船舶電站供配電系統(tǒng)的研究

夏秋芬

摘 要：一個國家綜合國力的程度，可以從船舶技術(shù)上得到反映，船上一個重要的動力輔助設(shè)備就是船舶電站，電站為機械和全船運行過程中所需的電能提供支付效用。其同樣也是船舶電力系統(tǒng)當(dāng)中的一個重要構(gòu)成，屬于生產(chǎn)不間斷性全船電能供應(yīng)的設(shè)備，其自動化的程度也充分反映了船舶技術(shù)。文章分析了船舶電站的組成與主要特點，并提出了船舶自動化體系建設(shè)的各項要求。

關(guān)鍵詞：船舶電站；供電可靠性；船舶電站自動化

引言

船上的一個重要動力輔助設(shè)備是電站，為其供應(yīng)輔助機械和整個船要使用的電力，同時也是船舶電力體系當(dāng)中的一個重要組成部分，屬于不間斷電力供應(yīng)設(shè)備。改革開放以來，我國造船工業(yè)取得了快速有效的發(fā)展，越來越多的企業(yè)和科研單位開始將重點放在了船用控制設(shè)備方面，也獲得了一定的進展。可是船舶電站的控制方式在我國的研究起步發(fā)展較晚，各項控制技術(shù)也不能夠與國外知名品牌相對抗，大部分的電站控制體系都是應(yīng)船東的要求引進國外控制設(shè)備。

1 船舶電站組成和基本要求

1.1 船舶電站的組成與特點

船舶電力體系當(dāng)中的一個重要組成部分就是船舶電站，同時也是船舶電力中的核心組成。船舶電站是把非電模式的能量轉(zhuǎn)化成為與工作要求相符合的電能，同時讓其向船舶電網(wǎng)實現(xiàn)電力供應(yīng)。通常的組成是船舶發(fā)電機組、開關(guān)電氣、保護設(shè)備、測量儀表與控制設(shè)備等等。發(fā)電機組是將機械能轉(zhuǎn)化成為電能的一種發(fā)電設(shè)施，而配電設(shè)備則是接收船舶發(fā)電機所產(chǎn)電能，同時對船舶電站中的各項電力負載做配電開關(guān)與控制設(shè)備的排列組合等，同時也是對電力船舶體系的測量、檢測保護與設(shè)備控制等[1]。

船舶電站最明顯的特點就是容量不大，當(dāng)某一些容量較大的負載啟動的時候，啟動的電流通常會造成電網(wǎng)電壓與頻率發(fā)生震蕩波動，并且對船舶電網(wǎng)造成較大的沖擊，嚴(yán)重威脅船舶的安全性。所以要求發(fā)電機組要具備較大的承受能力與電站穩(wěn)定運行的維持能力。

1.2 船舶電氣設(shè)備工作環(huán)境惡劣

船舶電氣設(shè)備工作環(huán)境相比陸地工作環(huán)境要惡劣的多，環(huán)境條件對于電氣設(shè)備的運行與工作時間造成的影響極為嚴(yán)重。環(huán)境溫度較高的時候，容易造成電機出力低下的情況出現(xiàn)，甚至加速絕緣老化的速度。而相對濕度較高容易潮濕電氣設(shè)備絕緣，鍍層掉落。船舶受到強烈的振動和沖擊的情況下，容易對電氣設(shè)備造成損壞或者各種接觸不良與誤操作等等。從中可以發(fā)現(xiàn)，除了在設(shè)計過程中需要滿足船用設(shè)施的各項條件之外，同時在船用電氣設(shè)備的各項日常維護管理過程中需要各種有效的方式確保船用電氣設(shè)備保持正常穩(wěn)定的運行。

2 船舶電站自動化模塊

船舶電站自動化體系發(fā)展到如今，其結(jié)構(gòu)和組成形式能夠分成兩種主要形式，分別是建立在數(shù)字-模擬集成電路組成的船舶電站自動化體系，以及建立在微機或者PLC控制體系上的船舶電站自動化體系。在最近幾年，PLC微機自動化控制體系已經(jīng)成為了各個中小型船舶電站自動化體系的主要力量。

2.1 自動并車

PLC控制系統(tǒng)最大程度的借助計算機運行能力，借助收集電壓等各種基本的參數(shù)數(shù)據(jù)，并且依照一定的計算方式得出調(diào)頻與合閘指令，理想并車有三個基礎(chǔ)條件需要遵循，分別是等到發(fā)電機的電壓和運行機組電壓持平、頻率保持一致、電壓相位保持一致。最初的設(shè)計想法是等到系統(tǒng)實現(xiàn)初始化樣本之后，開始啟動并車程序，并且判定差壓是否和允許范圍內(nèi)的數(shù)值等值，待其與符合條件保持一致之后，再判定是否屬于頻差的許可范圍，之后提供合閘運行命令。

2.2 PLC端口的程序通信

PLC程序和計算機之間的數(shù)據(jù)接收先要開展PLC端口的設(shè)計，PLC屬于使用D8120數(shù)據(jù)寄存器進行表示的通信參數(shù)，D8121數(shù)據(jù)寄存器屬于PLC的站號表示，另外使用8129對通信數(shù)據(jù)的正常性與否進行檢查。

2.3 安全保護

安全保護屬于系統(tǒng)自動化中的一個重要構(gòu)成，就其對自動化電站來說，安全保護其實就是對發(fā)電機組完成的保護，而作為一個最基本的電站體系，依照規(guī)定要求進行保護裝置的設(shè)置，可是為了能夠更深入的提供供電品質(zhì)和盡可能的確保電網(wǎng)能夠?qū)嵭羞B續(xù)性電力供應(yīng)，在自動化的電站體系當(dāng)中，同樣裝載有過載、短路、欠壓以及逆功率保護，而讓發(fā)電機獲得雙重保護，保證其獲得更加安全快速的運行[2]。欠壓過流保護是通過程序系統(tǒng)整定、過流，而發(fā)電機逆功率保護則主要是借由逆功率繼電器承擔(dān)各項工作。

3 船舶電站配電體系的綜合性防護

3.1 使用熔斷器進行保護

熔斷器也被叫做保險絲，其主要作用是用來保護船舶電力體系當(dāng)中的電氣設(shè)施與線路間的短路，以及避免發(fā)生連續(xù)性負載過大的情況，屬于一種較為簡單的電器保護。只要依照合理條件進行調(diào)劑，就可較好的實現(xiàn)保護要求。小容量的配電線路與電機的主保護更加適合，一般被當(dāng)成發(fā)電機主開關(guān)使用。

3.2 使用斷路器保護

斷路器的存在屬于能夠接通、承受與隔斷正常電路情況下的電流，同時也能夠在約定的非正常電路情形下做鏈接與承受一定時間內(nèi)與分段電流的電氣開關(guān)。船用斷路器的荷載較大，同時具備短路、欠壓與失壓保護的特點，一般使用在船舶發(fā)電機的主開關(guān)保護系統(tǒng)。選型過程中需要尤其重視的是斷路器的合閘、脫扣、鎖扣與電流穩(wěn)定。除此之外，只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其能夠在最短時間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)。

3.3 使用智能綜合與控制器保護

船舶使用綜合智能保護控制器能夠有效實現(xiàn)對船舶電機的綜合性保護功能。在電機的運行過程中，借助對電動機各種不同運行方式的收集與追蹤，能夠有效實現(xiàn)對故障的記錄、查詢、報警以及保護等等，控制器具最標(biāo)準(zhǔn)的保護功能是對動作延遲時間內(nèi)的判定，而有效完成對設(shè)備功能的保護，同時確保設(shè)備與生產(chǎn)的技術(shù)安全。另外能夠在這個過程中，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通訊與上位機軟件對電動機和匯流排完成過壓、欠壓、過頻以及欠頻等操作方式，同時能夠完成對其他各項電機功能的實時保護。其在經(jīng)過計算機的數(shù)據(jù)處理之后，能夠有效的提供各種管理信息，另外設(shè)備出現(xiàn)較大故障問題之前，越限報警能夠在最合適的時間內(nèi)提示管理人員做有效的處理，也防止了各項不必要停機對機器正常運作而造成的不良影響，有效保證了設(shè)備安全有效運行的幾率[3]。

4 結(jié)束語

船舶技術(shù)所反映的是一個國家的綜合國力水平，船舶電站屬于船舶中的一項重要組成，其自動化的程度屬于船舶技術(shù)的一項重要參照，而船舶電站的供配電體系屬于一種供電質(zhì)量與供電穩(wěn)定性的保證，同時也反映了船舶電站自動化的程度。未來的船舶電站必然會發(fā)展成為一種綜合性的自動化網(wǎng)絡(luò)運行體系。

參考文獻

[1]張東清.船舶電站控制系統(tǒng)的研究[J].南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013（04）：53-56.

[2]高興斌.基于PLC的船舶電站網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].中國水運（下半月），2008（07）：33-34.

[3]王紅亮，馬占軍.船舶發(fā)電系統(tǒng)故障分析及改進控制措施研究[J].科技信息，2010（26）：759-760.