动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法技术方案

本发明专利技术公开一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法，通过GPA功率适配单元输入模拟量信号和开关量信号，输出为电网在网机组最大负荷率，输出给主推系统；具体为：将各发电机组的模拟量信号送至GPA电量测量变送板；A/D转换芯片将各发电机组的模拟量信号转换成数字信号，送去CPU板；逻辑控制板采集开关量信号及进行逻辑计算，并将开关量信号送往CPU板；CPU板通过执行程序进行可用功率计算，并将输出的可用功率的数字信号传至D/A转换芯片，转换成模拟量信号输出给主推系统。本发明专利技术整套GPA硬件均选用高精度芯片，精度高，响应性好；可在极短的时间内获取在网机组最大负荷率和最大机组负荷率等关键信息，为电网供电连续性及能量平衡提供基础。

GPA power transmission method of power positioning ship bus tie closed power system

The invention discloses a GPA power transmission method for a power positioning ship bus tie closed power system, through which analog signal and switching signal are input by GPA power adaptation unit, output to the maximum load rate of grid on grid units, and output to the main propulsion system; specifically, analog signal of each generating unit is sent to GPA power measurement transmission board; a / D conversion chip is used to send analog signal of each generating unit The analog signal is converted into digital signal and sent to the CPU board; the logic control board collects the switch signal and performs logic calculation, and sends the switch signal to the CPU board; the CPU board performs available power calculation by executing the program, and transmits the output available power digital signal to the D / a conversion chip, which is converted into analog signal and output to the main push system. The whole set of GPA hardware of the invention adopts high-precision chip, with high precision and good response; it can obtain the key information such as the maximum load rate and the maximum unit load rate of the on grid unit in a very short time, providing the basis for the power supply continuity and energy balance of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法
本专利技术涉及动力定位船舶母联闭合型电力系统
，具体涉及一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法。
技术介绍
动力定位(DP)船舶母联闭合型电力系统由中压供电系统、电力推进系统、能量管理系统和监测报警系统等组成。其中，能量管理系统主要完成供电分系统中发电机控制和能量管理等功能。DP作业工况电网负荷大，负载实时性高，GPA(GeneratorPowerAdaptor，功率适配单元)作为能量管理系统的核心部件，充当中压供电系统与电力推进系统的桥梁作用：GPA功率适配单元实时监测电网负载情况，最大程度地满足推进负载需求，同时避免由于瞬时负载波动造成的电网冲击、过载甚至电网失电等恶劣情况，保证整个系统安全稳定地运行。基于上述，研发一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法实为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法，通过GPA功率适配单元实时监测电网负载情况，最大程度地满足推进负载需求，同时避免由于瞬时负载波动造成的电网冲击、过载甚至电网失电等恶劣情况。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法，通过GPA功率适配单元输入模拟量信号和开关量信号，输出为电网在网机组最大负荷率，并将当前电网在网机组最大负荷率输出给主推系统，限制主推系统的功率；该方法包含以下过程：通过变送器将各发电机组的模拟量信号送至GPA功率适配单元的GPA电量测量变送板；GPA电量测量变送板中的A/D转换芯片将各发电机组的模拟量信号转换成数字信号，将其送去GPA功率适配单元的CPU板；GPA功率适配单元的逻辑控制板高速采集开关量信号及进行逻辑计算，并将开关量信号送往所述CPU板；CPU板通过执行程序进行可用功率计算，并将输出的可用功率的数字信号传至GPA电量测量变送板中的D/A转换芯片，再转换成对应的模拟量信号，输出给主推系统。优选地，所述的GPA功率变送方法进一步包含：发电机组模拟量信号输入至第一直流电流隔离器后，输出隔离转换后对应的电流信号；将第一直流电流隔离器输出的电流信号经直流电流/电压转换电路，转换成电压信号后传输至A/D转换芯片的输入端，将电压信号变成对应的数字信号，送去CPU板，实现CPU板的模拟量采集；CPU板输出计算得到的可用功率的数字信号，并传输至D/A转换芯片，转换成对应的电压信号，送至直流电压/电流转换电路，转换成对应的电流信号；直流电压/电流转换电路输出的电流信号送至第二直流电流隔离器，并输出隔离转换后可用功率的电流信号，供给主推系统。优选地，通过多个功率变送器将对应发电机功率以4mA～20mA信号或者通过多个电流变送器将对应的发电机功率、电流以4mA～20mA信号输入第一直流电流隔离器，并以4mA～20mA信号形式输出并传至直流电流/电压转换电路，转换后的直流电压送至A/D转换芯片输入端，将直流电压信号变成对应的数字信号，送去CPU板，实现CPU板的模拟量采集；逻辑控制板采集的开关量被送往CPU板，实现CPU板的开关量采集；CPU板通过执行程序进行可用功率的计算，将输出的可用功率的数字信号传至D/A转换芯片，转换得到直流电压并经直流电压/电流转换电路，直流电压变换为直流电流，并以4mA～20mA信号传输至第二直流电流隔离器，最终将电网可用功率以4mA～20mA形式输出给主推系统。优选地，所述CPU板通过执行程序进行可用功率的计算包含以下过程：GPA功率适配单元内部建立电力系统模型，该模型包含隔离位置、岸电位置、机组位置、GPA接入位置信息；将电站形式填入到相应的配置表格中，GPA功率适配单元通过对开关量的读取，采集到各发电机组主开关状态和跨接开关状态；计算出与每台机组本机组在同一个单元的相关机组，并将相关机组采集到的机组功率纳入同一组内；配置表格内配置的GPA接入位置决定选取的相应的机组功率的组别，选取到相应相关的机组后，再通过循环比较法选出机组负荷率最大的机组功率。优选地，所述GPA功率适配单元与用于负责采集发电机组的状态信号和各电量信号的机组机组控制器连接，并将所述GPA功率适配单元的工作正常网络信号传送至所述机组控制器。优选地，所述CPU板的外部配合有一专用定时电路，用于监测CPU板是否正常工作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的动力定位船舶母联闭合型电力系统采用GPA功率适配单元，整套GPA硬件均选用高精度芯片，精度高，响应性好；GPA功率适配单元内置了一套精密的算法，可在极短的时间内获取每台机组及每段汇流排之间的对应关系，从而获取在网机组最大负荷率和最大机组负荷率等关键信息，为电网供电连续性及能量平衡提供基础。附图说明图1为本专利技术的电量测量变送板原理框图；图2为本专利技术的GPA功率适配单元的软件主程序流程图；图2a为本专利技术的GPA运算处理子程序流程图；图3为本专利技术的GPA信息获取路径示意图。具体实施方式使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术的动力定位船舶母联闭合型电力系统推进负载智能控制方法主要是推进端根据实时接收的本段电网最大机组负荷率对推进负载输出实时控制。若在网机组负荷率已达到一定的限值，推进端则主动限制推进速度，保证电网安全；若电网在网机组最大负荷率降低且此时推进设备有增加推进功率的需求(即当正常的负荷降低，以正常的功率输出)，推进端应能自动获取推进功率，保证推进速度。当运行发电机出现严重故障造成故障机组跳闸、停机或电网出现严重故障后，其他运行机组可能过载，为了避免由于机组过载造成的停机，需要短时间内使主推功率降低，GPA功率适配单元可以实现该时间段内(短时间内)发送信号给主推变频器，主推变频器限制主推的功率，使主推功率降低，保证当前电站实际功率不超过96％(可设)额定功率。具体地，当机组出现故障，提供速算的机组合闸反馈和跨接合闸反馈将会出现变化，GPA功率适配单元将会迅速进行系统重构，找出与当前推进设备相关的机组组合，并通过循环比较法选出机组负荷率最大的机组功率。GPA功率适配单元将最大机组负荷率提供给主推，配合主推进设备进行负载负载突降。本专利技术的基于GPA的动力定位船舶母联闭合型电力系统能量管理系统，包含GPA功率适配单元，GPA功率适配单元配备了开关量输入单元，可以实时监测发电机组主开关状态、跨接开关状态，若开关量输入变化，即意味着电站结构发生了变化，后续程序将按照当前电网结构进行速算；同时，还配备了模拟量输入单元，本专利技术通过综合开关量及模拟量采集情况，用于后续精密算法换算出在网机组的负载功率，从而用于主推进器主动控制推进负载。GPA功率适配单元对外输入为各发电机组主开关状态、跨接开关状态信号、电流(4mA～20mA)、功率(4mA～20mA)信号等；GPA功率适配单元对外输出为电网在网机组最大负荷率4mA～20mA信号。GPA功率适配单元通过计算电站当前的实际功率及根据各发电机组主开关状态、跨接开关状态，可得到当前电网在网机组最大负荷率。根据当前电网在网机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法，其特征在于，通过GPA功率适配单元输入模拟量信号和开关量信号，输出为电网在网机组最大负荷率，并将当前电网在网机组最大负荷率输出给主推系统，限制主推系统的功率；该方法包含以下过程：通过变送器将各发电机组的模拟量信号送至GPA功率适配单元的GPA电量测量变送板；GPA电量测量变送板中的A/D转换芯片将各发电机组的模拟量信号转换成数字信号，将其送去GPA功率适配单元的CPU板；GPA功率适配单元的逻辑控制板高速采集开关量信号及进行逻辑计算，并将开关量信号送往所述CPU板；CPU板通过执行程序进行可用功率计算，并将输出的可用功率的数字信号传至GPA电量测量变送板中的D/A转换芯片，再转换成对应的模拟量信号，输出给主推系统。

【技术特征摘要】
1.一种动力定位船舶母联闭合型电力系统的GPA功率变送方法，其特征在于，通过GPA功率适配单元输入模拟量信号和开关量信号，输出为电网在网机组最大负荷率，并将当前电网在网机组最大负荷率输出给主推系统，限制主推系统的功率；该方法包含以下过程：通过变送器将各发电机组的模拟量信号送至GPA功率适配单元的GPA电量测量变送板；GPA电量测量变送板中的A/D转换芯片将各发电机组的模拟量信号转换成数字信号，将其送去GPA功率适配单元的CPU板；GPA功率适配单元的逻辑控制板高速采集开关量信号及进行逻辑计算，并将开关量信号送往所述CPU板；CPU板通过执行程序进行可用功率计算，并将输出的可用功率的数字信号传至GPA电量测量变送板中的D/A转换芯片，再转换成对应的模拟量信号，输出给主推系统。2.如权利要求1所述的GPA功率变送方法，其特征在于，进一步包含：发电机组模拟量信号输入至第一直流电流隔离器后，输出隔离转换后对应的电流信号；将第一直流电流隔离器输出的电流信号经直流电流/电压转换电路，转换成电压信号后传输至A/D转换芯片的输入端，将电压信号变成对应的数字信号，送去CPU板，实现CPU板的模拟量采集；CPU板输出计算得到的可用功率的数字信号，并传输至D/A转换芯片，转换成对应的电压信号，送至直流电压/电流转换电路，转换成对应的电流信号；直流电压/电流转换电路输出的电流信号送至第二直流电流隔离器，并输出隔离转换后可用功率的电流信号，供给主推系统。3.如权利要求2所述的GPA功率变送方法，其特征在于，通过多个功率变送器将对应发电机功率以4mA～20mA信号或者通过多个电流变送器将对应的发电机功率、电流以4mA～20m...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚喜文，于春鹏，
申请(专利权)人：上海船舶运输科学研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31