孫偉 尹大和 原鵬 劉成

摘 要：船舶運輸在國際運輸中具有重要地位，船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性對其運輸?shù)陌踩跃哂兄匾绊懀谶@一背景下，本文分析了船舶電力系統(tǒng)自動化情況及電機保護設(shè)計。

關(guān)鍵詞：船舶電力;系統(tǒng)自動化;電機保護設(shè)計

海洋船舶運輸具有重要作用，其在運輸能力以及成本方面都具有顯著的優(yōu)勢，是一種主要的運輸方式。船舶電力系統(tǒng)是其一個不可或缺的部分，很多重要的設(shè)備都是通過電能實現(xiàn)控制的，所以，這就對電力性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，電力系統(tǒng)自動化性能就十分重要。以往的船舶電力系統(tǒng)主要是通過人工操作經(jīng)驗，在出現(xiàn)故障時就不能及時有效的進行判斷，且對于柴油發(fā)電機缺乏保護。尤其是船舶上產(chǎn)生較大的負載，需要并車和土壤出現(xiàn)的欠流、欠壓等問題，需要操作人員能夠及時的采取措施應(yīng)對。

一、船舶電力系統(tǒng)自動化的優(yōu)勢

自動化系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)中進行應(yīng)用具有其顯著的優(yōu)勢，首先，能夠促進系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升，讓工作人員工作壓力降低;其次，能夠做到多種功能，例如，自動并車等，在突然負載增加的時候，能夠最快的速度進行自動并車;能夠?qū)崟r的監(jiān)控發(fā)電機，監(jiān)控系統(tǒng)，包括兩種監(jiān)控方式，一種是離散監(jiān)控，另一種是集中監(jiān)控;可以有效的保護發(fā)電機，讓其使用壽命延長，減少運營上的成本。所以，設(shè)計出一套科學(xué)、有效的船舶電力自動化系統(tǒng)十分重要，這對船舶運輸具有重要意義，能夠讓其更加穩(wěn)定的進行運輸，而且還能夠顯著的減少電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率。

二、船舶電力系統(tǒng)自動化及電機保護設(shè)計

1.電力自動化系統(tǒng)設(shè)計

該系統(tǒng)中包含界面顯示、工控機、PLC監(jiān)控執(zhí)行3個模塊，從圖1中能夠看到船舶電力自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。PLC監(jiān)控執(zhí)行模塊具有監(jiān)控以及執(zhí)行的功能，能夠?qū)C組運行狀態(tài)、電流、電壓進行監(jiān)控，還可以對有關(guān)的閾值進行設(shè)計，這樣在有異常情況的時候就可以實現(xiàn)報警。該模塊還能夠和前面板按鈕組合起來，這樣就可以通過手動或者是自動化的操作方式管理系統(tǒng)。界面顯示模塊主要是通過觸摸屏來達成，和PLC通信可以獲得電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，且將這些信息顯示出來。工控機模塊可以對幾個PLC模塊進行管理，對每個PLC模塊的執(zhí)行動作進行有效的協(xié)調(diào)，通過應(yīng)用組態(tài)開發(fā)軟件能夠做到監(jiān)控以及執(zhí)行功能，能夠把異常的情況記錄下來，并進行報警。

本文設(shè)計的電力自動化系統(tǒng)需要控制的PLC系統(tǒng)有兩個，PLC和工控機間利用RS485通信，PLC選擇適應(yīng)三菱FX3U，這也是現(xiàn)階段工業(yè)應(yīng)用中常見的一個PLC產(chǎn)品，其具有多種優(yōu)勢，包括資料齊全、成本低以及可靠性低等，且外部還能夠進行模塊拓展，讓開發(fā)難度減小，節(jié)省開發(fā)系統(tǒng)的時間。

船舶在正常行駛的情況下，一臺PLC控制柴油發(fā)電機工作，然而為了確保安全，在這一次設(shè)計中應(yīng)用的系統(tǒng)有三套，這是為了防范一些情況，首先，在電力系統(tǒng)負載較大的情況下，一臺柴油發(fā)電機是無法滿足需求的;其次，在一套或者是兩套發(fā)電機系統(tǒng)不能正常工作的情況下。在出現(xiàn)第一個問題時，就可以讓兩臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)一起進行工作，在出現(xiàn)第二個問題時，就可以使用第三套系統(tǒng)工作，確保有一個系統(tǒng)能夠正常工作。

電力自動化系統(tǒng)就是在出現(xiàn)異常情況下能夠自動的反應(yīng)，可以有效的監(jiān)控船舶電力系統(tǒng)，其具備自動檢測功能，能夠?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)中的基本參數(shù)，在出現(xiàn)上面描述的第一種問題情況下，就會自動檢測兩臺系統(tǒng)的運行頻率，在頻率一樣或者是在設(shè)置范圍內(nèi)的情況下才可以做到同步工作，系統(tǒng)可以做到自動并車功能;另外，其還具有自啟動以及報警的功能。在一套系統(tǒng)不能正常工作的情況下，可以自動的啟動另一套柴油發(fā)電機系統(tǒng)。如果產(chǎn)生不能解決的故障，那么就可以自動斷開一些裝置連接，這樣就可以對自動化系統(tǒng)進行保護，防止故障加重。

2.電機保護設(shè)計

柴油發(fā)電機是船舶電力自動化系統(tǒng)中的核心部分，是確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，然而在正常運行的情況下，會時常出現(xiàn)欠壓、過壓以及過流等故障問題，對于這些問題，就需要在系統(tǒng)中相應(yīng)的做出設(shè)置。比如，對于過流保護，這是一種常見的故障，出現(xiàn)這一故障主要就是因為外部設(shè)備連接的過程中產(chǎn)生短路的現(xiàn)象，會對柴油發(fā)電機的使用壽命造成不利影響，甚至?xí)尠l(fā)電機燒毀。在設(shè)計系統(tǒng)的過程中，針對這一故障就需要設(shè)置在短路的時候馬上開啟動作保護裝置，在短路的情況下能夠馬上自動的將電路斷開。對于欠壓保護，這一問題是由于外部電路短路或過載嚴重導(dǎo)致的，欠壓會嚴重危害到發(fā)電機，讓系統(tǒng)的穩(wěn)定受到不利影響。通常系統(tǒng)產(chǎn)生這種問題，就需要在設(shè)計中采用硬件以及軟件的方式進行相應(yīng)的設(shè)置。在硬件方面，要采取調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)，在軟件上就需要使用A/D模塊對系統(tǒng)電壓情況進行檢測，通過設(shè)置閾值對電壓情況進行判斷，如果實際的數(shù)值比設(shè)定的電壓值小，那么就會斷開主程序，且進行報警。然而船舶在運行的時候外部負載突然變大，但是運行一段時間后負載就會恢復(fù)到正常情況，也會讓欠壓情況消失，所以對有沒有出現(xiàn)欠壓進行判定時就需要設(shè)定一個延時，在此基礎(chǔ)上再次進行判斷，有效的進行辨別。

三、結(jié)語

綜上所述，船舶運輸是一種很重要的運輸方式，要想讓船舶運輸能夠提升穩(wěn)定性以及安全性，就需要注重應(yīng)用電力自動化系統(tǒng)，充分發(fā)揮出其作用和優(yōu)勢，讓船舶穩(wěn)定的進行運輸，這也是當(dāng)前社會上廣泛關(guān)注的一個重要問題。

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