船舶電站供配電系統的研究

夏秋芬

摘 要：一個國家綜合國力的程度，可以從船舶技術上得到反映，船上一個重要的動力輔助設備就是船舶電站，電站為機械和全船運行過程中所需的電能提供支付效用。其同樣也是船舶電力系統當中的一個重要構成，屬于生產不間斷性全船電能供應的設備，其自動化的程度也充分反映了船舶技術。文章分析了船舶電站的組成與主要特點，并提出了船舶自動化體系建設的各項要求。

關鍵詞：船舶電站；供電可靠性；船舶電站自動化

引言

船上的一個重要動力輔助設備是電站，為其供應輔助機械和整個船要使用的電力，同時也是船舶電力體系當中的一個重要組成部分，屬于不間斷電力供應設備。改革開放以來，我國造船工業取得了快速有效的發展，越來越多的企業和科研單位開始將重點放在了船用控制設備方面，也獲得了一定的進展。可是船舶電站的控制方式在我國的研究起步發展較晚，各項控制技術也不能夠與國外知名品牌相對抗，大部分的電站控制體系都是應船東的要求引進國外控制設備。

1 船舶電站組成和基本要求

1.1 船舶電站的組成與特點

船舶電力體系當中的一個重要組成部分就是船舶電站，同時也是船舶電力中的核心組成。船舶電站是把非電模式的能量轉化成為與工作要求相符合的電能，同時讓其向船舶電網實現電力供應。通常的組成是船舶發電機組、開關電氣、保護設備、測量儀表與控制設備等等。發電機組是將機械能轉化成為電能的一種發電設施，而配電設備則是接收船舶發電機所產電能，同時對船舶電站中的各項電力負載做配電開關與控制設備的排列組合等，同時也是對電力船舶體系的測量、檢測保護與設備控制等[1]。

船舶電站最明顯的特點就是容量不大，當某一些容量較大的負載啟動的時候，啟動的電流通常會造成電網電壓與頻率發生震蕩波動，并且對船舶電網造成較大的沖擊，嚴重威脅船舶的安全性。所以要求發電機組要具備較大的承受能力與電站穩定運行的維持能力。

1.2 船舶電氣設備工作環境惡劣

船舶電氣設備工作環境相比陸地工作環境要惡劣的多，環境條件對于電氣設備的運行與工作時間造成的影響極為嚴重。環境溫度較高的時候，容易造成電機出力低下的情況出現，甚至加速絕緣老化的速度。而相對濕度較高容易潮濕電氣設備絕緣，鍍層掉落。船舶受到強烈的振動和沖擊的情況下，容易對電氣設備造成損壞或者各種接觸不良與誤操作等等。從中可以發現，除了在設計過程中需要滿足船用設施的各項條件之外，同時在船用電氣設備的各項日常維護管理過程中需要各種有效的方式確保船用電氣設備保持正常穩定的運行。

2 船舶電站自動化模塊

船舶電站自動化體系發展到如今，其結構和組成形式能夠分成兩種主要形式，分別是建立在數字-模擬集成電路組成的船舶電站自動化體系，以及建立在微機或者PLC控制體系上的船舶電站自動化體系。在最近幾年，PLC微機自動化控制體系已經成為了各個中小型船舶電站自動化體系的主要力量。

2.1 自動并車

PLC控制系統最大程度的借助計算機運行能力，借助收集電壓等各種基本的參數數據，并且依照一定的計算方式得出調頻與合閘指令，理想并車有三個基礎條件需要遵循，分別是等到發電機的電壓和運行機組電壓持平、頻率保持一致、電壓相位保持一致。最初的設計想法是等到系統實現初始化樣本之后，開始啟動并車程序，并且判定差壓是否和允許范圍內的數值等值，待其與符合條件保持一致之后，再判定是否屬于頻差的許可范圍，之后提供合閘運行命令。

2.2 PLC端口的程序通信

PLC程序和計算機之間的數據接收先要開展PLC端口的設計，PLC屬于使用D8120數據寄存器進行表示的通信參數，D8121數據寄存器屬于PLC的站號表示，另外使用8129對通信數據的正常性與否進行檢查。

2.3 安全保護

安全保護屬于系統自動化中的一個重要構成，就其對自動化電站來說，安全保護其實就是對發電機組完成的保護，而作為一個最基本的電站體系，依照規定要求進行保護裝置的設置，可是為了能夠更深入的提供供電品質和盡可能的確保電網能夠實行連續性電力供應，在自動化的電站體系當中，同樣裝載有過載、短路、欠壓以及逆功率保護，而讓發電機獲得雙重保護，保證其獲得更加安全快速的運行[2]。欠壓過流保護是通過程序系統整定、過流，而發電機逆功率保護則主要是借由逆功率繼電器承擔各項工作。

3 船舶電站配電體系的綜合性防護

3.1 使用熔斷器進行保護

熔斷器也被叫做保險絲，其主要作用是用來保護船舶電力體系當中的電氣設施與線路間的短路，以及避免發生連續性負載過大的情況，屬于一種較為簡單的電器保護。只要依照合理條件進行調劑，就可較好的實現保護要求。小容量的配電線路與電機的主保護更加適合，一般被當成發電機主開關使用。

3.2 使用斷路器保護

斷路器的存在屬于能夠接通、承受與隔斷正常電路情況下的電流，同時也能夠在約定的非正常電路情形下做鏈接與承受一定時間內與分段電流的電氣開關。船用斷路器的荷載較大，同時具備短路、欠壓與失壓保護的特點，一般使用在船舶發電機的主開關保護系統。選型過程中需要尤其重視的是斷路器的合閘、脫扣、鎖扣與電流穩定。除此之外，只要系統出現故障，其能夠在最短時間內恢復電力供應。

3.3 使用智能綜合與控制器保護

船舶使用綜合智能保護控制器能夠有效實現對船舶電機的綜合性保護功能。在電機的運行過程中，借助對電動機各種不同運行方式的收集與追蹤，能夠有效實現對故障的記錄、查詢、報警以及保護等等，控制器具最標準的保護功能是對動作延遲時間內的判定，而有效完成對設備功能的保護，同時確保設備與生產的技術安全。另外能夠在這個過程中，經過網絡通訊與上位機軟件對電動機和匯流排完成過壓、欠壓、過頻以及欠頻等操作方式，同時能夠完成對其他各項電機功能的實時保護。其在經過計算機的數據處理之后，能夠有效的提供各種管理信息，另外設備出現較大故障問題之前，越限報警能夠在最合適的時間內提示管理人員做有效的處理，也防止了各項不必要停機對機器正常運作而造成的不良影響，有效保證了設備安全有效運行的幾率[3]。

4 結束語

船舶技術所反映的是一個國家的綜合國力水平，船舶電站屬于船舶中的一項重要組成，其自動化的程度屬于船舶技術的一項重要參照，而船舶電站的供配電體系屬于一種供電質量與供電穩定性的保證，同時也反映了船舶電站自動化的程度。未來的船舶電站必然會發展成為一種綜合性的自動化網絡運行體系。

參考文獻

[1]張東清.船舶電站控制系統的研究[J].南通航運職業技術學院學報，2013（04）：53-56.

[2]高興斌.基于PLC的船舶電站網絡式監控系統的研究[J].中國水運（下半月），2008（07）：33-34.

[3]王紅亮，馬占軍.船舶發電系統故障分析及改進控制措施研究[J].科技信息，2010（26）：759-760.