对船舶电站供配电系统的分析

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【摘 要】船舶电站供配电系统能够为全船正常运行提供所需电力，是现代船舶至关重要的组成部分，所以，保证其性能和可靠性便显得尤为重要。有鉴于此，本文针对船舶电站供配电系统进行分析，先概述了船舶电站，介绍了船舶电站供配电系统自动化模块，讨论了船舶电站供配电系统的综合保护（熔断器保护、断路器保护、智能综合保护控制器保护），最后展望了船舶电站发展前景，以期为业内人士提供有益参考。

【关键词】船舶电站；供配电系统；自动化；综合保护

船舶电站是现代船舶的重要组成部分，为其提供不可或缺的动力支持。当船舶电站及其供配电系统发生故障时，会给船舶的正常运行带来直接且严重的威胁。因此，提升船舶电站供配电系统自动化性能，采用综合保护措施，便成了当务之急。

1 船舶电站概述

对于船舶电力系统而言，船舶电站属于核心组成部分，能够以非电形态的能量为对象进行转化，使其成为满足要求的电能，并提供给船舶电网系统。船舶电站主要由两大部分组成：一是发电机组，包括原动机和发电机；二是配电装置，包括开关电气、保护装置、测量仪表以及控制设备等[1]。发电机组是一种可以将机械能转化为电能的发电装置；配电装置能够利用船舶发电机组提供的电能，并将其合理分配给船舶上的全体电力负荷装置，并在分配过程中进行测量以及控制。船舶电站容量不大，当个别大容量负载执行启动动作时，启动电流有可能导致电网电压不稳定，给整个船舶电网系统带来较大冲击，最终威胁船舶的运行安全。所以，船舶电站的发电机组应具备两大基本能力，一个是较理想的承载能力，另一个是保障船舶电站稳定运行的能力。

2 船舶电站供配电系统自动化模块

目前，船舶电站自动化体系常见的结构形式有两种，一种以数字-模拟集成电路为基础，另一种以PLC 控制体系为基础。随着PLC微机自动化控制体系的不断成熟，其开始广泛应用于不同规模的船舶电站自动化体系，并发挥出了较理想的效果[2]。

2.1 自动并车

PLC控制系统充分利用了计算机所具有的强大运算能力，对以电压为代表的一系列基本参数进行计算和分析，得出正确的调频以及合闸指令，从而达成理想自动并车的目的。若想实现理想并车，发电机和运行机组之间应满足三大基本条件，一是电压持平，二是频率保持一致，三是电压相位保持一致。基本的设计理念是：待系统进入初始化状态，执行并车程序；检测差压，分析其有无超出允许范围；检测频差，分析其有无超出允许范围；确定差压和频差均处于允许范围之后，执行合闸运行命令[3]。

2.2 PLC端口的程序通信

若想保证PLC程序、计算机之间能够进行高效的数据传输，则需要重视和做好PLC端口设计工作。在PLC控制系统中，其采用D8120数据寄存器来存储和表示通信参数，与此同时，以8129为工具对各项通信数据予以检验，分析其是否存在异常[4]。

2.3 安全保护

在系统自动化领域，安全保护属于不可或缺的内容。对于自动化电站而言，所谓安全保护指的是，以发电机组为对象进行保护，所以，在建构电站体系的过程中，应依据相关规定做好对保护装置的有效设置。为进一步提高供电品质，同时保证供电的连续性，在构建和完善自动化电站体系的过程中，应科学设置过载保护、短路保护以及欠压保护等，对发电机实行所谓的双重保护，从而保障其高效、可靠运行。

3 船舶电站供配电系统的综合保护

3.1 熔断器保护

熔断器又被人们称作保险丝，是船舶电力体系的重要组成部分，在电气装置和线路间发生短路时发挥保护作用，另外，还能够避免较长时间的超负载问题，是一种结构简单但较为实用的电器保护装置。只要按照相关要求予以适当调剂，便能够起到比较理想的保护作用。熔断器保护不仅适用于小容量的配电线路，同时还适用于电机的主保护。在发电机中，还可将其用作主开关。

3.2 断路器保护

断路器可以接通、承载以及断开正常工作状态下的电路电流，也可以接通、承载以及断开规定的非正常工作状态下的电路电流。船舶用的断路器具有四大保护功能，即负荷保护、短路保护、欠压保护以及失压保护，大多设置在船舶发电机的主开关处进行相应保护。在具体选型时，应严格检验断路器的工作性能，包括合闸性能、脱扣及锁扣性能、电流整定性能等，如此才能保证断路器拥有良好的保护性能[5]。

3.3 智能综合保护控制器保护

智能综合保护控制器在现代船舶中得以逐渐普及，可对船舶电机进行全方位、综合性的保护。当电机进入工作状态之后，对其各项运行参数进行准确收集，并加以分析，如此一来，可以及时发现故障，起动相应的保护措施。控制器能够对动作延迟时间内进行记录、分析和判定，在此基础上实现对设备功能的有效保护，与此同时，赋予设备理想的技术安全性。控制器以上位机软件为工具，以网络为通讯介质，对电动机进行过压保护、欠压保护、过频保护和欠频保护等，与此同时，还可以对电机的其他功能进行实时在线保护。其借助计算机对数据进行相关处理之后，能够及时发出针对性的管理信息，除此之外，当设备遇到故障时，越限报警功能可以在恰当的时间内向相关工作人员发出提示，要求其采取相应的处理措施，这样能够避免不必要停机而带来的负面影响，不仅使设备拥有了更为理想的安全性，同时还大幅提高了设备的工作效率。

4 船舶电站发展前景展望

目前，船舶正朝着大规模化、多功能化的方向不断发展，给船舶电站提出了更为严格的要求，要求其拥有更大的容量以及更为理想的自动化。若想保障船舶安全、高效运行，首先应使电气设备拥有更为优异的性能，其次应做好电气元器件的更新换代工作，以此推动船舶电站朝着高安全性、良好节能性的方向不断发展。

船舶电站自动化系统经历了四大发展阶段，即手动就地操作阶段、手动遥控操作阶段、半自动控制阶段、全自动无人值班阶段[6]。现如今，计算机控制技术的不断完善，为船舶电站综合自动化奠定了坚实的发展基础。我国一直关注船舶电站自动化科研工作，多项技术已达国际先进水平，并明确了船舶的三大发展方向，即计算机监控、全面电气化、综合自动化。可以预见，未来的船舶电站将拥有更为齐全的功能，更为理想的安全性。

5 结束语

船舶技术在某种程度上能够体现一个国家的综合实力，而船舶电站是现代船舶的核心组成部分之一，其自动化水平的高低集中反映了船舶技术水平的高低，而其供配电系统是供电质量以及可靠性的关键保证，也是船舶电站自动化水平的重要反映。可以预见，未来的船舶电站将会采用一种具有高度自动化性能的网络运行系统。

参考文献：

[1]姜乐.船舶电站并车与保护单元的设计与实现[D].大连海事大学，2013.

[2]白明，邹福顺，林阳峰，赖伟生，陈新锋，黄悦强，陈振强.基于工业以太网的船舶电站系统设计[J].广州航海学院学报，2014，02：5-7.

[3]雷正江.豪华游轮船舶电站自动化系统设计及实现[D].重庆大学，2011.

[4]席雯.船舶电站自动控制系统的设计与实现[D].武汉理工大学，2012.

[5]曾步辉.船舶电站自动控制系统原理及可靠性分析[D].大连海事大学，2010.

[6]贾君瑞.船舶电站并车控制系统的研究[J].中国航海，2012（03）.