船舶电站供配电系统的研究

夏秋芬

摘 要：一个国家综合国力的程度，可以从船舶技术上得到反映，船上一个重要的动力辅助设备就是船舶电站，电站为机械和全船运行过程中所需的电能提供支付效用。其同样也是船舶电力系统当中的一个重要构成，属于生产不间断性全船电能供应的设备，其自动化的程度也充分反映了船舶技术。文章分析了船舶电站的组成与主要特点，并提出了船舶自动化体系建设的各项要求。

关键词：船舶电站；供电可靠性；船舶电站自动化

引言

船上的一个重要动力辅助设备是电站，为其供应辅助机械和整个船要使用的电力，同时也是船舶电力体系当中的一个重要组成部分，属于不间断电力供应设备。改革开放以来，我国造船工业取得了快速有效的发展，越来越多的企业和科研单位开始将重点放在了船用控制设备方面，也获得了一定的进展。可是船舶电站的控制方式在我国的研究起步发展较晚，各项控制技术也不能够与国外知名品牌相对抗，大部分的电站控制体系都是应船东的要求引进国外控制设备。

1 船舶电站组成和基本要求

1.1 船舶电站的组成与特点

船舶电力体系当中的一个重要组成部分就是船舶电站，同时也是船舶电力中的核心组成。船舶电站是把非电模式的能量转化成为与工作要求相符合的电能，同时让其向船舶电网实现电力供应。通常的组成是船舶发电机组、开关电气、保护设备、测量仪表与控制设备等等。发电机组是将机械能转化成为电能的一种发电设施，而配电设备则是接收船舶发电机所产电能，同时对船舶电站中的各项电力负载做配电开关与控制设备的排列组合等，同时也是对电力船舶体系的测量、检测保护与设备控制等[1]。

船舶电站最明显的特点就是容量不大，当某一些容量较大的负载启动的时候，启动的电流通常会造成电网电压与频率发生震荡波动，并且对船舶电网造成较大的冲击，严重威胁船舶的安全性。所以要求发电机组要具备较大的承受能力与电站稳定运行的维持能力。

1.2 船舶电气设备工作环境恶劣

船舶电气设备工作环境相比陆地工作环境要恶劣的多，环境条件对于电气设备的运行与工作时间造成的影响极为严重。环境温度较高的时候，容易造成电机出力低下的情况出现，甚至加速绝缘老化的速度。而相对湿度较高容易潮湿电气设备绝缘，镀层掉落。船舶受到强烈的振动和冲击的情况下，容易对电气设备造成损坏或者各种接触不良与误操作等等。从中可以发现，除了在设计过程中需要满足船用设施的各项条件之外，同时在船用电气设备的各项日常维护管理过程中需要各种有效的方式确保船用電气设备保持正常稳定的运行。

2 船舶电站自动化模块

船舶电站自动化体系发展到如今，其结构和组成形式能够分成两种主要形式，分别是建立在数字-模拟集成电路组成的船舶电站自动化体系，以及建立在微机或者PLC控制体系上的船舶电站自动化体系。在最近几年，PLC微机自动化控制体系已经成为了各个中小型船舶电站自动化体系的主要力量。

2.1 自动并车

PLC控制系统最大程度的借助计算机运行能力，借助收集电压等各种基本的参数数据，并且依照一定的计算方式得出调频与合闸指令，理想并车有三个基础条件需要遵循，分别是等到发电机的电压和运行机组电压持平、频率保持一致、电压相位保持一致。最初的设计想法是等到系统实现初始化样本之后，开始启动并车程序，并且判定差压是否和允许范围内的数值等值，待其与符合条件保持一致之后，再判定是否属于频差的许可范围，之后提供合闸运行命令。

2.2 PLC端口的程序通信

PLC程序和计算机之间的数据接收先要开展PLC端口的设计，PLC属于使用D8120数据寄存器进行表示的通信参数，D8121数据寄存器属于PLC的站号表示，另外使用8129对通信数据的正常性与否进行检查。

2.3 安全保护

安全保护属于系统自动化中的一个重要构成，就其对自动化电站来说，安全保护其实就是对发电机组完成的保护，而作为一个最基本的电站体系，依照规定要求进行保护装置的设置，可是为了能够更深入的提供供电品质和尽可能的确保电网能够实行连续性电力供应，在自动化的电站体系当中，同样装载有过载、短路、欠压以及逆功率保护，而让发电机获得双重保护，保证其获得更加安全快速的运行[2]。欠压过流保护是通过程序系统整定、过流，而发电机逆功率保护则主要是借由逆功率继电器承担各项工作。

3 船舶电站配电体系的综合性防护

3.1 使用熔断器进行保护

熔断器也被叫做保险丝，其主要作用是用来保护船舶电力体系当中的电气设施与线路间的短路，以及避免发生连续性负载过大的情况，属于一种较为简单的电器保护。只要依照合理条件进行调剂，就可较好的实现保护要求。小容量的配电线路与电机的主保护更加适合，一般被当成发电机主开关使用。

3.2 使用断路器保护

断路器的存在属于能够接通、承受与隔断正常电路情况下的电流，同时也能够在约定的非正常电路情形下做链接与承受一定时间内与分段电流的电气开关。船用断路器的荷载较大，同时具备短路、欠压与失压保护的特点，一般使用在船舶发电机的主开关保护系统。选型过程中需要尤其重视的是断路器的合闸、脱扣、锁扣与电流稳定。除此之外，只要系统出现故障，其能够在最短时间内恢复电力供应。

3.3 使用智能综合与控制器保护

船舶使用综合智能保护控制器能够有效实现对船舶电机的综合性保护功能。在电机的运行过程中，借助对电动机各种不同运行方式的收集与追踪，能够有效实现对故障的记录、查询、报警以及保护等等，控制器具最标准的保护功能是对动作延迟时间内的判定，而有效完成对设备功能的保护，同时确保设备与生产的技术安全。另外能够在这个过程中，经过网络通讯与上位机软件对电动机和汇流排完成过压、欠压、过频以及欠频等操作方式，同时能够完成对其他各项电机功能的实时保护。其在经过计算机的数据处理之后，能够有效的提供各种管理信息，另外设备出现较大故障问题之前，越限报警能够在最合适的时间内提示管理人员做有效的处理，也防止了各项不必要停机对机器正常运作而造成的不良影响，有效保证了设备安全有效运行的几率[3]。

4 结束语

船舶技术所反映的是一个国家的综合国力水平，船舶电站属于船舶中的一项重要组成，其自动化的程度属于船舶技术的一项重要参照，而船舶电站的供配电体系属于一种供电质量与供电稳定性的保证，同时也反映了船舶电站自动化的程度。未来的船舶电站必然会发展成为一种综合性的自动化网络运行体系。

参考文献

[1]张东清.船舶电站控制系统的研究[J].南通航运职业技术学院学报，2013（04）：53-56.

[2]高兴斌.基于PLC的船舶电站网络式监控系统的研究[J].中国水运（下半月），2008（07）：33-34.

[3]王红亮，马占军.船舶发电系统故障分析及改进控制措施研究[J].科技信息，2010（26）：759-760.