的动力电缆，并将主开关的三相之间进行短路连接。
[0047]如图2所示，步骤S200中将短路试验点选在伸缩推进器(3THR)与I号主配电板(1MSB)之间电连接的I号主开关(SI)的输出端，拆除连接在该I号主开关(SI)输出端的伸缩推进器(IMSB)的动力电缆，并将I号主开关(SI)的三相之间进行短路连接。为操作简易，该短路连接可利用短路铜排将主开关的三相之间进行连接即可，然后用扭力扳手紧固短路铜排的连接螺栓，并确认连接螺栓的扭力以确保扭紧。
[0048]S300、将所述主配电板和所述冗余组的辅助配电板分别与测量设备电连接，并在所述主开关的控制端连接遥控按钮盒，且所述主开关处于断开状态。
[0049]请参阅图4，测量设备具体可包括瞬态记录仪(可采用PA2300，8通道，小于20us的采样频率)以及分别与瞬态记录仪电连接的UPS电源(不间断电源)、第一短路电流记录仪(10A/100mV)、第二短路电流记录仪(10A/100mV)以及控制电脑(为了便携，可采用笔记本电脑)。当然，根据需要测量的电路参数，也可采用其他类型或型号的测量设备。
[0050]步骤S300中，将I号主配电板(IMSB)分别与瞬态记录仪、第一短路电流记录仪电连接，I号辅助配电板(IASB)与瞬态记录仪电连接。I号主开关(SI)的控制端与第一遥控按钮盒连接(I号主开关暂时处于断开状态)。实施例中使用遥控按钮盒可使操作人员远离短路试验点进行远程短路试验操作，从而确保操作人员的人身安全。
[0051]S400、断开所述主配电板的接地开关，闭合所述电站与主配电板的供电连接，启动动力定位系统。
[0052]步骤S400中，将I号主配电板(IMSB)的接地开关断开，并可闭合A冗余组的电站中I号?3号发电机组(1DG、2DG、3DG)与I号主配电板(IMSB)的供电连接，但考虑到仅是进行试验，将其他对动力定位无影响的设备去除后同样可达到本次试验的目的，因此采用一台发电机组在网运行即可。具体地，实施例中可断开I号主配电板(IMSB)与2号主配电板(2MSB)之间的跨接开关(S13 )、I号辅助配电板(IASB)与2号辅助配电板(2ASB)之间的跨接开关(S14)、l号特种设备配电板(IPSB)与2号特种设备配电板(2PSB)之间的跨接开关(S16)、l号甲板供应站配电板(IUSB)与2号甲板供应站配电板(2USB)之间的跨接开关(S18)。
[0053]作为举例，步骤S400中可选择I号发电机组(IDG)作为试验发电机组在网运行，并闭合该试验发电机组与I号主配电板(IMSB)的供电连接。
[0054]为了进一步保障试验安全，该试验发电机组的控制端连接有第二遥控按钮盒，以便在出现失控时作为该试验发电机组的远程应急停止控制。
[0055]步骤S400中启动动力定位系统具体可包括:A冗余组和B冗余组中的I号艏侧推进器(丨^幻^号艏侧推进器^^幻和右主推进器“了册八左主推进器^^幻均负荷运行’同时，启动与动力定位系统相关的辅助设备，包括海水栗、淡水栗、冷却水栗、滑油栗及冷却风机等(图未示出)。
[0056]S500、通过所述遥控按钮盒控制所述主开关闭合，使所述短路试验点得电并短路。
[0057]步骤S500中，具体通过第二遥控按钮盒控制I号主开关(SI)闭合，使短路试验点得电并短路。
[0058]S600、利用所述测量设备分别对所述主配电板和辅助配电板的电路参数进行测量，记录及确认试验结果。
[0059]步骤S600中，利用前述测量设备分别对I号主配电板(IMSB)和I号辅助配电板(IASB)的电路参数(例如信号波型、频率以及短路电流等)进行测量，并确认是否符合试验要求，同时确认启动动力定位系统的动力定位能力是否能够维持。若各项电路参数均正确且动力定位系统的动力定位能力能够保持，则试验成功，说明该动力定位工程船基于电压骤降穿越方案的配置具备较高的可靠性及稳定性。
[0060]实施例中，步骤S600之后还可进一步包括步骤S700:
[0061]S700、试验结果确认成功后，恢复动力定位工程船正常工作的电路连接状态。
[0062]步骤S700中，即在试验成功后将动力定位工程船的各设备及电路连接恢复到正常工作状态。
[0063]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，包括以下步骤: Al、选定动力定位工程船的一套冗余组，断开该冗余组中电站与主配电板的供电连接，并将所述主配电板的接地开关接地； A2、将短路试验点选在伸缩推进器与所述主配电板之间电连接的主开关的输出端，拆除连接在该主开关输出端的所述伸缩推进器的动力电缆，并将主开关的三相之间进行短路连接； A3、将所述主配电板和所述冗余组的辅助配电板分别与测量设备电连接，并在所述主开关的控制端连接遥控按钮盒，且所述主开关处于断开状态； A4、断开所述主配电板的接地开关，闭合所述电站与主配电板的供电连接，启动动力定位系统； A5、通过所述遥控按钮盒控制所述主开关闭合，使所述短路试验点得电并短路； A6、利用所述测量设备分别对所述主配电板和辅助配电板的电路参数进行测量，记录及确认试验结果。2.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，步骤A2中将主开关的三相之间进行短路连接具体为:利用短路铜排将主开关的三相之间进行短路连接，用扭力扳手紧固短路铜排的连接螺栓，并确认连接螺栓的扭力。3.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，所述测量设备包括瞬态记录仪以及分别与瞬态记录仪电连接的UPS电源、第一短路电流记录仪、第二短路电流记录仪以及控制电脑； 所述步骤A3中主配电板、辅助配电板与测量设备电连接具体包括:所述主配电板分别与瞬态记录仪、第一短路电流记录仪电连接;所述辅助配电板与瞬态记录仪电连接。4.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，步骤A4中闭合所述电站与主配电板的供电连接的同时还包括: 断开所述冗余组的主配电板与动力定位工程船另一冗余组的主配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的辅助配电板与动力定位工程船另一冗余组的辅助配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的特种设备配电板与动力定位工程船另一冗余组的特种设备配电板之间的跨接开关;断开所述冗余组的甲板供应站配电板与动力定位工程船另一冗余组的甲板供应站配电板之间的跨接开关。5.根据权利要求4所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，步骤A4中闭合所述电站与主配电板的供电连接具体包括:选择一台发电机组作为试验发电机组在网运行，闭合所述试验发电机组与主配电板的供电连接。6.根据权利要求5所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，所述遥控按钮盒为第一遥控按钮盒;所述试验发电机组的控制端连接有用于应急停止控制的第二遥控按钮盒。7.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，步骤A4中启动动力定位系统具体包括:动力定位工程船的两套冗余组中的艏侧推进器和主推进器均负荷运行，同时，启动与动力定位系统相关的辅助设备。8.根据权利要求7所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，所述与动力定位系统相关的辅助设备包括海水栗、淡水栗、冷却水栗、滑油栗及冷却风机。9.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，所述步骤A6中记录及确认试验结果包括:记录测量的电路参数并确认是否符合试验要求，同时确认启动动力定位系统的动力定位能力是否能够维持。10.根据权利要求1所述的电压骤降穿越实船短路试验方法，其特征在于，步骤A6之后还包括: A7、试验结果确认成功后，恢复动力定位工程船正常工作的电路连接状态。
【文档编号】G01R31/00GK106019018SQ201610471835
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】王永珊, 樊斌, 李真刚
【申请人】中船黄埔文冲船舶有限公司