一種雙頻船舶岸電裝置製造方法
2023-09-23 13:02:55 1
一種雙頻船舶岸電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了雙頻船舶岸電裝置，包括：移相變壓器、功率變頻單元、濾波裝置、頻率計和電量計量裝置；移相變壓器的二次側依次通過功率變頻單元、濾波裝置、頻率計與電量計量裝置相連；電量計量裝置包括電流互感器、電壓互感器和電能表，電流互感器和電壓互感器分別與電能表相連。該雙頻船舶岸電裝置通過頻率計自動檢測頻率50Hz/60Hz兩種不同頻率，兼容性高，採用專用電壓互感器和電流互感器進行相關參數採集，進而可以精確確定50Hz/60Hz電量。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力【技術領域】的船舶岸電技術，特別涉及一種雙頻船舶岸電裝 置。 一種雙頻船舶岸電裝置
【背景技術】
[0002] 2011年，交通運輸部發布《"十二五"水運節能減排總體推進實施方案》，總體目標 是到2015年，水運行業節能減排意識進一步增強，能源利用效率明顯提高，二氧化碳排放 強度明顯降低，管理與運行機制基本建立，政策法規體系、標準規範體系、技術支撐體系和 統計監測考核體系基本形成；水運行業用能結構得到有效改善，運輸船舶和港口裝備大型 化、專業化和現代化水平顯著提高，節能減排技術得到廣泛推廣應用；水運行業節能減排能 力明顯增強，全面完成《公路水路交通運輸節能減排"十二五"規劃》確定的水運節能減排 目標。
[0003] 其主要指標是到2015年，與2005年相比較，港口生產單位吞吐量綜合能耗下 降8%以上；營運船舶單位運輸周轉量能耗下降15%以上，其中海洋和內河船舶分別下降 16%和14%以上。港口生產單位吞吐量二氧化碳排放下降10%以上；營運船舶單位運輸周 轉量二氧化碳排放下降16%以上，其中海洋船舶和內河船舶分別下降17%和15%以上。
[0004] 由於我國港口碼頭供電系統電網頻率為50Hz，而國內外很多大型輪船均採用 60Hz的船舶電器，如果採用陸地電網供電，港口和船舶供電電制的不同勢必對船舶電氣設 備造成嚴重影響。由於不能直接使用50Hz的交流電，為此需要調頻，將電網頻率調整為 60hz,再向船舶供電。
[0005] 對此，國內許多廠家對岸電項目技術進行研究試點，並進行了相關專利的申請，包 括50Hz與60Hz雙頻供電，高壓變頻等。但是對於電量計量和電費計算方面沒有成熟的技 術方案，只有單純的50Hz計量計費或60Hz計量計費，不能適應國內對船舶岸電電費政策的 不確定性，兼容性不高。 實用新型內容
[0006] 本實用新型的目的是公開一種雙頻船舶岸電裝置，以克服傳統船舶岸電裝置電量 計量技術不成熟、兼容性低的缺陷。
[0007] 本實用新型實施例提供的一種雙頻船舶岸電裝置，包括：移相變壓器、功率變頻單 元、濾波裝置、頻率計和電量計量裝置；移相變壓器的二次側依次通過功率變頻單元、濾波 裝置、頻率計與電量計量裝置相連；電量計量裝置包括電流互感器、電壓互感器和電能表， 電流互感器和電壓互感器分別與電能表相連。
[0008] 在上述技術方案中，電量計量裝置至少包括兩組電流互感器和電壓互感器。
[0009] 在上述技術方案中，該雙頻船舶岸電裝置還包括：輸入開關櫃和輸出開關櫃；輸 入開關櫃的輸出端與移相變壓器的一次側相連，輸出開關櫃的輸入端與電量計量裝置相 連。
[0010] 在上述技術方案中，該雙頻船舶岸電裝置還包括監控裝置；監控裝置分別與輸入 開關櫃和輸出開關櫃相連。
[0011] 在上述技術方案中，監控裝置通過RS485接口分別與輸入開關櫃和輸出開關櫃相 連。
[0012] 在上述技術方案中，監控裝置還包括電量計費表。
[0013] 在上述技術方案中，功率變頻單元包括整流器和逆變器；逆變器採用獨立電源。
[0014] 在上述技術方案中，移相變壓器為多繞組移相變壓器。
[0015] 本實用新型實施例提供的一種雙頻船舶岸電裝置，模塊化自適應不同頻率，通過 頻率計自動檢測頻率50HZ/60HZ兩種不同頻率，兼容性高；採用專用電壓互感器和電流互 感器進行相關參數採集，進而精確確定電量；同時還可以根據該電量和預先設置的計費方 式進行實時電費結算，且各個部件可以進行組態，實現模塊化。通過移相變壓器可以有效降 低高壓變頻器對電網的諧波汙染，不會對電網造成超過國家標準的諧波幹擾，並實現降壓 隔離；逆變器的控制電源採用獨立於高壓之外的低壓不間斷供電技術，增強了系統的高壓 主迴路與控制器光纖通訊，抗幹擾能力強，安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型實施例中雙頻船舶岸電裝置的第一結構圖；
[0017] 圖2是本實用新型實施例中功率變頻單元的電路圖；
[0018] 圖3是本實用新型實施例中電量計量裝置的結構圖；
[0019] 圖4是本實用新型實施例中雙頻船舶岸電裝置的第二結構圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖，對本實用新型的一個【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本 實用新型的保護範圍並不受【具體實施方式】的限制。
[0021] 本實用新型實施例提供的一種雙頻船舶岸電裝置，參見圖1所示，包括：移相變壓 器10、功率變頻單元20、濾波裝置30、頻率計40和電量計量裝置50 ;移相變壓器10的二次 側依次通過功率變頻單元20、濾波裝置30、頻率計40與電量計量裝置50相連。其中，該電 量計量裝置50包括電流互感器、電壓互感器和電能表，且電流互感器和電壓互感器分別與 電能表相連。本實用新型實施例中，移相變壓器10、功率變頻單元20和濾波裝置30組合成 高壓變頻器。
[0022] 本實用新型實施例中，該移相變壓器10採用多繞組移相變壓器。移相變壓器10 的一次側直接接入高壓電網，二次側有多個三相繞組。通過移相變壓器，可以有效消除諧波 (理論上可以消除6n-l次以下的諧波，η為單元級數），使得輸入電流波形接近正弦波，總 的諧波失真低於3%，不會對電網造成超過國家標準的諧波幹擾，有效降低高壓變頻器對電 網的諧波汙染，並實現降壓隔離。
[0023] 功率變頻單元20包括整流器和逆變器，且該逆變器採用獨立電源。功率變頻單元 20的電路示意圖具體參見圖2所示，功率變頻單元20是由二極體整流橋、並聯在直流母線 上的大容量儲能電容C、並聯在這些電容C上的均壓電阻R和Η橋逆變器組成，其中，二極 管整流橋由整流二極體Τ1-Τ6組成，Η橋逆變器由絕緣柵雙極型電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)Q1-Q4組成。功率變頻單元20用於實現頻率變換，且通過功率 變頻單元20的串聯實現高壓（比如6. 6KV)的輸出；逆變器的控制電源採用獨立於高壓之 外的低壓不間斷供電技術，增強了系統的高壓主迴路與控制器光纖通訊，抗幹擾能力強，安 全可靠。
[0024] 濾波裝置30可以採用有源濾波器或無源濾波器或二者結合使用，對功率變頻單 元的輸出進行濾波處理，濾掉或抑制設定次數的諧波。
[0025] 頻率計40是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器，一般由時基（T) 電路、輸入電路、計數顯示電路以及控制電路組成。其最基本的工作原理為：當被測信號在 特定時間段T內的周期個數為N時，則被測信號的頻率f = N/T。在一個測量周期過程中， 被測周期信號在輸入電路中經過放大、整形、微分操作之後形成特定周期的窄脈衝，送到主 門的一個輸入端。主門的另外一個輸入端為時基電路產生電路產生的閘門脈衝。在閘門脈 衝開啟主門的期間，特定周期的窄脈衝才能通過主門，從而進入計數器進行計數，計數器的 顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，內部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切 換並實現測量設置。
[0026] 本實用新型實施例中，如上，電量計量裝置50包括電流互感器、電壓互感器和電 能表，且電流互感器和電壓互感器分別與電能表相連，根據頻率計40檢測出的頻率（50Hz 或60Hz)自適應進行電量計量。具體的，電流互感器將高壓電流轉換為低壓電流接入電能 表的電流輸入端，電壓互感器將高電壓轉換為低電壓接入電能表的電壓輸入端，電能表根 據輸入電壓和電流完成實時用電計量工作。同時，該電量計量裝置還完成電能傳輸的功能， 將濾波裝置輸出的高壓電壓電流傳送至下一級的設備。優選的，該電量計量裝置50至少包 括兩組電流互感器和電壓互感器，用於在不同頻率的情景下，切換電流互感器和電壓互感 器組，進而分別測量電壓和電流，具體參見圖3所示，圖3中以存在兩組電流互感器和電壓 互感器為例。
[0027] 優選的，參見圖4所示，該雙頻船舶岸電裝置還包括輸入開關櫃60和輸出開關櫃 70 ;輸入開關櫃60的輸出端與移相變壓器10的一次側相連，輸出開關櫃70的輸入端與 電量計量裝置50相連。在標準進、出線口連接好電纜、並鎖緊後，閉合輸入開關櫃60內的 開關，進而在檢測關鍵指標（包括過壓，欠壓，過頻率，欠頻率，缺相，反相，功率變頻單元狀 態，變壓器狀態，環境溫度等）無誤後，便可以根據外接船舶指示進行閉合輸出開關櫃70內 開關的操作。同時，在船舶有不能停止供電（比如船舶存在病人急救狀況、存在船舶冰箱 等）時，此時要求不能停電，還需要船舶岸電裝置與船舶發電機進行手動/自動同步併網操 作。
[0028] 優選的，該雙頻船舶岸電裝置還包括監控裝置80 ;監控裝置80分別與輸入開關櫃 60和輸出開關櫃70相連。具體的，監控裝置80通過RS485接口分別與輸入開關櫃60和輸 出開關櫃70相連。該監控裝置通過傳感器檢測船舶岸電裝置內部的狀態指標，比如電壓、 電流、頻率等，還包括三項不平衡、過流、各關鍵部件溫度以及檢測到異常時報警。
[0029] 優選的，監控裝置80還包括電量計費表，為雙頻船舶岸電供電裝置進行精確計量 電量並可進行多種方式（峰谷電價、階梯電價、兩部制電價、合同電價、自定義電價等）計 費。電量計費表可採用市場中的現有設備，也可利用AT89C51單片機設計完成計費功能。本 實用新型實施例提供的船舶岸電裝置，通過電量計費表實現具有模塊化50Hz/60Hz自適應 的電量計量功能、可滿足多種方式計費。
[0030] 本實用新型實施例提供的一種雙頻船舶岸電裝置，模塊化自適應不同頻率，通過 頻率計自動檢測頻率50HZ/60HZ兩種不同頻率，兼容性高；採用專用電壓互感器和電流互 感器進行相關參數採集，進而精確確定電量；同時還可以根據該電量和預先設置的計費方 式進行實時電費結算，且各個部件可以進行組態，實現模塊化。通過移相變壓器可以有效降 低高壓變頻器對電網的諧波汙染，不會對電網造成超過國家標準的諧波幹擾，並實現降壓 隔離；逆變器的控制電源採用獨立於高壓之外的低壓不間斷供電技術，增強了系統的高壓 主迴路與控制器光纖通訊，抗幹擾能力強，安全可靠。
[0031] 以上公開的僅為本實用新型的一個具體實施例，但是，本實用新型並非局限於此， 任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，包括：移相變壓器、功率變頻單元、濾波裝置、 頻率計和電量計量裝置； 所述移相變壓器的二次側依次通過所述功率變頻單元、所述濾波裝置、所述頻率計與 所述電量計量裝置相連； 所述電量計量裝置包括電流互感器、電壓互感器和電能表，所述電流互感器和所述電 壓互感器分別與所述電能表相連。
2. 根據權利要求1所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，所述電量計量裝置至少包 括兩組電流互感器和電壓互感器。
3. 根據權利要求1所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，還包括：輸入開關櫃和輸出 開關櫃； 所述輸入開關櫃的輸出端與所述移相變壓器的一次側相連，所述輸出開關櫃的輸入端 與所述電量計量裝置相連。
4. 根據權利要求3所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，還包括監控裝置； 所述監控裝置分別與所述輸入開關櫃和所述輸出開關櫃相連。
5. 根據權利要求4所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，所述監控裝置通過RS485接 口分別與所述輸入開關櫃和所述輸出開關櫃相連。
6. 根據權利要求4所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，所述監控裝置還包括電量 計費表。
7. 根據權利要求1-6任一所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，所述功率變頻單元 包括整流器和逆變器； 所述逆變器採用獨立電源。
8. 根據權利要求1-6任一所述的雙頻船舶岸電裝置，其特徵在於，移相變壓器為多繞 組移相變壓器。
【文檔編號】H02J3/00GK203883473SQ201420323468
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】張黎, 王冀星, 高歌, 李志強, 張釗 申請人:國家電網公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司