本发明涉及港口供电
技术领域：
，具体涉及一种船舶岸电多电制检测与自适应控制系统。
背景技术：
：随着海运行业的大力发展，国际海事组织在船舶排放方面的要求越来越高，岸电技术以其污染小、无噪声、成本低的特点成为了建立绿色港口的关键技术之一。然而在传统的岸电系统中，通常采用多种岸电系统适应不同电制的船舶，世界各国对电压等级的选用与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。例如美国和日本采用450v、60hz的电制，而我国和前苏联等均采用400v、50hz的电制。同样的，交流船舶电力系统的额定频率一般沿用各国陆地上的频率标准，我国采用50hz，西欧、美国采用60hz。目前国内岸电系统，对于不同电制的船舶一般采用不同的岸电装置，分开运行且占用较大的港口空间。目前，港口低压船舶岸电系统需要提供电压400/440/690v和频率50/60hz的多种组合的电力，在港口作业空间有限的条件下，就需要采用可以自动适应多种不同电制的岸电系统。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种船舶岸电多电制检测与自适应控制系统，能够解决目前国内岸电系统对于不同电制的船舶需要采用不同的岸电装置、岸电装置应用单一、适用船舶范围较小、空间占比较大、成本较高等问题。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括一岸电组件，所述岸电组件包括电网电源、电源侧开关柜、变频变压装置、船岸连接处开关柜，所述电源侧开关柜与市电相连，所述变频变压装置包括400/440/690v三种电压等级的变压柜以及50/60hz两种频率的变频柜；一船舶电力组件，所述船舶电力组件包括船舶的柴油发电机、船舶负载、船舶电力母线、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及船侧开关柜、船舶ais，所述柴油发电机、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及岸电变频变压装置通过船舶电力母线连接；一分别与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机通过dp总线相连的岸电系统总控制器，所述岸电系统总控制器与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机相连并用于采集和调节岸侧电压、频率与船舶电压、频率，岸电系统总控制器与港口ais基站相连，港口ais基站与船舶ais相连并用于船舶识别，与船舶电制数据库相连并用于船舶信息检索、更新交互，与船岸连接处开关柜、船侧开关柜相连用于并、离网合闸断开，柴油发电机、船舶负载、船舶电站scada系统之间为以太网通信，船舶电站scada系统通过dp总线与岸电系统总控制器相连。本发明的优点在于：使用一套岸电设备，可自动检测靠港船舶电制，将检测的结果和船舶电制数据库进行比对，适应多种电制的船舶电力系统，自动调节电压频率，节省码头作业空间，提升岸电系统对不同电制船舶的适应能力，简化复杂的操作流程，更加便捷安全，且降低成本。附图说明图1为船舶岸电多电制检测与自适应控制系统拓扑图；图2为船舶岸电多电制检测与自适应控制系统电气图；图3为船舶岸电多电制检测与自适应控制系统并网流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括一岸电组件，岸电组件包括电网电源1、电源侧开关柜se1、变频变压装置3、船岸连接处开关柜se2，电源侧开关柜se1与市电相连，变频变压装置3包括400/440/690v三种电压等级的变压柜31以及50/60hz两种频率的变频柜32；一船舶电力组件，船舶电力组件包括船舶柴油发电机5、船舶负载6、船舶电力母线、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及船侧开关柜se3、船舶ais7，柴油发电机5、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及岸电变频变压装置3通过船舶电力母线连接；一分别与岸电变频变压装置3、船舶的柴油发电机5通过dp总线8相连的岸电系统总控制器10，岸电系统总控制器10与岸电变频变压装置3、船舶的柴油发电机5相连并用于采集和调节岸侧电压、频率与船舶电压、频率，岸电系统总控制器10与港口ais基站12相连，港口ais基站12与船舶ais7相连并用于船舶识别，与船舶电制数据库11相连并用于船舶信息检索、更新交互，与船岸连接处开关柜se2、船侧开关柜se3相连用于并、离网合闸断开，柴油发电机5、船舶负载6、船舶电站scada系统9之间为以太网通信，船舶电站scada系统9通过dp总线8与岸电系统总控制器10相连。电网电源1：为岸电系统供电，为常规电网10kva.c.；电源侧开关柜se1：当变频变压装置3发生故障，起到断电保护的作用；变频变压装置3：将电网电源1转换成适用于靠港船舶的电源；船岸连接处开关柜se2：当符合并网要求时合闸并网；船侧开关柜se3：当岸电故障时断开以保障船舶电网安全性；柴油发电机5：可外部调节转速以调整相位；船舶负载6：不超过岸电系统容量的船舶负载；船舶ais7：可发送船舶信息包括船名、船型等；dp总线8：用来传输监控信号和发送控制信号；船舶电站scada系统9：实时监控和采集船舶电网运行状况，并对船舶电网进行控制；岸电系统总控制器10：调节岸侧变频变压装置3和船侧柴油发电机5，并和船舶电制数据库11进行信息交互；船舶电制数据库11：码头记录靠港船舶电制信息，并与靠港船舶实时电制进行比对；港口ais基站12：识别靠港船舶信息，包括船名、船型等。其中电源侧开关柜se1、变频变压装置3、船岸连接处开关柜se2、船侧开关柜se3和岸电系统总控制器10通过dp总线8连接，dp通信高速低成本，用于设备级控制系统与分散式i/o的通信，通过端口rs-485以光缆传输，岸电系统总控制器10可控制电源侧开关柜se1、船岸连接处开关柜se2、船侧开关柜se3的断路器开断，并可和变频变压装置3连接选择合适的变压变频装置，控制变频柜32进行并网合闸，岸电系统总控制器10和港口ais基站12采用以太网接口进行连接，执行tcp/ip协议，岸电系统总控制器10根据港口ais基站12反馈信息确认船舶类型、信息。柴油发电机5、船舶负载6和船舶电站scada系统9之间为以太网通信，通过转接口转换至dp通信模式与岸电系统总控制器10相连。船舶电制数据库11通过以太网接口与岸电系统总控制器10相连，根据港口ais基站12反馈信息检索船舶电制数据库11确认靠港船舶的相关电制信息。如图2所示，船舶岸电多电制检测与自适应控制系统电气连接图，包括：电网电源1、电源侧开关柜se1、变压柜31、变频柜32、隔离变压器33、船岸连接处开关柜se2、多种不同电制船舶负载6。图2中，电网电源1到电源侧开关柜se1和电源侧开关柜se1到变压柜31处，为市电10kv/50hz电制；变压柜31至变频柜32处，有三种不同规格变压器可选，为400/440/690v，50hz电制；变频柜32至隔离变压器33处，经过两种变频器，产生50/60hz电流，包括400/440/690v，50/60hz六种电制；隔离变压器33，起到岸侧隔离保护作用，隔离原副边绕线圈各自的电流；隔离变压器33至船舶负载6处，将对应电制的岸电连接至靠港船舶，为负载供电。如图3所示，为船舶岸电多电制检测与自适应控制系统的工作流程，下面结合图1和图3进行介绍。当船舶靠港后，港口ais基站12通过船舶ais7识别船舶名称、船型等信息，通过dp总线8传输至岸电系统总控制器10，岸电系统总控制器10和船舶电制数据库11之间为半双工通信，进行船舶电网数据查询；通过以太网通信，将船舶负载6实时电压频率相位等信息传送至船舶电站scada系统9，通过dp总线8传输至岸电系统总控制器10；岸电系统总控制器10将船舶实时参数f([u,f])和船舶电制数据库11中记录f([u0,f0])进行比对。当船舶实时参数f([u,f])不符合船舶电制数据库11中数据记录f([u0,f0])，系统报警进行人工诊断，当船舶电制数据库11中信息缺乏或者信息错误，和船方进行确认，将新的船舶电制信息输入至船舶电制数据库11中，当船舶电网存在过压或者欠压状况时，停止并网，由船方对船舶电网存在的故障进行修复；当船舶实时参数f([u,f])符合船舶电制数据库11中记录f([u0,f0])，岸电系统总控制器10调整变频变压装置3，以适应靠港船舶电制，当岸电系统总控制器10确认符合并网条件，闭合船岸连接处开关柜se2和船侧开关柜se3，同时岸电系统总控制器10调节变频变压装置3和船舶的柴油发电机5进行负载转移，负载由船侧发电机转移至岸侧电源，关闭船舶的柴油发电机5，并网完成。引入函数f([u，f])和范数pgpu、pgpf对船舶电网实时电压u和频率f进行判断，将船舶电压频率转换为参数矩阵，即f([u，f])＝[pupu，pfpf]其中，定义范数pgpu、pgpf380≤u≤418，pupu＝1425≤u≤466，pupu＝2655≤u≤731，pupu＝347.5≤f≤52.5，pfpf＝157≤f≤63，pfpf＝2f([u，f])对应船舶电网电制[1，1]400v，50hz[1，2]400v，60hz[2，1]440v，50hz[2，2]440v，60hz[3，1]690v，50hz[3，2]690v，60hz[0，0][0，1][0，2]电压不符合并网要求[0，0][1，0][2，0][3，0]频率不符合并网要求函数输出值和对应信息如上表所示，当函数f([u，f])输出对应船舶电网电制时，和船舶电制数据库11中信息进行比对，判断是否一致。当电压、频率不符合并网要求时，报警并转人工操作，进行故障诊断和排除，故障解决后再次进行判断。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种船舶岸电多电制检测与自适应控制系统，其特征在于：包括一岸电组件，所述岸电组件包括电网电源、电源侧开关柜、变频变压装置、船岸连接处开关柜，所述电源侧开关柜与市电相连，所述变频变压装置包括400/440/690v三种电压等级的变压柜以及50/60hz两种频率的变频柜；
一船舶电力组件，所述船舶电力组件包括船舶的柴油发电机、船舶负载、船舶电力母线、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及船侧开关柜、船舶ais，所述柴油发电机、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及岸电变频变压装置通过船舶电力母线连接；
一分别与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机通过dp总线相连的岸电系统总控制器，所述岸电系统总控制器与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机相连并用于采集和调节岸侧电压、频率与船舶电压、频率，岸电系统总控制器与港口ais基站相连，港口ais基站与船舶ais相连并用于船舶识别，与船舶电制数据库相连并用于船舶信息检索、更新交互，与船岸连接处开关柜、船侧开关柜相连用于并、离网合闸断开，柴油发电机、船舶负载、船舶电站scada系统之间为以太网通信，船舶电站scada系统通过dp总线与岸电系统总控制器相连。
2.根据权利要求1所述的一种船舶岸电多电制检测与自适应控制系统，其特征在于：当船舶靠港后，港口ais基站通过船舶ais识别船舶名称、船型信息，通过dp总线传输至岸电系统总控制器，岸电系统总控制器和船舶电制数据库之间为半双工通信，进行船舶电网数据查询；通过以太网通信，将船舶负载实时电压频率相位信息传送至船舶电站scada系统，通过dp总线传输至岸电系统总控制器；岸电系统总控制器将船舶实时参数f([u,f])和船舶电制数据库中记录f([u0,f0])进行比对；
当船舶实时参数f([u,f])不符合船舶电制数据库中数据记录f([u0,f0])，系统报警进行人工诊断，当船舶电制数据库中信息缺乏或者信息错误，和船方进行确认，将新的船舶电制信息输入至船舶电制数据库中，当船舶电网存在过压或者欠压状况时，停止并网，由船方对船舶电网存在的故障进行修复；当船舶实时参数f([u,f])符合船舶电制数据库中记录f([u0,f0])，岸电系统总控制器调整变频变压装置，以适应靠港船舶电制，当岸电系统总控制器确认符合并网条件，闭合船岸连接处开关柜和船侧开关柜，同时岸电系统总控制器调节变频变压装置和船舶的柴油发电机进行负载转移，负载由船侧发电机转移至岸侧电源，关闭船舶的柴油发电机，并网完成。
技术总结本发明公开了一种船舶岸电多电制检测与自适应控制系统，它涉及港口供电技术领域。它包括一岸电组件，所述岸电组件包括电网电源、电源侧开关柜、变频变压装置、船岸连接处开关柜；一船舶电力组件，船舶电力组件包括船舶的柴油发电机、船舶负载、船舶电力母线、船舶高压配电单元、船舶低压配电单元及船侧开关柜、船舶AIS；一分别与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机相连的岸电系统总控制器，所述岸电系统总控制器与岸电变频变压装置、船舶的柴油发电机、港口AIS基站、船舶电制数据库相连，船舶电站SCADA系统与岸电系统总控制器相连。本发明的优点在于：适应多种电制船舶电力系统，自动调节电压频率，提升岸电系统对不同电制船舶的适应能力。
技术研发人员：乔森;杨奕飞;何祖军;许静;吴百公;苏贞
受保护的技术使用者：江苏科技大学;江苏科技大学海洋装备研究院
技术研发日：2020.04.10
技术公布日：2020.06.09
