基于PLC的船舶发电机自起动系统设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于PLC的船舶发电机自起动系统设计前言船舶工业的发展，经过“十五”时期的快速发展，中国船舶工业的基础更加扎实，站在了新的历史起点上。随着世界经济的持续发展，国际经济技术一体化的加快，国际分工的进一步细化，国际间的贸易量进一步的增长，为世界航运市场的发展和繁荣创造了条件，同时也为我国船舶工业的发展创造了条件[1]。中国的劳动力资源丰富，工业和科研体系健全，产业发展基础良好，有适合造船的漫长海岸线，在资金、技术、人才、管理上具有较好的基础，在发展船舶工业上有较强的比较优势，有广阔的发展空间。在船舶上船舶的电力系统具有一个极为重要的地位

2、，一个电力系统供电的连续性、可靠性和供电品质，将会直接影响到船舶的经济和技术指标[2]。一个船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源为发电机组和蓄电池组，其中的发电机是由原动机带动的，原动力类型可分为柴油机、汽轮机和蒸汽机等。配电装置时用来接收、分配和控制发电机发出的电能的。船上的用电设备有很多，包括了照明负载、动力负载（各种电力拖动机械）、通讯导航设备、生活用电和其他用电设备[3]。船舶电站又是船舶电力系统的核心，一个船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成，一般每艘船都有其配套的船舶电站，船舶电站的设计是船舶电力系统设计的一个关键环节，根据船

3、舶负荷的供电需求来确定电站的组成方案，并进行电源设备的选型和布置。在船舶电站的设计中能否正确合理地选择船舶电站机组的容量和台数，将会直接影响到船舶运行的经济指标及技术要求，关系到船舶能否正常安全地航行[4]。通过对船舶各种运行工况电力负荷的计算，得到全船电力负荷所需总功率，并考虑为保证船舶在江上、海上安全航行需要的后备发电量；维护保养需要的交替容量；船舶今后要添加设备需要的储备容量等因数来确定电站发电机组的总容量及发电机组的数量。正文1.电站同步发电机并车为了满足船舶供电的可靠性和经济性，一般的船舶电站均装设有两台以上的同步发电机组作为主电源。两台以上的发电机同时向

4、电网供电，称为发电机组的并联运行，把发电机组投入并联运行的过程称为并车[6]。并车操作往往在以下的三种情况下完成：一是为满足电网负荷的要求，当单机负荷达到80%额定容量时，且负荷仍有可能增加，这时就要考虑并联另一台发电机。二是当船舶处于进出港、靠离码头或进出狭窄水道等的机动航行状态时，为了航行的安全，需要两台发电机并联运行。三是当备用机组替换下运行供电的机组时，为了保证不中断供电，需要通过并车进行替换。同步发电机组的并车方式分为两类：准同步方式和自同步方式。准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方式，要求待并机组和运行机组两者的电压、频率和相位都调整到十分接近

5、的时候，才允许合上待并发电机主开关。自同步并车目前仅在陆电中使用，较准同步并车简单。目前，船上采用的并车方法主要有：（1）手动准同步并车；（2）粗同步电抗器并车；（3）半自动准同步并车；（4）自动准同步并车[7]。将一台发电机投入电网并联运行时，不能随便将待并发电机的开关与电网接通，不然会导致并车失败，严重时会导致全船断电，机组也将会受到电磁的和机械的有害冲击。所以要求并车时应该使合闸冲击电流达到最小，合闸后应能很快进入同步运行。为此并车必须满足一定的条件。对于三相交流同步发电机组，理想的并车条件是待并机的电压与运行机（或电网）的电压之间须同时满足下列的条件：（1）

6、电压的有效值相等，即U1=U2；（2）频率相等，即f1=f2；（3）相位或初相角相等，即δ1=δ2；（4）相序一致。2.PLC在发电机并联运行中应用及优点在随着船舶的大型化和自动化的前提下，船舶的自动控制技术和电子信息技术在逐步的发展和更新，船舶电站的自动化程度的要求也将会越来越高[8]。在以往船舶电站的控制中，通常是采用落后继电接触器控制的方法，大量的中间继电器和时间继电器，往往使电站有体积大、线路复杂、接点多，故障多且维修困难等很多缺点，而可编程控制器（PLC）作为一个有发展前景和影响力的一项高新技术产品，是以微处理器为核心，集计算机技术、通信技术众优点于一身的

7、一种新型、通用的自动控制装置，结构简单、性能优越、使用方便、易于编程、可靠性高等优点，在如今的自动化控制、机电一体化等方面得到了广泛的应用[9]。所以采用PLC来承担控制船舶电站自动化中的其中一些部分的自动化系统。PLC能够实现船舶发电机组的并联运行，它主要是完成以下的控制功能[11]：1）、电压自动调整：电压自动调整就是对发电机励磁电流的自动调节，从而使发电机输出电压稳定。2）、机组自动起动：机组自动起动应具有三次起动功能，若三次起动失败要给出报警指示。在出现下列情况的时候，应使备用机组自动启动：1）电网失电；2）运行机组平均功率大于85%Pe；3）运行机组出