一種船舶岸基變頻供電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于船舶岸基供電領域，特別是涉及一種船舶岸基變頻供電系統。
【背景技術】
[0002]船舶在港口停靠期間，船上部分設備不能停機，需要為此部分設備提供不間斷的電力供應。此時的電力供應主要依靠船舶自帶的柴油發電機，燃料油燃燒后的排放物已成為影響影響港口空氣質量的重要因素，同時柴油發電機運行也對港口形成了噪聲污染。減少船舶靠港期間的污染物排放，對于港口的節能減排和環境改善具有重要意義。采用岸基電源為靠港船舶供電、靠岸期間停止船舶自帶柴油發電機的運行，可有效實現港口的節能減排和環境改善目標。
[0003]目前，船舶岸基供電系統主要有高壓上船和低壓上船兩種;對于大中型船舶負荷較大，采用高壓上船，對應供電電制為6.6KV/60HZ和6KV/50H;而對于小型船舶負荷較小，采用低壓上船，對應供電電制為440V/60HZ和380KV/50HZ。
[0004]在同一港口往往設有眾多大小不同泊位，且各個泊位供電需求并不相同。在現有船舶岸基供電技術和方案中，高壓上船和低壓上船均采用“點對點”的岸基供電方式，為每個泊位設置一套變頻電源系統，且變頻電源的輸出電壓等級和最大容量均為固定配置，成本高昂，設備利用率較低；因此，提高岸基供電設備利用率具有現實意義。
【發明內容】
[0005]為克服現有技術和方案中的不足，本發明提出了一種船舶岸基變頻供電系統，可根據港口的實際需要，為不同泊位配置適當的岸基供電電源，提高岸基供電設備的利用率。
[0006]本發明的具體實現方案如下:
[0007]—種船舶岸基變頻供電系統，該系統由主監控系統、岸基電源子系統、接電箱子系統、電纜卷筒子系統、船舶電源子系統組成，其特征在于:
[0008]岸基電源子系統、接電箱子系統、電纜卷筒子系統、船舶電源子系統的電氣一次部分依次連接，所述岸基電源子系統的電源輸入引自港口中心變電站電源，岸基電源子系統根據泊位中船舶電制要求，產生多種不同電制輸出，為多個泊位配置岸基供電回路；
[0009]所述接電箱子系統包括從岸基電源子系統不同電制輸出端引出的多路高壓和/或低壓接電箱；
[0010]所述電纜卷筒子系統包括多組高壓和/或低壓電纜卷筒，所述船舶電源子系統為各泊位中的船舶高壓和/或低壓配電系統，所述高壓和/或低壓電纜卷筒分別設置在所述多路高壓和/或低壓接電箱和各船舶高壓和/或低壓配電系統之間；
[0011]主監控系統與岸基電源子系統、接電箱子系統中各接線箱、港口中心變電站之間設有獨立通訊通道；電纜卷筒子系統、船舶電源子系統設有各自獨立的通訊總線與主監控系統連接;主監控系統控制器獲取各子系統的運行參數信息，并向各子系統下達控制命令，協調控制各子系統，實現輸出電制切換、并網模式切換、負荷轉移、保護、計量功能。
[0012]本發明還進一步包括以下優選方案:
[0013]主監控系統、各子系統均設有獨立控制器。
[0014]接電箱子系統中的各接線箱與電纜卷筒子系統中的對應電纜卷筒之間設有獨立通訊通道，電纜卷筒子系統中各電纜卷筒與船舶電源子系統中對應船舶配電系統之間設有獨立通訊通道。
[0015]所述主監控系統設有主監控系統控制器、數據交換機;主監控系統控制器為岸基電源子系統和接電箱子系統之間的獨立通訊通道設有獨立接口；數據交換機連接主監控系統控制器、電纜卷筒子系統控制器、船舶電源子系統控制器、計費工作站、安防工作站、視頻監控工作站、數據服務器。
[0016]船舶電源子系統的靠岸并網模式包括岸側操作靠岸并網模式和船側操作靠岸并網模式；
[0017]岸側操作靠岸并網模式下，并網、負荷轉移操作由岸基電源子系統主導、其他子系統配合完成;船側操作靠岸并網模式下，并網、負荷轉移操作由船舶電源子系統主導、其他子系統配合完成。
[0018]在岸側操作靠岸并網模式下，并網點為岸基電源子系統輸出開關;并網前，將船舶電源子系統接入開關、船舶電源子系統與岸基電源子系統之間的電氣一次開關閉合，岸基電源子系統檢測到船舶電源參數后，調整變頻電源子系統的輸出參數與船舶電源一致、實現并網點兩端的并網同期，閉合岸基電源子系統輸出開關，完成并網；并網之后，岸基電源子系統與船舶電源子系統相互配合，完成負荷轉移操作，再斷開船舶電源子系統輸出開關，切除船舶電源。
[0019]在船側操作靠岸并網模式下，并網點為船舶電源子系統接入開關;并網前，將岸基電源子系統輸出開關、岸基電源子系統與船舶電源子系統之間的電氣一次開關閉合，船舶電源子系統檢測到岸基電源參數后，經通訊通道調整岸基電源子系統的輸出參數與船舶電源一致、實現并網點兩端的并網同期，閉合船舶電源子系統接入開關，完成并網；并網之后，岸基電源子系統與船舶電源子系統相互配合，完成負荷轉移操作，再斷開船舶電源子系統輸出開關，切除船舶電源。
[0020]船舶電源子系統的離岸并網模式下，并網、負荷轉移操作由船舶電源子系統主導、其他子系統配合完成。
[0021]在離岸并網模式，并網點為船舶電源子系統的輸出開關;船舶電源子系統檢測到岸基電源參數后，調整船舶電源的輸出參數與岸基電源一致、實現并網點兩端的并網同期，閉合船舶電源子系統的輸出開關，完成并網;并網之后，岸基電源子系統與船舶電源子系統相互配合，完成負荷轉移操作，再斷開岸基電源子系統輸出開關和船舶電源子系統接入開關，切除岸基電源。
[0022]岸基電源子系統由變頻電源控制器和變頻電源主電路組成;變頻電源控制器采用分層邏輯架構，分為三層，分別為主控制單元層、功能控制單元層和基本控制單元層;主控制單元層與主監控系統通信，實現對變頻電源的統一控制；功能控制單元層實現變頻電源主回路中開關器件的分合邏輯處理，實現變頻電源主回路中功率模塊的控制規則預設、驅動及保護邏輯判別、匯總及處理采樣通道的數據;所述基本控制單元層實現驅動變頻電源主電路中開關器件的電動操作機構，將分解后的控制信號依次分發給變頻電源主回路中各功率模塊，實現功率模塊之間的協調控制，對各采樣單元上傳的數據進行數制轉換和處理。[0023 ]所述變頻電源主電路為高壓輸出時的每相設置一個功率模塊組，每個功率模塊組含有若干功率模塊，各功率模塊分別從對應的移向變壓器二次繞組獲得輸入，各功率模塊輸出分別與對應的尚低壓切換開關組中的一個開關連接，開關設有常開和常閉互鎖觸點，通過控制開關常開常閉切換實現一路高壓輸出或多路低壓輸出，高壓輸出時為每個功率模塊組中的功率模塊依次串聯輸出三相中的一相，低壓輸出時為各功率模塊獨立三相輸出；多路低壓輸出時，通過控制低壓輸出功率切換開關組中的開關，實現多路功率模塊輸出輸出并聯，功率大小可以靈活配置。
[0024]岸基電源子系統的控制策略中預置的電氣一次線路電抗和阻抗壓降模型;根據在變頻電源出口實時檢測到的電壓和電流，計算電氣一次線路壓降，實時調整輸出進行壓降補償，保證電纜卷筒子系統與船舶電源子系統連接處的輸出電壓滿足負荷要求。
[0025]每個高壓或低壓接電箱子系統設有接電箱控制器、儀表、斷路器、相序切換裝置、數據采集器件、計費結算單元，就地實現欠壓保護、過載保護、短路保護、計費結算以及相序的就地指示和切換功能。
[0026]所述電纜卷筒子系統實現對電纜的張力、輸出長度、速度以及電機運行進行閉環控制。
[0027]本發明具有以下有益的技術效果:本發明提出一種船舶岸基變頻供電系統，可輸出不同電制、配置多個泊位的岸基供電回路;該系統可提供一路高壓三相正弦波電源輸出，也可提供多路低壓三相正弦波電源輸出，且多路輸出模式時，各路輸出功率大小可靈活配置，并實現下述功能:
[0028](I)系統功能完善。主監控系統可實現操作模式切換、輸出電制切換、并網模式切換、負荷轉移、保護功能、計量功能、人機交互等功能。主監控系統控制器通過各子系統及設備控制器獲取各子系統及設備的運行參數信息、下達控