[发明专利]电力推进船舶能量管理系统功率限制控制器

说明书

本发明涉及一种电力推进船舶能量管理系统功率限制控制器，采集模块采集发电机组三相电压和两相电流，采集模块通过内部的电流隔离器输出发电机组的功率值和电流值对应的4～20mA信号，采集模块输出信号送至功率限制控制器主控模块；主控模块实时采集电力系统中的各个断路器开断状态信号；主控模块输出当前可用功率值对应的4～20mA信号和功率限制开关量信号到外部推进系统；备用主控模块和主控模块为主‑备冗余结构。本发明提高了电网严重故障下的快速响应指标性能，以满足部分电力推进船舶的高可靠、快速时间响应性能要求；避免电网瞬时波动对推进负载进行不必要的限制，保证推进负载的连续性和机动性能。

技术领域

本发明涉及一种电力控制技术，特别涉及一种电力推进船舶能量管理系统功率限制控制器。

背景技术

电力推进船舶能够实现全船能源的统一调配、管理与利用，解决传统船舶动力系统与电力系统独立运行的现状，从而最大程度发挥电能综合调配的优势。其中，能量管理系统是电力推进船舶的控制核心，而功率限制功能又是能量管理系统的关键与核心，既应实现对电力系统下的推进器等大功率负载设备的实时监测与控制，在电网发生严重故障时，快速地进行功率限制保护，保证全船电网的连续、安全和稳定运行；同时，又应避免由于电网瞬时波动，对推进负载进行不必要的限制，尽可能地保证推进负载的连续性和机动性能。

相比于国外而言，国内尤其是中压直流领域的全电力船舶推进系统研制起步较晚，全电力船舶能量管理系统及功率限制相关成熟技术仍然由世界范围内英、美等少数几个国家和大型跨国公司掌握且不公开，缺乏成功的案例可以借鉴。而国内舰船领域，目前分别仅有2-3型舰船采用了全电力推进系统，并实现了能量管理系统及下属的功率限制功能。但是，能量管理系统的功率限制实现方案仍在探索之中，一般采用独立于能量管理系统其它设备组成的功率匹配控制器予以单独实现，对其规定应达到的功率限制响应指标也缺乏权威的标准或规范约束要求。

查阅的专利文献和期刊出版物：

在万方数据库、中国学位论文文摘数据库、数字化期刊、会议论文、科技成果、专利技术、政策法规等数据库中检索，字段如“能量管理系统”、“功率限制”、“电力推进船”、“船舶电力监控”等。

目前存在主要问题：

1)现有全电力推进船舶能量管理系统下属的功率限制功能，一般采用额外增加“功率限制控制器”硬件模块的方式予以实现，该硬件模块设备与能量管理系统其它设备组成隔离，仅在硬件层进行冗余设计，其功率限制功能可靠程度依赖于硬件本身，且运行数据无法收集与显示；

2)功率限制控制器未区分电网严重故障或者电网瞬时负载波动，从而针对两种不同情况，以不同时间响应指标分别实施功率限制；

3)功率限制控制器的性能指标缺乏标准或规范要求，传统功率限制控制器无法满足部分电力推进船舶在电网严重故障下的功率限制快速响应要求。

发明内容

本发明是针对功率限制控制器目前存在的问题，提出了一种电力推进船舶能量管理系统功率限制控制器，采用“网络型+独立硬件”的冗余设计方式，并通过功率限制软件流程优化，区分电网正常超负荷限值和电网发生严重故障两种不同情况，以不同时间响应指标分别实施功率限制，一方面既提高了电网严重故障下的快速响应指标性能，以满足部分电力推进船舶的高可靠、快速时间响应性能要求；另一方面，可以避免电网瞬时波动对推进负载进行不必要的限制，保证推进负载的连续性和机动性能。

本发明的技术方案为：一种电力推进船舶能量管理系统功率限制控制器，包括1个主控模块、1个备用主控模块和对应发电机组数量的采集模块；采集模块采集发电机组三相电压和两相电流，采集模块通过内部的电流隔离器输出发电机组的功率值和电流值对应的4～20mA信号，采集模块输出信号送至功率限制控制器主控模块；主控模块实时采集电力系统中的各个断路器开断状态信号；主控模块输出当前可用功率值对应的4～20mA信号和功率限制开关量信号到外部推进系统；备用主控模块和主控模块为主-备冗余结构。