基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统及其功率管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统及其功率管理方法。本发明专利技术的功率管理系统采用基于以太环网双控制系统，当整个以太环网系统中任意一条传输链路中断时，系统仍然能够保持数据传输与正常运行，且当主控制器故障时，系统可以切换到本地模式运行，提高整个系统的可靠性。本发明专利技术的功率管理系统在进行功率分配时，考虑到不同母线电压间的误差，增加了电压补偿因子，并自动实时控制各柴油发电机组在较佳燃油耗点处运行；本发明专利技术的功率管理系统采用两级限制功率的方法，针对三种不同的运行工况，采用不同的功率限制方法，扩大了功率限制的范围，实现了对全船电网的保护，延长了机组的使用寿命，使各分系统运行稳定。

Ship DC network management and control system based on Industrial Ethernet and its power management method

【技术实现步骤摘要】
基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统及其功率管理方法
本专利技术涉及船舶
，尤其涉及一种基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统及其功率管理方法。
技术介绍
直流组网电力推进系统的各个组成模块是否运行良好，并相互协调而发挥最佳效能，是整个电力推进系统优劣和安全、可靠运行的关键。功率管理系统(简称“PMS”)作为整个直流组网电力推进船舶(系统)的核心控制(管控)系统，执行发电机的控制、检测、调节和保护功能，并通过对电站状态的合理调节，确保电站持续、可靠与经济的运行，因此，功率管理系统对于保证船舶直流组网系统电力的持续供给与品质以及电网安全尤为重要。对现有文献进行检索以及研究后发现，专利201210128971.5中所述的功率管理系统可实现半自动控制模式下的在网机组的频率调节和功率分配，但未涉及功率分配的具体方法，例如功率分配时如何考虑母线上的压降问题。同时该专利介绍了功率限制，同样未提供功率限制的具体方法，很难判定该方法对船舶复杂航行工况的适应性。专利201210346466.8中所述的以太环网保护方法中通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统，其特征在于：包括设置在船舶控制室的带显示器的第一控制柜、设置在船舶控制室的带显示器的第二控制柜、左舷主控制器、右舷主控制器、以及分别设置在左舷和右舷的两组子控制组件，左舷主控制器与右舷主控制器之间相互通信，左舷和右舷的子控制组件之间相互通信，左舷主控制器通过第一工业交换机与第一控制柜之间相互通信，右舷主控制器通过第二工业交换机与第二控制柜之间相互通信，第一控制柜和第二控制柜之间相互通信；左舷的子控制组件与左舷主控制器之间相互通信，右舷的子控制组件与右舷主控制器之间相互通信；子控制组件包括任意串联起来进行通信的侧推模块子控制器、主推模块子控制器、日...

【技术特征摘要】
1.基于工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统，其特征在于：包括设置在船舶控制室的带显示器的第一控制柜、设置在船舶控制室的带显示器的第二控制柜、左舷主控制器、右舷主控制器、以及分别设置在左舷和右舷的两组子控制组件，左舷主控制器与右舷主控制器之间相互通信，左舷和右舷的子控制组件之间相互通信，左舷主控制器通过第一工业交换机与第一控制柜之间相互通信，右舷主控制器通过第二工业交换机与第二控制柜之间相互通信，第一控制柜和第二控制柜之间相互通信；左舷的子控制组件与左舷主控制器之间相互通信，右舷的子控制组件与右舷主控制器之间相互通信；子控制组件包括任意串联起来进行通信的侧推模块子控制器、主推模块子控制器、日用电路子控制器、电容模块子控制器、第一至第N共N个发电模块子控制器。


2.基于如权利要求1所述的工业以太环网的船舶直流组网管理控制系统的功率管理方法，具体如下：
步骤a：直流母线预充，系统得电；
步骤b：通过第一控制柜或第二控制柜人机交互输入功率分配指令或功率限制指令；
步骤c：系统接收指令，判断任务为功率分配还是功率限制；
步骤d：当系统通信路线正常运行时，系统沿左舷通信路线或右舷通信路线进行数据传输，并执行步骤e；当管理控制系统中某处通信路线的传输链路中断时，系统同时沿左舷通信路线和右舷通信路线进行数据传输，并执行步骤e；当左舷或右舷子控制组件中的任一子控制器未收到相应的左舷主控制器或右舷主控制器发出的启动控制脉冲信号时，则判定为相应的左舷主控制器或右舷主控制器发生故障，反馈故障信号至第一控制柜或第二控制柜的显示器以提示系统需要维修；
步骤e：当系统接收到功率分配指令时，执行步骤e-1至步骤e-5；当系统接收到功率限制指令时，执行步骤e-6至步骤e-20；
步骤e-1：根据柴油发电机组的较佳能耗点，预设直流母线电压控制区间U1-U2；
步骤e-2：各个发电模块子控制器分别采集对应柴油发电机组的电流I1、I2、…、In和电压U1、U2、…、Un，并计算相对应柴油发电机组的功率值：p1＝I1*U1、p2＝I2*U2、…、pn＝In*Un，并上传至相对应的左舷主控制器或右舷主控制器；
步骤e-3：各个发电模块子控制器通过电压外环和电流内环控制，将直流母线电压控制在预设区间；
步骤e-4：左舷主控制器或右舷主控制器根据相对应柴油发电机组的功率值p1、p2、…与pn，分别计算电压补偿因子K1、K2、…与Kn，并输出给相应发电模块子控制器；






…



其中Kp和Ki为修正常数，PAVG为系统所需功率P目标的平均值，即
步骤e-5：各个发电模块子控制器接收左舷主控制器或右舷主控制器发来的相对应的补偿信息，并结合自身的测量，进行调节：当任一发电模块子控制器的功率低于PAVG时，相对应的左舷主控制器或右舷主控制器提供“加载”指令；当任一发电模块子控制器的功率高于PAVG时，相对应的左舷主控制器或右舷主控制器提供“减载”指令。通过上述精确控制，将功率分配保持在2％误差内；
步骤e-6：在各个发电模块子控制器中预设相对应的发电机组的修正功率，同时预设功率限制档次：a档和b档，且a>b；
步骤e-7：各个发电模块子控制器分别采集相对应柴油发电机组转速，确定该柴油发电机组的修正功率px1、px2、…、pxn，并计算机组总功率：
P1＝px1+px2+…+pxn；
步骤e-8：各个发电模块子控制器分别采集相对应柴油发电机组端的电流I1、I2、…、In和电压U1、U2、…、Un，并计算相应的功率：p1＝I1*U1、p2＝I2*U2、…、pn...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵诗逸，常国梅，刘洋，武治江，高双建，徐文娟，
申请(专利权)人：无锡赛思亿电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32