一种三相四线制船舶电网功率管理系统及方法与流程

文档序号:11927951阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三相四线制船舶电网功率管理系统,其特征在于:包括三相四线制电网、发电机(3)、主控制单元(1)、与主控制单元(1)连接的若干机组控制单元(2)以及连接在主控制单元(1)和电网之间的负载控制单元(7),所述的负载控制单元(7)上连接有单相负载(4),所述的电网通过选取U/V/W相中的一相与中性线连接的方式为单相负载(4)供电,所述的机组控制单元(2)与电网之间分别连接有电流互感器(5)和电压互感器(6),所述的机组控制单元(2)与发电机(3)之间分别连接有电流互感器(5)和电压互感器(6),所述的主控制单元(1)上连接有人机界面(8)。

2.根据权利要求1所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统,其特征在于,所述的机组控制单元(2)与主控制单元(1)之间通过现场总线连接交换数据。

3.根据权利要求1所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统,其特征在于,所述的主控制单元(1)与负载控制单元(7)之间通过硬线连接。

4.一种如权利要求1所述三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于:包括如下步骤

a)、通过微调三相负荷消除三相电流不平衡

根据单相负载(4)的运行时间及运行状态,对A/B/C三相的单相负载(4)进行调节;

b)、功率限制及快速降负荷

机组控制单元(2)计算出机组负荷率并传送给主控制单元(1),经计算实时获得电站功率裕量;在投入负载后,任何在网机组最大负荷率高于某个值时,限制负载功率,此时负载功率不再增加;当电网中突然投入大负载使得在网机组负荷率超过95%时,系统快速输出快速降负荷指令,调节单相负载(4)组功率,使得负载降低到某个值,保证机组不过载;机组并车运行时候,当有单台在网机组发生故障跳闸时,快速把负载组功率降到当前实时功率的某百分比值,如果有变频驱动设备就快速把功率输出降为0;机组并车运行时候,当两台以上在网机组同时发生故障跳闸,快速把负载组功率降到实时功率的值百分比值;

c)、重载问询

如果请求投入的负载可用功率充足,而且三相负载相等,发出重载允许运行的指令,投入负载组;如果三相负载不相等,在人机界面(8)显示信息提示操作人员,投入负载后,由系统自动微调补偿使得系统三相电流平衡;

d)、控制模式

根据需要选择手动控制模式、半自动控制模式或自动控制模式。

5.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤a)具体实现方法如下:

a1,由人工设定选取负载控制单元(7),预设被调节负载组的优先级顺序;

a2,主控制单元(1)计算判断三相间电流的差值的最大值ΔIMAX

ΔIMAX=MAX[ΔIAB,ΔIBC,ΔIAC]

其中ΔIAB为A、B相电流差值的绝对值,ΔIBC为B、C相电流差值的绝对值,ΔIAC为A、C相电流差值的绝对值,

如果ΔIMAX大于系统设定的三相电流不平衡域值ΔIalarm,则按照优先级顺序锁定在网的优先级最高的负载控制单元(7)组;

a3,主控制单元(1)比较三相电流大小并找出最大电流相,主控制单元(1)给锁定的负载控制单元(7)组发送减小最大电流相负载的微调信号,三相之间最大的差值ΔIMAX减小;

a4,主控制单元(1)判断三相间电流最大的差值ΔIMAX是否大于系统设定的三相电流不平衡域值ΔIalarm,如果仍然大于不平衡域值ΔIalarm,重复a3步;如果三相之间最大的差值已经小于ΔIalarm,系统判断三相平衡,则停止系统调节;

a5,如果负载控制单元(7)组中最大电流相控制器判断最大电流相的负载已是最小无法调节,则主控制单元(1)给锁定的负载控制单元(7)组发送增大小最小电流相负载的微调信号,该负载组相应最小电流相的负载电流增大,电网中该相的总电流增大,三相之间最大的差值ΔIMAX减小;

a6,如果负载控制单元(7)组判断锁定的负载控制单元(7)组所控制的三个相的负载都无法调节,则主控制单元(1)按a1步骤设置的优先级顺序锁定下一组可调负载,按照a1到第a5步的方式进行负载调节。

6.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤b)中动态功率限制的具体步骤为:

b11,主控制单元(1)判断机组最大负荷率是否超过85%;

b12,机组最大负荷率>85%,则主控制单元(1)输出限制负载功率信号给所有负载控制单元(7),所有负载控制单元(7)不再增加负载功率;当机组最大负荷率>95%,则主控制单元(1)同步给所有负载控制单元(7)发出减少负载功率指令;

b13,发出减少负载功率指令后,机组最大负荷率<85%,则主控制单元(1)取消限制负载功率信号,同时取消给所有负载控制单元(7)的减少负载功率信号,所有负载控制单元(7)恢复可调节功率功能。

7.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤b)中快速降负荷的具体步骤为:

b21,电网中突然投入大负载,主控制单元(1)判断在网机组最大负荷率>95%,主控制单元(1)给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送一级快速降负荷指令,所有负载控制单元(7)及变频驱动装置输出功率降到当前自身实时功率的50%;

b22,主控制单元(1)判断在网机组最大负荷率<85%,延时2秒钟后,主控制单元撤销给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送的快速降负荷指令;

b23,如果主控制单元(1)判断快速降负荷指令前工作工况的作业给功率定依然未撤销,且在网机组最大负荷率<85%,则所有负载控制单元(7)及变频驱动装置按照预设的斜率爬升,直到网机组最大负荷率>85%。

8.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤b)中快速降负荷的具体步骤为:

b31,机组并车运行时候,当有单台在网机组发生故障跳闸时,主控制单元(1)判断跳闸机组负荷率超过45%,且跳闸后剩余在网机组负荷率>85%;主控制单元(1)给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送一级快速降负荷指令,所有负载控制单元(7)及变频驱动装置输出功率降到当前自身实时功率的50%;

b32,主控制单元(1)判断在快速降负荷指令后网机组最大负荷率<85%,延时2秒钟后,主控制单元(1)撤销给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送的快速降负荷指令;

b33,如果主控制单元(1)给负载控制单元(7)组中C相连接的控制单元发出增加负载控制信号;主控制单元(1)判断快速降负荷指令前工作工况的作业给功率定依然未撤销,且在网机组最大负荷率<85%,则所有负载控制单元(7)及变频驱动装置按照预设的斜率爬升,直到网机组最大负荷率超过85%,此时动态功率限制功能开始工作。

9.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤b)中快速降负荷的具体步骤为:

b41,机组并车运行时候,当有两台在网机组发生故障跳闸时,主控制单元(1)判断跳闸机组负荷率超过25%,且跳闸后剩余在网机组负荷率>85%;主控制单元(1)给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送二级快速降负荷指令,所有负载控制单元(7)及变频驱动装置输出功率降到当前自身实时功率的25%;

b42,主控制单元(1)判断在网机组最大负荷率<85%,延时2秒钟后,主控制单元(1)撤销给所有负载控制单元(7)及变频驱动装置发送的快速降负荷指令;

b43,如果主控制单元(1)判断快速降负荷指令前工作工况的作业给功率定依然未撤销,且在网机组最大负荷率<85%,则所有负载控制单元(7)及变频驱动装置按照预设的斜率爬升,直到网机组最大负荷率>85%,此时动态功率限制功能开始工作。

10.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,步骤c)具体实现方法如下:

重载问询功能具体实现步骤:

c1,主控制单元(1)收到来自负载控制单元(7)请求信号;

c2,主控制单元(1)查找负载列表相应负载的值,计算判断投入负载后,是否机组负荷率>80%;

c3,主控制单元(1)经过计算判断投入负载后,机组负荷率>80%,给机组控制单元(2)发出启动投入备用机组信号,成功投入机组并网后,主控制单元(1)进入下一步;如果主控制单元(1)经过计算判断投入负载后,机组负荷率>80%,直接进入下一步;

c4,主控制单元(1)经过计算判断投入负载后,机组负荷率<80%,查预存在存储器中的数据库里的负载表,计算判断即将投入的三相负载是否相等,如果相等,主控制单元(1)给重载请求的负载控制单元(7)发出允许投入重载的信号;如果不相等,在人机界面(8)提示“投入负载会造成三相电流不均衡”,操作人员在人机界面(8)可以手动调节负载(4)使得即将投入的负载(4)相等;如果操作人员确认可以投入,主控制单元(1)给重载请求的负载控制单元(7)发出允许投入重载的信号,如果操作人员选择“取消重载问询”,主控制单元(1)给重载请求的负载控制单元(7)发出不允许投入重载的信号。

11.根据权利要求4所述的一种三相四线制船舶电网功率管理系统的管理方法,其特征在于,所述的步骤d)中

手动模式下,功率管理系统仅采集,显示负载电气参数及做报警,但是不参与控制负载,控制指令由操作人员手动调节或者分合闸负载开关达到平衡;

半自动模式下,功率管理系统工作,参与控制负载,由操作人员发出控制指令增加/减少单相负载(4)及投入/切断负载的指令,主控制单元(1)判断,并在操作人员发出控制指令后,机组控制单元(2)接受指令投入/解列备用机组;

自动模式下,功率管理系统仅采集,显示负载电气参数及报警,无需人员操作,系统根据功率储备情况,功率使用情况,或者判断机组故障与否,自动发出增加/减少单相负载(4)及投入/切断负载的指令,并在机组负荷率太高,储备功率不足的情况下主控制单元(1)给机组控制单元(2)发送指令投入/解列备用机组。

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