船舶电气设计

课程设计结果声明主题：船舶岸电自动并联装置的设计学生姓名：向德智学校编号：130407132学校：船舶与海洋工程学院等级：A13船舶动力教员：单海蛟浙江海洋大学教务处2016年6月19日浙江海洋大学船舶与海洋工程学院课程设计绩效评估表2015-2016学年第二学期造船与海洋工程学院船舶与海洋工程学院A13班学生姓名(号码)获得智慧(130407132)课程设计名称船舶电气设计和检查标题船舶岸电自动并联装置的设计讲师的评论讲师签名：一年中的月日意见和答复结果辩护团队教师签名：一年中的月日浙江海洋大学课程设计作业船舶与海洋学、造船电子与电气工程学院A13班学生姓名(学生编号)获得智慧(130407132)课程名字船舶电气设计和检查设计科目船舶岸电自动并联装置的设计完成限期从2016年6月13日到2016年6月20日的一周建立米根据根据随着船舶电站自动化水平的不断提高和微机控制技术的迅速发展，先进的数字控制型自动并联装置显示出其独特的优势。该数字控制方案可以采用单片机、微型计算机或工控机作为控制核心，也可以采用数字信号处理器或可编程控制器(PLC)实现自动控制。建立米想要乞讨和主想要里面的包含自动并联装置应具有以下功能：(1)检测待并联发电机和运行发电机之间的电压差、频率差和相位差。当任何条件不满足时，实现锁定，不允许发送关闭指令。(2)检测备用发电机和运行发电机电压之间的频率差，并根据频率差的大小和方向自动向备用发电机组发送调频信号，使备用发电机组的频率接近运行发电机的频率，减小频率差，创造合闸条件。参与试验信息材料1刘国平。船舶电气和通信男。北京：海洋出版社，20042张国桥，穆欣探索岸电技术建设绿色港口连云港港船舶对接与岸电工程调查港口经济，2011，(1):36-383黄建新，船舶电站微机保护及自动准同期并列运行系统研究，大连海事大学硕士学位论文，2006内容一、设计任务和要求-2-1.1设计任务-2-1.2设计要求-2-二。设计流程-2-2.1自动同步和并行操作的原理-2-2.1.1同步并网的过程和原理-2-2.1.2并网过程的同步-2-2.1.3同步电网连接分类-3-2.1.4并联运行的条件-3-2.1.5并行操作分析-5-2.1.6并行操作和连接点的捕获-7-2.2船舶岸电结构和技术-9-2.2.1船舶岸电的结构和分布-9-2.3自动准同步并联机构的硬件设计-11-2.4软件设计-13-2.4.1自动准同步并联机构软件设计总体框架-13-Iii .参考文献-14-船舶岸电自动并联装置的设计摘要：随着科学技术的飞速发展，船舶建造和修理技术越来越成熟。如今，海运在全球运输体系中扮演着不可或缺的重要角色，港口已经成为区域经济和国民经济社会发展的重要战略资源。与此同时，随着经济的快速发展，中国与世界其他国家的航运贸易也在大规模扩张。越来越多的远洋船只正在访问我们的主要港口。特别是随着经济全球化和造船技术的快速发展，大吨位船舶数量急剧增加，船舶造成的海洋环境污染日益严重。船舶主要依靠燃烧石油和天然气来发电，这会向环境中释放大量的二氧化碳和氮氧化物，对环境造成污染。船舶到达港口期间，原动机除了对港口造成环境污染外，还会造成噪声污染。与船舶辅助机械发电和供电相比，船舶靠泊时采用港口岸电供电，在燃油燃烧带来的污染物排放控制、降噪、节能等方面具有明显优势，具有良好的社会和经济效益。摘要：从多方面比较了低压岸电和高压岸电的优缺点，分析了船舶岸电自动并联装置的主要技术，着重探讨了如何更好、更方便地为进港船舶使用岸电。深入探索靠港船舶岸电接收技术，对于保护海洋环境、促进节能减排和港口可持续发展具有重要意义。关键词：船舶；岸上电源；平行运行装置；自动的1.设计任务和要求1.1设计任务收集大量文献资料，了解船舶岸电自动并联装置的原理，并根据原理确定总体设计方案。进而确定了船舶岸电自动并联装置的硬件和软件设计方案。1.2设计要求自动并联装置应具有以下功能：(1)检测待并联发电机和运行发电机之间的电压差、频率差和相位差。当任何条件不满足时，实现锁定，不允许发送关闭指令。(2)检测备用发电机和运行发电机电压之间的频率差，并根据频率差的大小和方向自动向备用发电机组发送调频信号，使备用发电机组的频率接近运行发电机的频率，减小频率差，创造合闸条件。2.设计过程2.1自动同步并联运行的原理2.1.1同步并网的过程和原理岸电与船舶的连接有两部分：当船舶进港时，船舶需要连接港口岸电；当船离开港口时，船需要断开岸上电源，使用船上自己的发电机。2.1.2同步并网过程船舶使用岸电的全过程如下：(1)船舶进港后，确保船舶和岸电的电缆接地线正常接地，消除船舶和岸电之间的静电电位差；(2)连接船岸电源的输电电缆和信号控制电缆；(3)确认岸电和船电之间的连接插头连接正确，开始送电；(4)船舶辅助设备与岸电同步；(5)当岸电和船电同步且岸电连接断路器闭合时，船发电机卸载负荷并关闭发电机；(6)在船舶使用岸电期间，监控系统监控整个电路中的任何故障，如接地故障、短路等。(7)当船舶即将离港时，开启辅助发动机，调整船舶发电机与岸电同步；(8)当负荷从岸电转移到船舶发电机时，切断岸电。并保证接地系统的短路自同步并网是指待并网发电机的转速将在无励磁的情况下提高至发电机组的同步转速，然后待并网发电机将并入系统，然后将提供励磁电流，待并网发电机将通过机组间的自同步动作而被拉至同步。自同步并网方法的优点是并网速度快，操作简单。由于同步一般只需要几分钟，所以同步可以完成，这有利于系统在急需额外功率的情况下快速稳定。由于无需考虑某些无励磁准同步并网条件，自动化易于实现。然而，采用自动同步并网的方法也是有害的。在接通时，发电机的定子会吸收大量的无功功率，从而大大降低了整个系统接通时的电压。准同步并网方法广泛应用于发电机和电网的并网。准同步并网是指当并网发电机组完全满足并网条件时，发电机与电网连接在一起。在这样产生的冲击电流下，不会对电网和发电机组造成很大的危害，同时也不会对电气设备造成很大的冲击。准同步并网的运行方法是：待并网发电机组并网前，调节发电机转速，使发电机组产生的电压频率与电网同步；调节发电机的励磁电流，使发电机产生的电压与电网电压相同。在保证频差和电压差的情况下，当发现频差和电压差之间的零相角差时，发电机组接入电网，发电机组接入电网时产生的冲击电流在可控范围内。准同步并网方法的并网装置可分为自动准同步装置和手动准同步装置。在并网过程中，自动准同期装置监测电压差和频率差信号，捕捉带相角差的报警时间，并在报警时间到来之前的适当时间发出报警信号。当频率差和电压差不满足要求时，自动准同期装置能自动发出控制信号，调节发电机并网。如果频率差不满足要求，则发送加速或减速信号来调整发电机原动机的转速。如果电压差不满足要求，自动并联装置控制发电机的励磁调节装置来升高或降低发电机的电压。手动同步装置主要依靠操作人员，通过监视电压表、频率表和整步表，结合自己的操作经验，判断零相角报警时间，提前合上断路器。2.1.4并联运行条件岸电并联是指船舶发电机和岸电同时并联。并联的主要条件之一是相序一致性。在相序一致的情况下，准同步并联的电压相量分析如下图所示。图准同步模式下的电压相图(a)电路图(b)相量图从上图可以看出，发电机和岸电之间的电压相量差为：从图和公式可以看出，瞬时电压差主要取决于船舶功率和岸电在接通时的瞬时电压差、频率差和相角差，因此可以得出，理想情况下的准同步并联运行必须满足以下四个条件才能实现船舶功率和岸电的准同步模式：(1)连接到电网的船舶发电机的功率相序必须与岸上功率相一致(1)假设船舶功率和岸电的频率和相位相等，船舶功率和岸电的电压幅值不相等。如图所示，当船舶使用岸电时，断路器QF1接通，当船舶使用发电机发电时，断路器QF2断开。当断路器QF2两端的电压幅度不相等时，即它们彼此不相等。此时，如果断路器QF2被迫合并，在断路器QF2合并的时刻将不可避免地出现电压差。公式可以简化为：假设发电机绕组的瞬时电抗，线路的电抗等于岸上供电系统的等效电阻电抗为，假设它产生的冲击电流的有效值为：(2)假设船舶电力和岸电的电压幅值和频率相等，相位不同。报警时船舶功率和岸电之间存在相角差，电压相量图如下：当图的相角不相等时的电压相图。当相角差不为0时，公式可以简化为：上述公式可以简化为：那么此时的冲击电流是：(3)假设船舶电压和岸电电压相等，初始相角相同，频率不相等。频率不相等时的电压相图。此时，公式可以简化为：船舶电力和岸电之间的电势相量存在相对运动，其幅度随时间变化，形成脉动电压。脉动电压的值是。当存在频率差时，能量将在瞬间转移，这将导致船舶发电机在进入相同操作之前进入抖动瞬态状态。如果频率差太大，就会直接导致失步。根据以上分析，岸电和船电的同步应使双方的相序、电压、相位和频率严格相等。然而，在实际的并行操作过程中，相序必须一致；岸电和船电的电压差一般不超过5%；频率差一般不超过0.2 0.5；相角差通常小于10。2.1.6并行操作和连接点的捕获(1)信号采样方法和分析：同时根据并联运行的情况，需要在并联运行关闭前判断关闭情况。自动并车装置需要准确采集船舶动力和岸电的电压、频率差、相位差等信号。同时，信号的采样精度直接影响并联运行期间产生的冲击电流的大小。如果采样信号的误差很大，并行操作可能会失败。通常有直接和间接的方法来获得这些信号。直接法使用直接硬件电路进行频率测量、压力测量和相位差测量，将收集到的信息发送给系统。间接法是通过一定的技术手段获得船舶电力和岸电的相关电压曲线信号，并通过软件从实际电压信号中计算出所需的参数。由于特殊的硬件电路，直接法计算速度快，易于实现，但为了保证其精度，必须增加抗干扰电路。间接法是利用软件直接改善获得的电压信号中的干扰信号或高频信号。只要能保证采样过程的准确性，间接法测量的参数精度高，但速度相对较慢。随着现代电子技术的发展，专用数字处理器的速度已经很高，所以间接测量已经可以保证其