柯常國(guó), 王勁, 楊俊飛

(武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所, 武漢 430064)

0 引言

電力推進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展為船舶發(fā)展帶來(lái)了革命性的變化，采用電力推進(jìn)技術(shù)在機(jī)動(dòng)性、可靠性、運(yùn)行效率、布置靈活性、經(jīng)濟(jì)性、易于使用維護(hù)等方面的巨大優(yōu)勢(shì)，使得電力推進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程船、豪華游船、油輪等。電力推進(jìn)裝置作為船舶電力系統(tǒng)的最重要、最大的負(fù)荷,電力推進(jìn)負(fù)荷與其他日用負(fù)荷共用同一電力系統(tǒng)，原動(dòng)機(jī)就可以根據(jù)運(yùn)行工況靈活配置，同樣情況下可采用較少原動(dòng)機(jī)運(yùn)行于高效負(fù)荷段，可大大節(jié)省燃料和運(yùn)營(yíng)成本。

電力推進(jìn)船舶主要用電設(shè)備包括：電力推進(jìn)裝置、側(cè)推裝置、日用變壓器（日用負(fù)荷）、絞車(chē)、特種起吊設(shè)備、其它重載設(shè)備。相對(duì)于電力推進(jìn)負(fù)荷，船舶電網(wǎng)的容量顯得非常有限，電力推進(jìn)負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行事關(guān)電力系統(tǒng)的安全，另一方面，電力系統(tǒng)的供電連續(xù)性直接關(guān)系到動(dòng)力安全和船舶安全。因此，對(duì)船舶負(fù)載和能量的管理、系統(tǒng)組成、配置、以及運(yùn)行控制和調(diào)度都提出了更高的要求，具船舶功率管理系統(tǒng)（PMS，Power Management System）應(yīng)運(yùn)而生。特別是裝備有動(dòng)力定位系統(tǒng)的船舶，為了確保各種環(huán)境下的定位能力和機(jī)動(dòng)性，船規(guī)要求，DP-2或DP-3系統(tǒng)必須配置功率管理系統(tǒng)。

功率管理系統(tǒng)可對(duì)船舶電能進(jìn)行集中統(tǒng)一調(diào)度、管理、控制，是綜合電力系統(tǒng)船舶的核心控制部分之一。尤其隨著現(xiàn)代船舶的發(fā)展，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和故障后處理方法也更趨向復(fù)雜，對(duì)全船電能進(jìn)行集中管理的要求更高，功率管理系統(tǒng)需要完成的功能也更趨復(fù)雜。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及船規(guī)要求

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，各大電力推進(jìn)系統(tǒng)集成商都具有各種成熟、可定制的功率管理系統(tǒng)。如西門(mén)子的PMA300，西門(mén)子功率管理系統(tǒng) PMA300系統(tǒng)適用于具有 3～8臺(tái)發(fā)電機(jī)的常規(guī)船舶和柴油電力推進(jìn)的船舶，由西門(mén)子公司的標(biāo)準(zhǔn)化硬件設(shè)備所組成。每臺(tái)發(fā)電機(jī)都設(shè)有一套獨(dú)立的發(fā)電機(jī)保護(hù)和同步裝置，通過(guò)PROFIBUS-DP連接，并設(shè)有操作面板用來(lái)設(shè)置修改參數(shù)、監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)等。CONVERTEAM(原 ALSTOM)的功率管理系統(tǒng)主要有功率管理工作站（IPC）、功率管理系統(tǒng)控制箱、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)盒、配電板現(xiàn)場(chǎng)工作站等組成，通過(guò)雙以太網(wǎng)網(wǎng)冗余連接。KONGSBERG公司PMS產(chǎn)品主要包括斷路器控制器、柴油機(jī)安全停車(chē)保護(hù)單元、變壓器控制器、柴油發(fā)電機(jī)控制器，通過(guò)雙CAN總線進(jìn)行連接。

1.2 船規(guī)要求

鋼制海船入級(jí)建造規(guī)范 2009版明確指出，DP-2的船舶，在出現(xiàn)單個(gè)故障（不包括一個(gè)艙室或幾個(gè)艙室的損失）后，可在規(guī)定的環(huán)境條件下，在規(guī)定的作業(yè)范圍內(nèi)自動(dòng)保持船舶的位置和首向。對(duì)于PMS來(lái)講，應(yīng)對(duì)分?jǐn)嗟哪妇€分別設(shè)置獨(dú)立的PMS系統(tǒng)，或者采用冗余的控制器，單個(gè)的PMS控制器故障不至于影響其他PMS控制器。船規(guī)要求，在無(wú)人值班周期內(nèi)，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)能保證電站及其他機(jī)電設(shè)備，如空氣壓縮機(jī)、艙底水系統(tǒng)（包括油水分離器）、與遙控有關(guān)的閥、燃油系統(tǒng)以及 CCS 認(rèn)為有必要進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控的其他機(jī)電設(shè)備。對(duì)于PMS來(lái)講，機(jī)組備車(chē)置于遙控位，各空壓機(jī)、分油機(jī)、燃油泵等設(shè)備處于遙控狀態(tài)，PMS可自動(dòng)協(xié)調(diào)這些輔助設(shè)備和機(jī)組啟停、運(yùn)行，無(wú)需人工介入，并可將控制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)延伸到機(jī)艙集控室控制站或駕駛室控制站。

對(duì)于供電連續(xù)性，單機(jī)供電時(shí)，采取分級(jí)卸載、自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組、推進(jìn)功率限制等措施來(lái)確保。多機(jī)并聯(lián)工作，采用分級(jí)卸載、自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組、推進(jìn)功率限制、匯流排分段工作等措施來(lái)確保。失電時(shí)，備用機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)合閘連接到匯流排。失電恢復(fù)后，重要負(fù)載（推進(jìn)輔機(jī)、舵等）順序合閘。

2 功率管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 主要功能設(shè)計(jì)

2.1.1 功率管理模式

PMS實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)、自動(dòng)、越控三種控制方式。在半自動(dòng)模式下，機(jī)組起?？刂埔罁?jù)人工操作指令進(jìn)行，自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載分配，自動(dòng)完成機(jī)組主開(kāi)關(guān)的合閘、分閘控制。自動(dòng)模式下，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況自動(dòng)完成機(jī)組增減機(jī)起?？刂?，自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載分配，自動(dòng)完成機(jī)組主開(kāi)關(guān)的合閘、分閘控制。越控模式適用于負(fù)荷變化較快的運(yùn)行工況，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況自動(dòng)完成機(jī)組增機(jī)啟動(dòng)控制，自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載分配，自動(dòng)完成機(jī)組主開(kāi)關(guān)的合閘控制。越控模式能切除自動(dòng)減機(jī)程序，使發(fā)電機(jī)組全部或按要求臺(tái)數(shù)投網(wǎng)運(yùn)行。

2.1.2 根據(jù)負(fù)載自動(dòng)增機(jī)/減機(jī)

根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)增機(jī)/減機(jī)機(jī)組有三種模式。

1）固定負(fù)荷率增機(jī)減機(jī)管理模式：該原則是指設(shè)定增加和減少運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷率值。一般運(yùn)行機(jī)組的總負(fù)荷率大于75～95%額定值時(shí)，增加機(jī)組；運(yùn)行機(jī)組的總負(fù)荷率小于30～40%時(shí)，減少機(jī)組。

2）優(yōu)化的固定負(fù)荷率增機(jī)減機(jī)管理模式：該原則是指設(shè)定增加和減少運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷率值。一般運(yùn)行機(jī)組的總負(fù)荷率大于 75～95%額定值時(shí)，增加機(jī)組；預(yù)先估算待解列機(jī)組解列后的總負(fù)荷率小于45～65%時(shí)，減少機(jī)組。這種方法適用于機(jī)組容量相同或不同容量機(jī)組的電力系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組低負(fù)荷并聯(lián)運(yùn)行工況，經(jīng)濟(jì)性較好。

3）固定儲(chǔ)備功率增機(jī)管理模式：該原則是指設(shè)定儲(chǔ)備功率為恒值，一般為單機(jī)組額定功率的1/3，根據(jù)并聯(lián)機(jī)組數(shù)不同，計(jì)算出增機(jī)平均功率值。該模式確保系統(tǒng)時(shí)刻保持一定比例的儲(chǔ)備功率，適用于機(jī)組容量相同的電力系統(tǒng)，且負(fù)荷越高越經(jīng)濟(jì)。

這三種模式都按事先設(shè)定的優(yōu)先順序來(lái)起動(dòng)和停止發(fā)電機(jī)組。目標(biāo)是通過(guò)配置適當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)組數(shù)實(shí)現(xiàn)能量效率最佳，并確保負(fù)載用電需求?？紤]柴油機(jī)燃油的消耗、磨損、維修，柴油機(jī)最佳的運(yùn)行條件為其最大連續(xù)輸出的 85%，PMS應(yīng)使柴油機(jī)在較大負(fù)載運(yùn)行，并通過(guò)控制投入電網(wǎng)的柴油發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)，滿足負(fù)載的功率需求，從而使柴油發(fā)電機(jī)組有較好的運(yùn)行性能和好的經(jīng)濟(jì)性。顯然，根據(jù)本系統(tǒng)的多種機(jī)組容量，該選用優(yōu)化的固定負(fù)荷率增機(jī)減機(jī)管理原則。

2.1.3 機(jī)組投入和并聯(lián)運(yùn)行

母線無(wú)電時(shí)，待用機(jī)組在達(dá)到一定電壓和頻率后立即投入。母線有電時(shí)，待并機(jī)組可自動(dòng)同步，自動(dòng)合閘。有預(yù)防措施，以避免兩個(gè)或兩個(gè)以上發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)同時(shí)合閘。機(jī)組投入運(yùn)行后，頻率調(diào)節(jié)精度為50±0.5 Hz。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障而造成在網(wǎng)發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)脫扣時(shí)，在人工應(yīng)答復(fù)位前防止各發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)重新合閘。

自動(dòng)并車(chē)主要技術(shù)指標(biāo)：合閘頻差可調(diào)范圍為: ±0.1～0.5 Hz；合閘電壓差: ≤ 5% UN；允許合閘相角差: 0°～10°。

自動(dòng)并聯(lián)后，具有有功功率自動(dòng)分配功能。在機(jī)組正常工作時(shí)，保證任意發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)總負(fù)荷率在 20%～100%和功率因數(shù)在0.6～0.9(滯后)范圍變化時(shí)，保證有功功率分配差度不大于5%（相同功率機(jī)組）或10%（不同功率機(jī)組的小機(jī)組），無(wú)功功率分配差度不大于10%。分配差度計(jì)算公式如下式，其中：

Pi—— 參加并聯(lián)運(yùn)行的第i臺(tái)發(fā)電機(jī)組實(shí)際承擔(dān)的有功功率，kW；

PNi—— 參加并聯(lián)運(yùn)行的第 i臺(tái)發(fā)電機(jī)組的額定有功功率，kW；

△Qi—— 參加并聯(lián)運(yùn)行的第i臺(tái)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配差度；

Qi—— 參加并聯(lián)運(yùn)行的第 i臺(tái)發(fā)電機(jī)組實(shí)際承擔(dān)的無(wú)功功率，kVar；

QNi—— 參加并聯(lián)運(yùn)行的第 i臺(tái)發(fā)電機(jī)組的額定無(wú)功功率，kVar 。

2.1.4 電力推進(jìn)裝置功率限制

保證供電連續(xù)性及預(yù)防全船失電（Blackout）是PMS最重要的功能之一。全船失電是指船舶電力完全喪失，是電力推進(jìn)船舶最嚴(yán)重的故障。發(fā)電機(jī)過(guò)載是導(dǎo)致全船失電的主要原因之一。多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)供電的情況下，其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)組因?yàn)樵瓌?dòng)機(jī)嚴(yán)重故障跳閘，在網(wǎng)的其他發(fā)電機(jī)組勢(shì)必過(guò)載運(yùn)行，過(guò)載的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速快速跌落，從而導(dǎo)致頻率跌落，容易引起過(guò)載跳閘、欠頻跳閘或逆功跳閘。因此發(fā)電機(jī)過(guò)載時(shí)，必須對(duì)電力推進(jìn)裝置功率進(jìn)行限制，快速下降，確保發(fā)電機(jī)組過(guò)載時(shí)間較短不至于保護(hù)跳閘。因?yàn)樵谶^(guò)載情況下，發(fā)電機(jī)組易于發(fā)生滑油低油壓及高油溫、冷卻水高溫、頻率低等嚴(yán)重故障而跳閘，因此，要盡量縮短發(fā)電機(jī)組過(guò)載的時(shí)間。本系統(tǒng)通過(guò)基于可用功率的推進(jìn)系統(tǒng)功率限制技術(shù)，配合電站異常跳閘等異常事件監(jiān)測(cè)的快速降負(fù)荷設(shè)計(jì)，確保供電連續(xù)性，如圖2。

如圖3，當(dāng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組G2、G3并聯(lián)供電，t=0.8 s時(shí)，G2因?yàn)楣收媳Ｗo(hù)跳閘，G1負(fù)荷率突加超過(guò) 150%，通過(guò)計(jì)算可用功率并對(duì)推進(jìn)功率進(jìn)行限制，可快速降低電力推進(jìn)裝置的電功率，使在網(wǎng)機(jī)組的負(fù)荷率恢復(fù)到額定功率以下。通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證，機(jī)組過(guò)載時(shí)間控制在1 s以內(nèi)，推進(jìn)功率快速下降時(shí)間控制在150～200 ms內(nèi)。

2.1.5 全船失電恢復(fù)

全船失電恢復(fù)即是，一旦全船失電，PMS將在較短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常的電力系統(tǒng)功能。萬(wàn)一發(fā)生全船失電，PMS將在同一時(shí)間起動(dòng)所有可用的發(fā)電機(jī)組，率先啟動(dòng)成功的發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行。所有變壓器、配電斷路器和母聯(lián)開(kāi)關(guān)將根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行模式按照設(shè)定好的次序依次閉合，實(shí)現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的重新配置。

2.1.6 重載詢問(wèn)

在啟動(dòng)大容量的用電設(shè)備之前，用電設(shè)備應(yīng)先向 PMS發(fā)出啟動(dòng)請(qǐng)求，PMS根據(jù)機(jī)組在網(wǎng)情況，判斷是否能滿足它們的用電和起動(dòng)要求，若能夠滿足時(shí)，則發(fā)出啟動(dòng)允許信號(hào)，允許啟動(dòng)；若不能滿足時(shí)，則應(yīng)在一臺(tái)備用發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)、并網(wǎng)且在網(wǎng)機(jī)組功率貯備足夠時(shí)，才發(fā)出啟動(dòng)允許，允許它們投入電網(wǎng)用電。

一般應(yīng)將額定功率大于等于主發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率15%～20%的負(fù)載視為大容量用電負(fù)載。重載設(shè)備的啟動(dòng)情況，應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中予以充分考慮。

若功率管理系統(tǒng)處于具有自動(dòng)增機(jī)功能的模式時(shí)，則在進(jìn)行重載詢問(wèn)判斷電站現(xiàn)時(shí)供電發(fā)電機(jī)的功率貯備是否能滿足大容量用電設(shè)備的用電要求時(shí)，應(yīng)使大容量用電設(shè)備起用后的電站總負(fù)載量不超過(guò)重載判斷條件中的臨界值。在無(wú)備用發(fā)電機(jī)組可用的情況下，不得發(fā)出啟動(dòng)允許。

若需要進(jìn)行重載詢問(wèn)的大容量用電設(shè)備不止一個(gè)，則在某一大容量用電設(shè)備正在進(jìn)行重載詢問(wèn)時(shí)，應(yīng)對(duì)其他大容量用電設(shè)備的重載詢問(wèn)通道實(shí)施閉鎖(或記憶性閉鎖)，并直到先行詢問(wèn)的大容量用電設(shè)備接入電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行后才能解除這種閉鎖，以避免兩個(gè)或兩個(gè)以上大容量用電設(shè)備的同時(shí)起用。

若某一大容量用電設(shè)備屬于重要設(shè)備，則在緊急情況下應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)其重載詢問(wèn)功能的越控。

2.1.7 自動(dòng)分級(jí)卸載及分級(jí)啟動(dòng)

當(dāng)電網(wǎng)在線負(fù)載的總用電量超過(guò)供電發(fā)電機(jī)的額定輸出能力，并持續(xù)一定的時(shí)間之后，應(yīng)能自動(dòng)將在線負(fù)載中的次要負(fù)載以一級(jí)或分作幾級(jí)的方式從電網(wǎng)分?jǐn)?，以確保對(duì)重要負(fù)載的連續(xù)供電。分級(jí)卸載應(yīng)根據(jù)被卸負(fù)載的相對(duì)重要性，確定分?jǐn)嗟南群箜樞颉．?dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生單相或兩相持續(xù)過(guò)載時(shí)，自動(dòng)分級(jí)卸載裝置也應(yīng)能發(fā)出卸除次要負(fù)載的指令。斷電電網(wǎng)自動(dòng)恢復(fù)供電之后，應(yīng)實(shí)施負(fù)載的自動(dòng)分級(jí)起動(dòng)，以限制起動(dòng)沖擊電流，防止出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落過(guò)大或恢復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。實(shí)施負(fù)載的自動(dòng)分級(jí)起動(dòng)，應(yīng)根據(jù)緊急情況下各用電負(fù)載的重要性以及它們起動(dòng)電流的大小進(jìn)行排序和分級(jí)，并應(yīng)按重要負(fù)載先行起動(dòng)和每級(jí)起動(dòng)電流盡可能均等并接近允許限值的原則安排合理的起動(dòng)程序。各用電設(shè)備的重要性排序應(yīng)與考慮由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的負(fù)載優(yōu)先順序相同。應(yīng)根據(jù)供電發(fā)電機(jī)的性能及負(fù)載的分組情況合理地確定各級(jí)負(fù)載間的起動(dòng)時(shí)間間隔，一般相鄰兩級(jí)負(fù)載的起動(dòng)時(shí)間間隔可取3～5 s。實(shí)施負(fù)載分級(jí)起動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)投入負(fù)載總?cè)萘康南拗?，以防供電發(fā)電機(jī)組過(guò)載。實(shí)施分級(jí)卸載后的電網(wǎng)，在備用發(fā)電機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)、并網(wǎng)成功后，應(yīng)對(duì)先前卸除的次要負(fù)載實(shí)施自動(dòng)分級(jí)投入電網(wǎng)。被卸負(fù)載投入電網(wǎng)的順序應(yīng)同卸載時(shí)的順序相反。級(jí)數(shù)的確定和過(guò)程的控制還應(yīng)注意防止電網(wǎng)較大浪涌電流的出現(xiàn)。

2.1.8 不斷電船電/岸電轉(zhuǎn)換

當(dāng)進(jìn)行岸電轉(zhuǎn)船電時(shí)，根據(jù)所選的左舷變壓器和右舷變壓器，最后合閘的開(kāi)關(guān)將是LCB1或LCB2，當(dāng)進(jìn)行船電轉(zhuǎn)岸電時(shí)，最后合閘的開(kāi)關(guān)將是11CB12，如圖3。最后合閘的開(kāi)關(guān)的合閘都是需要進(jìn)行同步檢測(cè)的并車(chē)過(guò)程，因此，390 V母線需要設(shè)置三個(gè)同步點(diǎn)，需要為這三臺(tái)開(kāi)關(guān)配置了相應(yīng)的同步監(jiān)測(cè)并車(chē)模塊，而且為了確保發(fā)電機(jī)組與岸電并聯(lián)運(yùn)行時(shí)不逆功不過(guò)載，我們?cè)黾恿?個(gè)PPU，并設(shè)計(jì)了以下的工作流程。

船電轉(zhuǎn)岸電流程：

1) 接收到轉(zhuǎn)換指令，在線發(fā)電機(jī)組工作于定頻模式；2) 比較機(jī)組頻率、岸電頻率，若機(jī)組頻率小于岸電頻率，則增加機(jī)組頻率給定，直至機(jī)組頻率大于岸電頻率，向岸電 PPU發(fā)出同步指令；3) PU檢測(cè)同步，控制岸電開(kāi)關(guān)11CB12合閘；4) CB12合閘后，在線機(jī)組PP轉(zhuǎn)換為定功模式；5) 機(jī)組 PPU功率設(shè)定斜坡下降，逐步降低機(jī)組的負(fù)載，待機(jī)組有功降到額定值的 5%以內(nèi)，發(fā)出機(jī)組開(kāi)關(guān)分閘指令；6) 主開(kāi)關(guān)分閘后，發(fā)出機(jī)組停機(jī)指令；7) 機(jī)組停機(jī)，轉(zhuǎn)換完成。

岸電轉(zhuǎn)船電流程：1) 接收到轉(zhuǎn)換指令，根據(jù)機(jī)組優(yōu)先順序選擇一臺(tái)啟動(dòng)；2) 機(jī)組啟動(dòng)成功主開(kāi)關(guān)合閘后，機(jī)組工作于定頻模式； 3) 根據(jù)左右舷使用情況，自動(dòng)選擇左舷（或右舷）變壓器供電開(kāi)關(guān) ACB7(或 ACB8)合閘；4)比較機(jī)組頻率、岸電頻率，若機(jī)組頻率小于岸電頻率，則增加機(jī)組頻率給定，直至機(jī)組頻率大于岸電頻率，向左舷（或右舷）PPU發(fā)出同步指令；5)左舷（或右舷）變壓器出線開(kāi)關(guān)LCB1(或LCB2)合閘后，機(jī)組PPU工作于定功模式，功率給定斜坡上升，直至岸電負(fù)荷降到 5%機(jī)組額定負(fù)荷，發(fā)出岸電開(kāi)關(guān)11CB12分閘指令；6)岸電開(kāi)關(guān)11CB12分閘后，在線發(fā)電機(jī)組工作于定頻模式。

2.1.9 人機(jī)界面監(jiān)測(cè)功能

對(duì)電力系統(tǒng)重要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)PMS功能的前提保障。PMS可以根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況、每套發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)機(jī)組的控制指令。

2.2 硬件設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證

我們采用西門(mén)子的S7-300作為控制主站，通過(guò)PROFIBUS-DP，下面掛接ET200M和PPU的方式，來(lái)設(shè)計(jì)本船的功率管理系統(tǒng)。其中S7-300可編程控制器作為主控制器，通過(guò)PROFIBUS-DP收集下層控制設(shè)備的信息，經(jīng)過(guò)功率管理策略分析處理，將指令傳送到下層控制器。S7-300置于并車(chē)屏內(nèi)。每個(gè)發(fā)電機(jī)屏設(shè)有ET200M分布式I/O一臺(tái)，ET 200M模塊化I/O站，它可以用S7-300可編程控制器的信號(hào)、功能和通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展。主要是收集發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息，并執(zhí)行來(lái)自S7-300的控制指令。另外3個(gè)PPU安裝390V配電板內(nèi)，用于實(shí)現(xiàn)岸電船電的不停電轉(zhuǎn)換的信號(hào)檢測(cè)和控制。在實(shí)船試驗(yàn)中，對(duì)上述功能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，表1為四臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)和計(jì)算得出的分配差度。

3 結(jié)束語(yǔ)

功率管理系統(tǒng)為電力推進(jìn)船舶提供了可靠智能化的電源系統(tǒng)，同時(shí)為操作人員提供了詳盡的數(shù)據(jù)監(jiān)控，有利于操作人員對(duì)功率管理系統(tǒng)作出正確的分析和決策，確保本船供電連續(xù)性，有利于本船的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

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[1]袁任光編著. 可編程序控制器選用手冊(cè), 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

[2]Designer’s Reference Handbook. DIEF, Denmark,2009.

[3]Damir Radan. Energy management of marine electrical power systems-control of integrated autonomous power systems. NUTU, Norway, 2008.

[4]John J. May. Improving engine utilization on DP drilling vessels. Dynamic Positioning conference,2003.

[5]中國(guó)船級(jí)社. 鋼制海船入級(jí)建造規(guī)范. 中國(guó)交通出版社，2009.