一种一拖多式岸电分接装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体涉及一种一拖多式岸电分接装置，适用于内河锚泊区。

背景技术：

船舶在港区航行及靠港期间，主要利用柴油发电机组(发电)来满足船舶用电需求，船舶使用自带的柴油发电机组需要燃烧大量的船舶燃料油(重油或柴油)，在消耗柴油获得电力的同时，船舶产生污染物排放。浙江省拥有全国第一位的海岸线，约6600余公里，处于连接国际航道和国内支线的良好位置，且境内河流众多，水网密布，使得沿海和内河船运贸易日益繁盛。2015年，浙江省港口货物吞吐量13.81亿吨，其中沿海港口货物吞吐量10.99亿吨，内河港口货物吞吐量2.82亿吨，由此带来的船舶排放物对大气环境造成日趋严重的影响。而且，内河船舶除了集装箱船、特种船，还有众多小型船、老龄船，这些船舶的共性特点是平均吨位小、能耗高、污染大。

近年来，内河港口船舶停靠码头所产生的能源消耗和环境污染日益严重，已成为港口、锚泊区节能减排的重点对象。交通运输部也明确提出：“积极推进靠港船舶使用岸电，力争新建码头和船舶配套建设靠港船舶使用岸电的设备设施，在国际邮轮码头、主要客运码头、内河主要港口以及30％大型集装箱码头和散货码头实现靠港船舶使用岸电”。

船舶岸电，是指船舶靠港期间，停止使用船舶上的发电机，而改用陆上电源供电。内河锚泊服务区，是为行驶在内河航道上的船舶提供锚泊和后勤综合服务的公共区域，其特点是岸电容量较小，规定可停靠的船舶数量较少。通常，服务区内安装有低压一体化岸电桩设备，供停靠的船舶使用小容量的岸电，用于给船舶上的空调、照明等电气设施提供生活用电。而服务区的岸电系统，都是按照船舶最大容电量设计，即一个岸电桩提供的岸电额定功率＝船舶上单台发电机的额定功率，以满足船上各类电气设备的用电需求；因此不同规模大小的船舶，需要适合的岸电系统供电。

现有的岸电系统，主要包括岸基电源设备、岸船接口装置、船上受电设备三部分，对于停靠在内河锚泊区的船舶，通常采用“点对点”的供电方式，即通过安装在岸边的岸电桩(相当于“岸基电源设备”)输出电力，电力经电缆输入到安装在船上的发电机(相当于“船上受电设备”)，再由发电机给船上的各类电气设施供电，该方案的不足之处在于：

1、“点对点”的供电方式决定了每一个岸电桩仅供一个泊位的船舶用电，现实中用电往往是“船多泊位少”，导致船舶只能无奈选择就近的岸电桩用电，通常这样的岸电桩额定功率会大于船舶发电机的额定功率，因此形成了用电不足、岸电闲置的现象，岸电桩的用电率大大降低。

2、内河锚泊区中，因汛期或封航等因素，经常会有大量船舶滞留，由于服务区泊位有限，船舶只能重叠停靠，最多时会停靠3～4排，通常需要等待较长时间才能轮到取电，停船难、耗时长。

3、由于岸电桩供电必须接入电缆，对于停靠较远的船舶和特殊岸电箱，难以灵活收放电缆，操作极为不便。

4、现有的岸电接入电缆未设置过流保护，在发生事故时，不能够及时断开电源，易对船上受电设备形成大电流冲击，危害人身安全，存在安全隐患。

5、现有的岸电桩计费功能单一，不适用于同时并接多艘船舶供电的计费。

公开号为CN 104485663A的中国发明专利公开了一种一拖多的岸电系统，包括控制模块、变频电源、多个真空接触器和多个信息采集模块；其中，真空接触器数量与信息采集模块数量相同且逐一对应，变频电源、多组真空接触器和多组信息采集模块均与控制模块连接，每个信息采集模块通过采样线与每艘船舶电网电缆依序连接，并实时获取与之相对应的船舶电网信息，控制模块依次控制与信息采集模块相对应的船舶并网。

公开号为CN 106410805A的中国发明专利公开了一种一拖多运行的船舶岸电系统及控制方法，其中，该船舶岸电系统包括：高压母线、变频电源和多个隔离控制单元；隔离控制单元包括隔离变压器和控制开关，隔离变压器与控制开关相连；变频电源的输入端与高压母线相连，变频电源的输出端依次与多个隔离控制单元的输入端相连；变频电源用于采集船舶的电压信号，并根据电压信号确定变频电源的输出电压；隔离控制单元的输出端用于为船舶供电。该专利涉及的“一拖多”供电系统的分系统，目的是为了保证无缝并离网，配备了全套变配电设备，缺点是：造价过高，设备体积大，不能灵活布置，不满足现有锚泊区船舶停靠时间不统一及内河船舶低压用电特性。

上述专利的技术方案虽然从一定程度上实现了多艘船舶与岸电电网并网，安全切换岸电，但分析其供电原理：仅在供电端(即变频电源)采用分线路并网供电，电力输入到岸电桩后，仍然是一对一的与船舶对接供电；故船舶在岸电桩上仍然是一对一取电收费；未能实现从岸电桩输出多线路的分段取电、分时收费。

可见，如何提供一种适应的岸电分接系统，在“船多桩少”的情况下灵活布置低压分接箱，既能够扩展现有岸电桩的辐射范围及连接数，提高船舶岸电的接电效率，降低岸电桩的用电损耗，又能让用户根据实际使用，分时分线路合理收费，提供必要的继电保护手段，提高船舶岸电的接电效率及岸电设备使用率，减少污染气体排放，是本领域技术人员急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供了一种一拖多式岸电分接装置，集一对多供电与分段收费于一体，解决了现有技术存在的上述缺陷。

本实用新型所采用的技术方案具体如下：

一种一拖多式岸电分接装置，包括高压母线、变频电源、变压器、至少一个岸电桩，变频电源的输入端与高压母线相连，输出端与变压器相连，变压器接入岸电桩，单个所述的岸电桩连接有低压分接箱，低压分接箱包括：

取电口，与岸电桩的输出端相连，用于选择取电的支路，并将用电信号发送至控制器；

控制器，用于接收、处理用电信号，转换成用电指令并发送至支路上的控制开关以控制该段支路的输电；

控制开关，用于接收控制器发出的控制指令，并控制支路的通电与断电；

电流传感器，与控制开关相连，用于监测所在支路的流经电量；

供电口，一端与电流传感器相连，另一端与船舶受电设备的输入端相连，用于输出电力；

收费端，与控制器相连，用于将支路流经的电量换算成电费和扣费；

控制开关、电流传感器和供电口的数量相同，均为至少两个。

优选的，控制器包括信号接收端、信号处理端和信号发射端，其中信号接收端用于接收取电口发送的用电信号，信号处理端用于解析信号接收端收到的用电信号，并转换成驱动控制开关通电的控制指令；信号发射端用于将经信号处理端转换后的控制指令反馈至控制开关。

优选的，控制开关中设有接收端、启闭端，其中接收端用于接收信号发射端反馈的控制指令，启闭端用于控制所在支路的通电与断电。

优选的，取电口、收费端中均设有显示屏。

优选的，收费端通过远程通信协议与手机无线连接。

优选的，高压母线与变频电源之间设有第一开关，变频电源与变压器之间设有第二开关，变压器与岸电桩之间设有第三开关。

优选的，电流传感器上设有继电保护单元。

本实用新型中，显示屏用于显示用电量、对应扣取的电费、卡内余额等信息；继电保护单元用于电路的过流保护和零序保护；用电完毕后，用户可以与收费端无线连接的手机扣费，也可以在收费端直接刷卡扣费。

本实用新型提供的一拖多式岸电分接装置，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型装置基于“一对多”的供电理念设计，使得同一岸电桩输出的电力能够同时为多艘船舶提供用电服务，大幅提升了岸电利用率，也降低了船舶主的用电费用；

2、本实用新型考虑到了内河港口的各种用电隐患，通过在各支路上设置电流传感器及继电保护单元，充分保护各段支路，提高用电安全性。

3、本实用新型中的收费端，能够分段采集各支路的用电量、电费等信息，实现了“同一岸电桩用电，不同船舶分段计费”，确保船舶主用的放心、用的省心。

附图说明

图1为本实用新型一拖多式岸电分接装置的结构示意图。

图2为本实用新型中控制器的结构示意图。

图3为本实用新型中控制开关的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型中的附图，对本实施例中的技术方案进行具体说明。必须说明的是，下述实施例仅用来解释本实用新型，而不是对实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入到了本实用新型的保护范围。

如图1～图3所示，一种一拖多式岸电分接装置，包括高压母线1、变频电源2、变压器3、两个岸电桩4，其中变频电源2的输入端与高压母线1相连，输出端与变压器3相连，变压器3可同时接入多个岸电桩4，岸电桩4的数量根据内河锚泊区的实际情况调整，可以为一个、三个、四个……等等。高压母线1与变频电源2之间设有第一开关，变频电源2与变压器3之间设有第二开关，变压器3与岸电桩4之间设有第三开关。

岸电桩4连接有低压分接箱(图1中虚线框部分)，低压分接箱包括：取电口6、控制器7、控制开关8、电流传感器9、供电口10和收费端5。控制开关8、电流传感器9、供电口10的数量可同时为多个，但必须相同。控制开关8、电流传感器9、供电口10的数量根据内河锚泊区的实际情况调整，可以为一个、两个、三个、四个等等。取电口6、收费端5中均设有显示屏。

具体而言，

取电口6，与岸电桩4的输出端相连，用于选择取电的支路，并将用电信号发送至控制器；

控制器7，用于接收、处理用电信号，转换成用电指令并发送至支路上的接收端以控制该段支路的输电；

控制开关8，用于接收控制器7发出的控制指令，并控制支路的通电与断电；

电流传感器9，与控制开关8相连，用于监测所在支路的流经电量和过流保护；单个电流传感器9上，还设有继电保护单元，用于过流保护和零序保护。

供电口10，一端与电流传感器9相连，另一端与船舶受电设备的输入端相连，用于输出电力；

收费端5，与控制器7相连，用于将支路流经的电量换算成电费和扣费。

本实用新型中，控制器7包括信号接收端701、信号处理端702和信号发射端703，其中信号接收端701用于接收取电口6发送的用电信号，信号处理端702用于解析信号接收端701收到的用电信号，并转换成驱动控制开关8通电的控制指令；信号发射端703用于将经信号处理端702转换后的控制指令反馈至控制开关8。

本实用新型中，控制开关8中设有接收端8a、启闭端8b，其中接收端8a用于接收信号发射端反馈的控制指令，启闭端8b用于控制所在支路的通电与断电。

控制开关8、电流传感器9、供电口10的数量包括但不限于如图1的两个，还可以为三个、四个……等等；当为两个时，为便于下文叙述，我们命名为第一控制开关801和第二控制开关802、第一电流传感器901和第二电流传感器902、第一供电口1001和第二供电口1002。

本实用新型中，取电口6、收费端11中均设有显示屏。

本实用新型中，可以在收费端5刷卡扣费，也可以通过与收费端5无线连接的手机扣费，例如，通过手机绑定的微信钱包、支付宝等帐号付款。

本实用新型提供的一拖多式岸电分接装置，工作过程具体如下：

首先，第一艘船舶驶入内河锚泊区准备接电；先将船舶的受电设备与本系统的第一供电口1001用电缆相连接，接入岸电电网；本系统根据船舶受电设备的电压信号，调整变频电源2的输出，经变压器3输送至岸电桩4供电；此时，用户在取电口6选择第一供电口1001所在的支路，刷卡取电，发送用电指令；用电指令经控制器7传达至第一控制开关801，驱动该支路通电，电力经第一供电口1001输出至第一艘船舶供电；

用电完毕后，用户在取电口6发送断电指令，断电指令经控制器7传达至第一控制开关801，驱动该支路断电，停止供电，第一电流传感器901统计用电量并将信息反馈至收费端5，收费端5的显示屏上显示出该船舶的用电时间、用电量、所需电费等信息，完成缴费。

当第一艘船舶用电未完成时，第二艘船舶也驶入内河锚泊区急需接电；同理，第二艘船舶的受电设备接入到第二供电口1002，本系统自动调整电网的电力输出，用户可在取电口6发送用电指令，对第二艘船舶供电；用电完毕后在取电口6发送断电指令，停止供电并在收费端5扣费。

本实用新型中，在满足岸电桩电力分流供电充足的前提下，可根据岸电桩的负载上限量提供多个供电口10，供电口10一一对应给船舶充电，大大缩减了充电等待时间。