一种船岸连接方法及系统

摘要

本发明公开了一种船岸连接方法，包括进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测；响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。同时公开了相应的系统。本发明在连接时进行等电位检测、绝缘检测、保护整定值匹配，实现了连接过程的检测和监控，当并网合闸的条件满足时，进行同期并网合闸，保证了连接的可靠性。

权利要求

1.一种船岸连接方法，其特征在于：包括，

进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测；

响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；其中，船舶侧和岸电侧保护整定值匹配的过程为：采集船舶侧和岸电侧保护整定值；响应于船舶侧保护整定值小于等于岸电侧保护整定值，判定可以并网，根据船舶侧保护整定值降低岸电侧保护整定值，使船舶侧开关动作之前岸电系统闭锁并跳闸船岸连接回路；

响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；其中，同期并网合闸的过程为：计算船舶侧和岸电侧的电压差、频率差和相角差；响应于电压差和频率差均小于设定值，根据电压差、频率差、相角差以及合闸导前时间估计合闸时的合闸相角差；响应于合闸相角差满足岸侧超前于船舶侧，且不大于阈值，发出合闸指令；

在合闸过程中，响应于检测到励磁涌流，进行涌流限制；涌流限制的过程为：采集岸电侧三相电流；经过傅里叶变换，获得各相电流的零次、二次和三次谐波分量；将各谐波分量放大，得到各谐波分量的附加阻尼控制电压；将各附加阻尼控制电压按三相叠加，得到虚拟阻尼控制下控制电压指令；将基波控制电压指令与虚拟阻尼控制下控制电压指令相加得到电压控制总指令；电压控制总指令经PWM调制后驱动逆变器动作，限制涌流；

进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电；其中，船舶负荷转供的过程为：

按照相同的功率变化速率调节船舶发电机和岸电电源，增大岸电电源对船舶辅机的有功出力，同步减小船舶辅机的有功出力。

2.根据权利要求1所述的一种船岸连接方法，其特征在于：船舶侧和岸电侧等电位检测过程为，采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，响应于等电位线连接正常，检测通过。

3.根据权利要求1所述的一种船岸连接方法，其特征在于：船舶电网绝缘检测过程为，计算船舶电网对地的绝缘电阻；

响应于绝缘电阻等于RA∥RB∥RC，检测通过；其中RA、RB和RC分别为A相对地的电阻、B相对地的电阻和C相对地的电阻，∥表示并联。

4.一种船岸连接系统，其特征在于：

检测模块：进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测；

定值匹配模块：响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；其中，船舶侧和岸电侧保护整定值匹配的过程为：采集船舶侧和岸电侧保护整定值；响应于船舶侧保护整定值小于等于岸电侧保护整定值，判定可以并网，根据船舶侧保护整定值降低岸电侧保护整定值，使船舶侧开关动作之前岸电系统闭锁并跳闸船岸连接回路；

并网合闸模块：响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；其中，同期并网合闸的过程为：计算船舶侧和岸电侧的电压差、频率差和相角差；响应于电压差和频率差均小于设定值，根据电压差、频率差、相角差以及合闸导前时间估计合闸时的合闸相角差；响应于合闸相角差满足岸侧超前于船舶侧，且不大于阈值，发出合闸指令；

在合闸过程中，响应于检测到励磁涌流，进行涌流限制；涌流限制的过程为：采集岸电侧三相电流；经过傅里叶变换，获得各相电流的零次、二次和三次谐波分量；将各谐波分量放大，得到各谐波分量的附加阻尼控制电压；将各附加阻尼控制电压按三相叠加，得到虚拟阻尼控制下控制电压指令；将基波控制电压指令与虚拟阻尼控制下控制电压指令相加得到电压控制总指令；电压控制总指令经PWM调制后驱动逆变器动作，限制涌流；

负荷转供模块：进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电；其中，船舶负荷转供的过程为：按照相同的功率变化速率调节船舶发电机和岸电电源，增大岸电电源对船舶辅机的有功出力，同步减小船舶辅机的有功出力。

5.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至3所述的方法中的任一方法。

说明书

一种船岸连接方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种船岸连接方法及系统，属于船舶岸电技术领域。

背景技术

[0002] 当船舶靠港期间，使用岸电电源替代船舶发电辅机提供电能，满足船舶在港期间其泵组、通风、照明、通讯等负荷所需功率。现有的船岸连接过程中，自动化程度低，人工介入较多，无法保证连接的可靠。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种船岸连接方法及系统，解决了现有连接过程中无法保证连接可靠性的问题。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0005] 一种船岸连接方法，包括，

[0006] 进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测；

[0007] 响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；

[0008] 响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；

[0009] 进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。

[0010] 船舶侧和岸电侧等电位检测过程为，

[0011] 采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，响应于等电位线连接正常，检测通过。

[0012] 船舶电网绝缘检测过程为，

[0013] 计算船舶电网对地的绝缘电阻；

[0014] 响应于绝缘电阻等于RA∥RB∥RC，检测通过；其中RA、RB和RC分别为A相对地的电阻、B相对地的电阻和C相对地的电阻，∥表示并联。

[0015] 船舶侧和岸电侧保护整定值匹配的过程为，

[0016] 采集船舶侧和岸电侧保护整定值；

[0017] 响应于船舶侧保护整定值小于等于岸电侧保护整定值，判定可以并网，根据船舶侧保护整定值降低岸电侧保护整定值，使船舶侧开关动作之前岸电系统闭锁并跳闸船岸连接回路。

[0018] 同期并网合闸的过程为，

[0019] 计算船舶侧和岸电侧的电压差、频率差和相角差；

[0020] 响应于电压差和频率差均小于设定值，根据电压差、频率差、相角差以及合闸导前时间估计合闸时的合闸相角差；

[0021] 响应于合闸相角差满足岸侧超前于船舶侧，且不大于阈值，发出合闸指令。

[0022] 在合闸过程中，响应于检测到励磁涌流，进行涌流限制。

[0023] 涌流限制的过程为，

[0024] 采集岸电侧三相电流；

[0025] 经过傅里叶变换，获得各相电流的零次、二次和三次谐波分量；

[0026] 将各谐波分量放大，得到各谐波分量的附加阻尼控制电压；

[0027] 将各附加阻尼控制电压按三相叠加，得到虚拟阻尼控制下控制电压指令；

[0028] 将基波控制电压指令与虚拟阻尼控制下控制电压指令相加得到电压控制总指令；

[0029] 电压控制总指令经PWM调制后驱动逆变器动作，限制涌流。

[0030] 船舶负荷转供的过程为，

[0031] 按照相同的功率变化速率调节船舶发电机和岸电电源，增大岸电电源对船舶辅机的有功出力，同步减小船舶辅机的有功处理。

[0032] 一种船岸连接系统，包括，

[0033] 检测模块：进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测；

[0034] 定值匹配模块：响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；

[0035] 并网合闸模块：响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；

[0036] 负荷转供模块：进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。

[0037] 一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行船岸连接方法。

[0038] 本发明所达到的有益效果：本发明在连接时进行等电位检测、绝缘检测、保护整定值匹配，实现了连接过程的检测和监控，当并网合闸的条件满足时，进行同期并网合闸，保证了连接的可靠性。

附图说明

[0039] 图1为本发明方法的流程图；

[0040] 图2为船舶电网绝缘示意图；

[0041] 图3为同期并网合闸流程图；

[0042] 图4为涌流限制的流程图；

[0043] 图5为本发明系统的结构图。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0045] 实施例1

[0046] 如图1所示，一种船岸连接方法，包括以下步骤：

[0047] 步骤1，进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测。

[0048] 步骤2，若检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；否则断开岸电电源。

[0049] 步骤3，若保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；否则表示船舶侧和岸电侧无法并网。

[0050] 步骤4，进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。

[0051] 上述方法在连接时进行等电位检测、绝缘检测、保护整定值匹配，实现了连接过程的检测和监控，当并网合闸的条件满足时，进行同期并网合闸，保证了连接的可靠性。

[0052] 实施例2

[0053] 一种船岸连接方法，在实施例1的基础上增加船舶侧和岸电侧等电位检测过程，具体过程为：采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，若等电位线连接正常，检测通过，否则检测不通过，断开岸电电源。

[0054] 在岸电接线箱处设置等电位连接检测装置，通过上述装置可采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，实现等电位检测。等电位连接确认为船岸安全电路的一部分，只有在等电位连接确认连接时，船岸连接系统才会允许进行下一步操作。

[0055] 实施例3

[0056] 一种船岸连接方法，在实施例1的基础上增加船舶电网绝缘检测过程，具体过程为：

[0057] 11)计算船舶电网对地的绝缘电阻。

[0058] 在船舶电网某一相与船体之间加一直流信号，忽略发电机(变压器)、电缆线路用电设备电阻，如图2所示，船舶电网对地的绝缘电阻R为：

[0059] R＝RA//RB//RC

[0060] 其中，RA、RB和RC分别为A相对地的电阻、B相对地的电阻和C相对地的电阻。

[0061] 12)若绝缘电阻等于RA∥RB∥RC，检测通过，否则检测不通过；其中，∥表示并联。

[0062] 船舶接岸电时，当船岸绝缘情况良好时，测得的绝缘电阻R＝RA∥RB∥RC，此时R基本反映船舶电网的绝缘情况。当岸电某一相发生接地故障时(假设为A相)，此时测得的绝缘电阻R变化为，则测得的新绝缘电阻为R’＝RB//RC//rs，rs表示A相的接地电阻，远小于RB、RC。由此，可根据测得的绝缘电阻的大小判断船舶电网的绝缘情况。当绝缘正常时，船岸允许连接，当绝缘情况出现问题时，船岸不允许连接。

[0063] 实施例4

[0064] 由于船舶侧开关是根据船舶侧辅机的短路电流进行整定，当船舶负荷切换至岸电电源进行供电时，由于船舶侧辅机和岸电电源的短路电流水平不一致，可能导致原有保护整定值无法与岸电供电的工况相匹配，因此需要在船岸连接过程中进行保护整定。因此在实施例1的基础上增加船舶侧和岸电侧保护整定值匹配过程，具体过程为：

[0065] 21)采集船舶侧和岸电侧保护整定值和保护类型。

[0066] 22)若船舶侧保护整定值大于岸电侧保护整定值，则判定不可以并网；若船舶侧保护整定值小于等于岸电侧保护整定值，判定可以并网，根据船舶侧保护整定值降低岸电侧保护整定值，使船舶侧开关动作之前岸电系统闭锁并跳闸船岸连接回路，从而避免船舶侧出现短路故障造成岸电所提供短路电流过大而船舶侧开关难以开断的问题。

[0067] 实施例5

[0068] 一种船岸连接方法，在实施例1的基础上增加同期并网合闸过程，船岸并网同期控制时可采用捕捉同期的方式，具体如图3所示：

[0069] 31)检测待并网船舶侧和岸电侧PT正常，电压稳定。

[0070] 32)计算船舶侧和岸电侧的电压差、频率差和相角差；

[0071] 33)若电压差和频率差均小于设定值，根据电压差、频率差、相角差以及合闸导前时间估计合闸时的合闸相角差；

[0072] 34)若合闸相角差满足岸侧超前于船舶侧，且不大于阈值，发出合闸指令。

[0073] 实施例6

[0074] 船岸合闸过程中，空充变压器有可能由于合闸角与变压器剩磁的作用产生励磁涌流，励磁涌流的大小会对变流器开关管造成损害，因此在实施例1的基础上增加涌流限制过程，具体如图4所示；

[0075] 41)采集岸电侧三相电流Ia、Ib、Ic。

[0076] 42)经过傅里叶变换，获得各相电流的零次、二次和三次谐波分量f0、f2、f3。

[0077] 43)将各谐波分量经过预设电流系数放大，得到各谐波分量的附加阻尼控制电压；预设电流系数分别为k0、k2、k3，分别对应的零次、二次和三次谐波分量。

[0078] 44)将各附加阻尼控制电压按三相叠加，得到虚拟阻尼控制下控制电压指令。

[0079] 45)将基波控制电压指令与虚拟阻尼控制下控制电压指令相加得到电压控制总指令。

[0080] 46)电压控制总指令经PWM调制后驱动逆变器动作，限制涌流。

[0081] 实施例7

[0082] 一种船岸连接方法，在实施例1的基础上增加船舶负荷转供过程，具体如下：按照相同的功率变化速率调节船舶发电机和岸电电源，增大岸电电源对船舶辅机的有功出力，同步减小船舶辅机的有功处理。

[0083] 并网采用柔性并网，并网控制策略分为两个部分，首先获取岸电电源出口电压与船舶岸电配电板电压信息，以后者为参考，调节岸电电源输出，当满足同期条件进行合闸，然后，利用Uac‑I下垂控制策略控制船岸连接回路的电流，使船岸两个电源在并网时的冲击电流接近零，实现柔性船岸并网，也可利用电流‑交流电压相位的矢量控制技术实现，最后进行船舶负荷转供。

[0084] 实施例8

[0085] 一种船岸连接方法，包括以下步骤：

[0086] 步骤1，进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测。

[0087] 船舶侧和岸电侧等电位检测过程为：采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，若等电位线连接正常，检测通过，否则检测不通过，断开岸电电源。

[0088] 岸电接线箱处设置等电位连接检测装置，通过上述装置可采集船舶侧和岸电侧等电位线连接状态，实现等电位检测。等电位连接确认为船岸安全电路的一部分，只有在等电位连接确认连接时，船岸连接系统才会允许进行下一步操作。

[0089] 船舶电网绝缘检测过程为：

[0090] 11)计算船舶电网对地的绝缘电阻。

[0091] 在船舶电网某一相与船体之间加一直流信号，忽略发电机(变压器)、电缆线路用电设备电阻，如图2所示，船舶电网对地的绝缘电阻R为：

[0092] R＝RA//RB//RC

[0093] 其中，RA、RB和RC分别为A相对地的电阻、B相对地的电阻和C相对地的电阻。

[0094] 12)若绝缘电阻等于RA∥RB∥RC，检测通过，否则检测不通过；其中，∥表示并联。

[0095] 船舶接岸电时，当船岸绝缘情况良好时，测得的绝缘电阻R＝RA∥RB∥RC，此时R基本反映船舶电网的绝缘情况。当岸电某一相发生接地故障时(假设为A相)，此时测得的绝缘电阻R变化为，则测得的新绝缘电阻为R’＝RB//RC//rs，rs表示A相的接地电阻，远小于RB、RC。由此，可根据测得的绝缘电阻的大小判断船舶电网的绝缘情况。当绝缘正常时，船岸允许连接，当绝缘情况出现问题时，船岸不允许连接。

[0096] 步骤2，若检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配；否则断开岸电电源。

[0097] 由于船舶侧开关是根据船舶侧辅机的短路电流进行整定，当船舶负荷切换至岸电电源进行供电时，由于船舶侧辅机和岸电电源的短路电流水平不一致，可能导致原有保护整定值无法与岸电供电的工况相匹配，因此需要在船岸连接过程中进行保护整定。船舶侧和岸电侧保护整定值匹配过程为：

[0098] 21)采集船舶侧和岸电侧保护整定值和保护类型。

[0099] 22)若船舶侧保护整定值大于岸电侧保护整定值，则判定不可以并网；若船舶侧保护整定值小于等于岸电侧保护整定值，判定可以并网，根据船舶侧保护整定值降低岸电侧保护整定值，使船舶侧开关动作之前岸电系统闭锁并跳闸船岸连接回路，从而避免船舶侧出现短路故障造成岸电所提供短路电流过大而船舶侧开关难以开断的问题。

[0100] 步骤3，若保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸；否则表示船舶侧和岸电侧无法并网。

[0101] 船岸并网同期控制时可采用捕捉同期的方式，同期并网合闸过程如图3所示：

[0102] 31)检测待并网船舶侧和岸电侧PT正常，电压稳定。

[0103] 32)计算船舶侧和岸电侧的电压差、频率差和相角差；

[0104] 33)若电压差和频率差均小于设定值，根据电压差、频率差、相角差以及合闸导前时间估计合闸时的合闸相角差；

[0105] 34)若合闸相角差满足岸侧超前于船舶侧，且不大于阈值，发出合闸指令。

[0106] 船岸合闸过程中，空充变压器有可能由于合闸角与变压器剩磁的作用产生励磁涌流，励磁涌流的大小会对变流器开关管造成损害，因此当检测到励磁涌流，需要进行涌流限制。

[0107] 涌流限制过程，具体如图4所示；

[0108] 41)采集岸电侧三相电流Ia、Ib、Ic。

[0109] 42)经过傅里叶变换，获得各相电流的零次、二次和三次谐波分量f0、f2、f3。

[0110] 43)将各谐波分量经过预设电流系数放大，得到各谐波分量的附加阻尼控制电压；预设电流系数分别为k0、k2、k3，分别对应的零次、二次和三次谐波分量。

[0111] 44)将各附加阻尼控制电压按三相叠加，得到虚拟阻尼控制下控制电压指令。

[0112] 45)将基波控制电压指令与虚拟阻尼控制下控制电压指令相加得到电压控制总指令。

[0113] 46)电压控制总指令经PWM调制后驱动逆变器动作，限制涌流。

[0114] 步骤4，进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。

[0115] 船舶负荷转供过程，具体如下：按照相同的功率变化速率调节船舶发电机和岸电电源，增大岸电电源对船舶辅机的有功出力，同步减小船舶辅机的有功处理。

[0116] 并网采用柔性并网，并网控制策略分为两个部分，首先获取岸电电源出口电压与船舶岸电配电板电压信息，以后者为参考，调节岸电电源输出，当满足同期条件进行合闸，然后，利用Uac‑I下垂控制策略控制船岸连接回路的电流，使船岸两个电源在并网时的冲击电流接近零，实现柔性船岸并网，也可利用电流‑交流电压相位的矢量控制技术实现，最后进行船舶负荷转供。

[0117] 上述方法在连接时进行等电位检测、绝缘检测、保护整定值匹配，实现了连接过程的检测和监控，当并网合闸的条件满足时，进行同期并网合闸，保证了连接的可靠性。

[0118] 实施例9

[0119] 一种船岸连接系统，该系统可如图5所示，可单独设置，也可继承在现有的系统中，如岸电系统等。船岸连接系统与船载通信设备通过光纤通讯、串口、载波等通信方式实现通信交互，同时检测船岸两侧的电气量、开关量、等电位状态、绝缘状态等数据。

[0120] 一种船岸连接系统，包括：

[0121] 检测模块：进行船舶侧和岸电侧等电位检测、船舶电网绝缘检测。

[0122] 定值匹配模块：响应于检测通过，进行船舶侧和岸电侧保护整定值匹配。

[0123] 并网合闸模块：响应于保护整定值匹配通过，控制同期并网合闸。

[0124] 负荷转供模块：进行船舶负荷转供，直到船舶完全由岸电侧电源供电。

[0125] 实施例10

[0126] 一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行船岸连接方法。

[0127] 一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行船岸连接方法的指令。

[0128] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0129] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0130] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0131] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0132] 以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。