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第第16 章章 船舶电站自动化船舶电站自动化16-1 概述概述16-2 船舶电站自动控制装置的系统组成船舶电站自动控制装置的系统组成16-3 船舶电站自动化主要功能简介船舶电站自动化主要功能简介16-4 船舶中压电力系统简介船舶中压电力系统简介 本章主要介绍船舶自动化本章主要介绍船舶自动化电站的功能，自动化电站实例，电站的功能，自动化电站实例，中压电力系统简介。中压电力系统简介。内内 容容 简简 介介16-1 概述概述1.顺序起动、自动投入、自动停机顺序起动、自动投入、自动停机2.故障解列、停机控制；故障解列、停机控制；3.自自动动并并车车、电电压压、频频率率、有有功功、无无功功自自动动调节、重载询问；调节、重载询问；4.综合保护：故障自动处理、报警综合保护：故障自动处理、报警5.运行状态显示、故障监视，设定值修改运行状态显示、故障监视，设定值修改 船舶电站自动化出现于船舶电站自动化出现于70年代，具备下年代，具备下述的功能：述的功能：16-2 船舶电站自动控制装置的系统组成船舶电站自动控制装置的系统组成按控制任务分：按控制任务分：1.单机：起动、停机、自动并车、故障处理单机：起动、停机、自动并车、故障处理2.系统：功率管理、故障处理、通信系统：功率管理、故障处理、通信16.2.1 电力自动管理系统的结构类型电力自动管理系统的结构类型按控制方式分：按控制方式分：1.总体：总体控制单元、子单元（起停控制、总体：总体控制单元、子单元（起停控制、并联运行控制）并联运行控制）2.积木：自动起动停车装置、并车装置、电积木：自动起动停车装置、并车装置、电网监视器、负荷控制器功率分配器网监视器、负荷控制器功率分配器16.2.2 SIMOS PMA 71型电力自动管理系统的组成型电力自动管理系统的组成1.船舶电网监视（断电、频率过低）；船舶电网监视（断电、频率过低）；2.据负载状况或故障状况自动起动发电机组；据负载状况或故障状况自动起动发电机组；3.过电流、逆功率、三级卸载、自动停机；过电流、逆功率、三级卸载、自动停机；4.自动并车、自动调频调载；自动并车、自动调频调载；5.短路保护短路保护6.液晶显示；液晶显示；7.重载询问、自动解列，可设定多次起动。重载询问、自动解列，可设定多次起动。西门子公司生产，功能西门子公司生产，功能：（1）SIMATIC S7-315-2 DP型型PLC装置装置组成：组成：1、带、带MPI通信口、通信口、profibus通信口的通信口的CPU模块模块2、发电机、柴油机开关量输入、输出模块、发电机、柴油机开关量输入、输出模块功能：功能：1、采集信息（发电机、采集信息（发电机GENOP 71OP7）；）；2、发电机组控制、断电欠频监视、过负荷保护发电机组控制、断电欠频监视、过负荷保护3、MPI多点通信多点通信4、根据负载、故障状况，发出起动、停车、并车、根据负载、故障状况，发出起动、停车、并车、自动调频调载指令。自动调频调载指令。（2）GENOP 71型发电机保护、并车单元型发电机保护、并车单元功能：功能：1、可单独或与、可单独或与PLC一起集成在一起集成在PMA中工作；中工作；2、负责电网电压、发电机电压、电流的采集处理；负责电网电压、发电机电压、电流的采集处理；3、过电流分级卸载、逆功率短路保护、自动并车；、过电流分级卸载、逆功率短路保护、自动并车；4、通过、通过Profibus总线将处理过的信息送给总线将处理过的信息送给PLC并并接受接受PLC发出的指令；发出的指令；5、可使用、可使用OP7液晶显示操作单元变更参数送给液晶显示操作单元变更参数送给PLC再由再由PLC传回使用。传回使用。（3）OP 7型液晶显示操作单元型液晶显示操作单元 安装于配电板正面，便于操作。安装于配电板正面，便于操作。另外：另外：1、发电机各模块通过、发电机各模块通过Profibus DP现场总线通信现场总线通信；2、各发电机之间通过各发电机之间通过MPI 多口通信接口通信多口通信接口通信；电压、电流的采集处理；电压、电流的采集处理；3、还可设上位机监视，由、还可设上位机监视，由PLC所属的所属的2个通信模个通信模块连接通信。块连接通信。（4）DC24V、DC24V变流器变流器 16.2.3 GENOP 71型发电机保护、并车单元型发电机保护、并车单元1.发电机保护：发电机保护：短路、过电流、逆功率、分级卸载、延时跳闸；短路、过电流、逆功率、分级卸载、延时跳闸；2.自动并车：自动并车：接到接到PLC的并车指令，控制并车；的并车指令，控制并车；3.信号采集处理和通信。信号采集处理和通信。为了提高速度而采用的专用模块，功能为了提高速度而采用的专用模块，功能：1）GENOP 71单元的外观及接线端子示意图单元的外观及接线端子示意图2）GENOP 71单元的发电机保护功能单元的发电机保护功能3）GENOP 71的发电机自动同步并车功能的发电机自动同步并车功能16.2.4 OP7型液晶显示操作单元和型液晶显示操作单元和PLC单元单元1）OP 7型液晶显示操作单元型液晶显示操作单元4行字符，行字符，30个操作键个操作键可与可与PLC通信，作用：通信，作用：显示系统的运行状态、故障信息和实际的控制过显示系统的运行状态、故障信息和实际的控制过程数值。程数值。键：键：1、数字键（字符键）、数字键（字符键）、SHIFT、DEL、ESC、ENTER，光标移动键；光标移动键；2、功能键、功能键AUTO、SEMI、START、STOP、BREAK.ON、BREAK.OFF、DISPLAY、CONFIRM、2）PLC可编程序控制器单元可编程序控制器单元PLC+外部传感器执行机构外部传感器执行机构控制系统，任务：控制系统，任务：1、负责本机组的起动、停车控制、负责本机组的起动、停车控制2、同其他、同其他PLC协同工作，监视电网，负责整个系统协同工作，监视电网，负责整个系统电能管理电能管理16-3 船舶电站自动化主要功能简介船舶电站自动化主要功能简介自动化船舶电站控制柴油发电机组一般设有：机自动化船舶电站控制柴油发电机组一般设有：机旁手动、遥控半自动、自动三种方式的转换。旁手动、遥控半自动、自动三种方式的转换。16.3.1 对柴油发电机组的控制对柴油发电机组的控制1）机旁手动机旁手动OP71除了不能手动起动、停止，其他有效：除了不能手动起动、停止，其他有效：显示功能有效、超速滑油低压冷却水高温等保护有显示功能有效、超速滑油低压冷却水高温等保护有效、手动并车调速、主开关合分效、手动并车调速、主开关合分2）遥控半自动遥控半自动手动手动/自动旋钮置自动位置，按自动旋钮置自动位置，按OP 71功能键功能键“SMEI”即进即进入遥控半自动；故障可自动停但不会有备用起动。入遥控半自动；故障可自动停但不会有备用起动。（1）机组的起动）机组的起动START检测转速、电压检测转速、电压起动，延时起动，延时5秒检测成功秒检测成功（2）同步并车）同步并车 按按BREAK.ON钮钮自动并车、合闸、但不均功自动并车、合闸、但不均功全船断电可按此钮，或者模式为自动，都可以合闸全船断电可按此钮，或者模式为自动，都可以合闸（3）使发电机组停车）使发电机组停车 按按STOP钮钮自动减负荷，自动减负荷，OP71显示延时停车信息显示延时停车信息PLC发出减速指令发出减速指令负荷减少到设定负荷减少到设定断路器断开断路器断开停停车信号车信号转速时间转速时间（4）使发电机断路器断开）使发电机断路器断开 按按BREAK.OFF钮钮自动减负荷，自动减负荷，OP71显示延时停车信显示延时停车信息息PLC发出减速指令发出减速指令负荷减少到设定负荷减少到设定断路器断开断路器断开3）自动运行模式的功能自动运行模式的功能（1）机组的起动）机组的起动 若机组备用，则全船断电或者另一台机组发出起动备用若机组备用，则全船断电或者另一台机组发出起动备用机组命令，则自动起动机组命令，则自动起动手动手动/自动旋钮置自动位置，按自动旋钮置自动位置，按OP 71功能键功能键“AUTO”即进即进入自动；发电机组的起动停车自动完成。入自动；发电机组的起动停车自动完成。（2）自动并车）自动并车（3）机组的停车）机组的停车紧急停车保护、发电机短路、逆功率紧急停车保护、发电机短路、逆功率脱扣脱扣停车停车过载保护或者执行延时停车过载保护或者执行延时停车若起动失败若起动失败阻塞该机组阻塞该机组下一备用起动；可手动阻塞；下一备用起动；可手动阻塞；可以设定断路器断开后空载运行一阵可以设定断路器断开后空载运行一阵4）起动失败的处理起动失败的处理OP71可选择：周期性自动预润滑、起动前进行预润滑、可选择：周期性自动预润滑、起动前进行预润滑、连续的预润滑、不设预润滑连续的预润滑、不设预润滑5）预润滑功能预润滑功能4个开关量：超速、滑油低压、冷却水高温、滑油高温个开关量：超速、滑油低压、冷却水高温、滑油高温并联并联5.6K电阻，检测断线，避免扰动延时电阻，检测断线，避免扰动延时1秒秒6）对柴油机的安全保护功能对柴油机的安全保护功能16.3.2 船舶电网的监视和发电机的保护功能船舶电网的监视和发电机的保护功能1）船舶电网的监视船舶电网的监视（1）电网断电的监视）电网断电的监视（2）电网频率过低的监视）电网频率过低的监视（3）电网电压过高或过低的监视）电网电压过高或过低的监视（1）短路保护）短路保护2）发电机的保护功能发电机的保护功能（2）过电流保护）过电流保护（3）过载保护）过载保护（4）逆功率保护）逆功率保护16.3.3 PMA 71的功率自动管理功能的功率自动管理功能1）备用机组的自动起动和低负荷时的自动解列备用机组的自动起动和低负荷时的自动解列（1）备用机组的起动顺序和机组停机的解列顺序）备用机组的起动顺序和机组停机的解列顺序（2）过电流、过载、电网频率低引起的备用机组的自动）过电流、过载、电网频率低引起的备用机组的自动起动起动2）并联机组的功率分配和电网频率的自动调整并联机组的功率分配和电网频率的自动调整（1）并联机组负载分配的控制）并联机组负载分配的控制（2）电网频率的调整）电网频率的调整比例分配、不平衡分配比例分配、不平衡分配恒频模式、下降特性模式恒频模式、下降特性模式16-4 船舶中压电力系统简介船舶中压电力系统简介IEEE标准标准100规定：规定：中中压压交交流流电电力力系系统统是是指指1 000V额额定定电电压压 10 000V的的电力系统；在此之上还有高压和超高压。电力系统；在此之上还有高压和超高压。1）半潜式电力推进船中压电力系统的结构半潜式电力推进船中压电力系统的结构（1）6.6KV中压主电力系统的组成中压主电力系统的组成（2）450V/60Hz低压辅助电力系统低压辅助电力系统（3）450V/60Hz应急电力系统应急电力系统半半潜潜式式电电力力推推进进船船电电力力系系统统单单线线图图2）半潜式电力推进船电力系统的运行模式半潜式电力推进船电力系统的运行模式（1）相距带电部分距离过近）相距带电部分距离过近安全距离，易触电安全距离，易触电（2）带电作业严格操作规程，用合格绝缘工具）带电作业严格操作规程，用合格绝缘工具3）中压电力系统的隔离开关和接地开关中压电力系统的隔离开关和接地开关