一种内河港口的岸电电源系统及控制方法

摘要

一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统及其控制方法，通过设置高压输出支路和低压输出支路分别提供不同等级的岸电电源输出，可以为不同种类、不同用电电压等级的船舶提供供电电压。在变压器出线单元配置微机线路保护装置，并配置零序互感器，检测接地故障电流，提高了线路的稳定性和安全性。在低压输出线路上设置无功补偿装置及绝缘监测装置。实现了内河港口为船舶提供多泊位、多电压等级的岸电电源，保证了供电的安全性，提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善船舶用电环境。

说明书

技术领域

本发明涉及岸电技术领域，具体涉及一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统以及控制方法。

背景技术

随着国家经济持续快速发展，伴随航运业体量不断增大，长江流域航运日渐繁忙，船舶停靠码头和停泊等待的数量和密度大幅增加，船舶靠港期间，需要通过辅机发电满足船舶值班、生活、照明设备等用电需求，以及应急情况下的消防设备等用电需要。辅机燃料大多为质量较差的重油，燃烧后会排放大量污染物，形成了规模壮观的“流动烟囱”，船舶引发的大气污染愈发严重，船舶排放已经成为内河流域的重要污染源，对长江沿岸环境造成了巨大的环境破坏。

《中华人民共和国大气污染防治法》中规定，船舶靠港应当优先使用岸电的规定，提出船舶靠港应当优先使用岸电要求。目前跨省内河流域水流变化复杂、环境差别较大，船舶种类全、数量多，各类岸电系统根据靠泊的船舶类型不同，船岸连接方式的要求也不一致。内河船舶所用电制多为380V 50Hz，但是，随着船舶行业的发展及节能减排要求，纯电动船舶逐渐成为一种趋势，由于纯电动船舶电池容量较大，需要提供大容量的10kV 50Hz的岸电电源。跨省内河流域码头岸电电源引自10kV市网供电系统,因此需要将市电进行降压、无功补偿、多路输出隔离后才能为船舶提供岸电电源。

本发明提出一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统以及控制方法。所述岸电电源系统通过不同等级的隔离变压器进行变压，实现高压岸电电源输出的高压岸电泊位和低压岸电电源输出的低压岸电泊位，并同时能够实现多泊位的高、低压岸电电源输出。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统以及控制方法，能够提供高、低电压等级岸电电源输出以及同时提供具有不同电压等级的岸电泊位。

为实现上述目的，本发明提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统，所述岸电电源系统包括：

电源输入端、高压输出支路和低压输出支路，其中，所述电源输入端输入市电电源，所述市电电源连接进线单元；

所述进线单元分别连接高压输出支路和低压输出支路，所述高压输出支路输出端提供一个或多个具有10kV 50Hz岸电电源输出的高压岸电泊位，所述低压输出支路输出端提供一个或多个0.4kV 50Hz岸电电源输出的低压岸电泊位。

进一步的，所述市电电源为市政10kV 50Hz电源，所述进线单元为10kV进线单元。

进一步的，所述高压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/10kV隔离变压器单元、10kV出线单元和10kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供10kV 50Hz的高压岸电电源输出。

进一步的，所述低压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/0.4kV隔离变压器单元、0.4kV出线单元和0.4kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供0.4kV 50Hz的高压岸电电源输出。

进一步的，所述进线单元为整个系统的总开关，当系统出现故障时与电网隔离，保证电网安全；所述变压器出线单元配置微机变压器保护装置，用于保护所述隔离变压器，所述隔离变压器单元负责整个系统的电气隔离和电压转换。

进一步的，所述10kV出线单元或0.4kV出线单元根据后台的控制指令控制所述高压输出支路和所述低压输出支路为接通或者断开，以实现岸电电源的输出控制。

进一步的，所述低压输出支路还包括无功补偿单元，提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗。

本发明的第二方面提供了一种单泊位岸电电源供电系统，所述岸电电源供电系统包括：岸电电源装置和船侧配电装置，所述岸电电源装置和船侧配电装置通过带有插头的上船电缆相互连接，所述上船电缆的两侧分别连接有岸侧插座箱插座和船侧插座箱插座；所述岸电电源装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元；所述船侧配电装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元。

本发明的第三方面提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统的控制方法，用于所述岸电电源系统进行控制，包括步骤：

步骤(1)当有船舶需要靠港使用岸电时，船方人员向港口运维人员申请用电；

步骤(2)运维人员确认船舶用电容量与电压等级，如果确认通过，则允许船舶接入岸电，进入步骤(3)；如果确认失败，则返回步骤(1)继续等待；

步骤(3)确认船舶关闭辅机后，运维人员将上船电缆与相对应的岸侧插座箱、船侧插座箱相连；

步骤(4)船舶和岸电双方进行相序和供电电压的确认，如果确认无误，则进入步骤(5)，如果确认有误，则返回步骤(3)；

步骤(5)监控控制后台检测系统联锁信号是否正常，监控控制后台检测保护装置、急停按钮、连接确认信号是否正常，如果正常，则启动相应的出线开关，为船舶供电，如果确认失败，则返回步骤(4)。

综上所述，本发明提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统，通过设置高压输出支路和低压输出支路分别提供不同等级的岸电电源输出，可以为不同种类、不同用电电压等级的船舶提供供电电压，并且可以同时提供多个岸电泊位，可以同时满足多船舶的供电需求。在变压器出线单元配置微机线路保护装置，并配置零序互感器，检测接地故障电流，提高了线路的稳定性和安全性。在低压输出线路上设置无功补偿装置及绝缘监测装置。本发明还提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统的控制方法，当有船舶需要靠港使用岸电时，实施相序和供电电压等各项信息的确认，以使得船舶有序、正确地进入泊位接受供电。本发明还提供了一种单泊位岸电电源供电系统，一种单泊位岸电电源供电系统，在岸电电源装置和船侧配电装置侧均设置控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元，保证了供电的安全性。

本发明的有益效果是：本发明通过设置多泊位、多电压等级的岸电电源系统，实现了内河港口为船舶提供多泊位、多电压等级的岸电电源，通过在线路上设置微机线路保护装置、零序互感器、无功补偿装置以及绝缘监测装置等线路保护和监测装置，保证了供电的安全性，提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善船舶用电环境。

附图说明

图1是本发明实施例的内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统结构示意图；

图2是本发明实施例的单泊位岸电系统供电结构示意图；

图3是本发明实施例的内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统控制方法流程图。

关于各附图中附图标记的说明：

1-市电电源；2-进线单元；3-变压器出线单元；4-10/0.4kV隔离变压器；5-无功补偿单元；6-0.4kV出线单元；7-0.4kV插座箱(带插座)；8-上船电缆(带插头)；9-变压器出线单元；10-10kV/0.4kV隔离变压器；11-10kV出线单元；12-10kV插座箱；21-岸电电源装置；22-控制与监控；23-系统联锁；24-保护装置；25-岸侧插座箱插座；26-船侧插座箱；27-上船电缆(带插头)；28-船侧配电装置

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统，所述岸电电源系统包括：

电源输入端、高压输出支路和低压输出支路，其中，所述电源输入端输入市电电源，所述市电电源连接进线单元；

所述进线单元分别连接高压输出支路和低压输出支路，所述高压输出支路输出端提供一个或多个具有10kV 50Hz岸电电源输出的高压岸电泊位，所述低压输出支路输出端提供一个或多个0.4kV 50Hz岸电电源输出的低压岸电泊位。

进一步的，所述市电电源为市政10kV 50Hz电源，所述进线单元为10kV进线单元。

进一步的，所述高压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/10kV隔离变压器单元、10kV出线单元和10kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供10kV 50Hz的高压岸电电源输出。

进一步的，所述低压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/0.4kV隔离变压器单元、0.4kV出线单元和0.4kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供0.4kV 50Hz的高压岸电电源输出。

进一步的，所述进线单元为整个系统的总开关，当系统出现故障时与电网隔离，保证电网安全；所述变压器出线单元配置微机变压器保护装置，用于保护所述隔离变压器，所述隔离变压器单元负责整个系统的电气隔离和电压转换。

进一步的，所述10kV出线单元或0.4kV出线单元根据后台的控制指令控制所述高压输出支路和所述低压输出支路为接通或者断开，以实现岸电电源的输出控制。

进一步的，所述低压输出支路还包括无功补偿单元，提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗。

本发明的第二方面提供了一种单泊位岸电电源供电系统，所述岸电电源供电系统包括：岸电电源装置和船侧配电装置，所述岸电电源装置和船侧配电装置通过带有插头的上船电缆相互连接，所述上船电缆的两侧分别连接有岸侧插座箱插座和船侧插座箱插座；所述岸电电源装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元；所述船侧配电装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元。

本发明的第三方面提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统的控制方法，用于所述岸电电源系统进行控制，包括步骤：

步骤(1)当有船舶需要靠港使用岸电时，船方人员向港口运维人员申请用电；

步骤(2)运维人员确认船舶用电容量与电压等级，如果确认通过，则允许船舶接入岸电，进入步骤(3)；如果确认失败，则返回步骤(1)继续等待；

步骤(3)确认船舶关闭辅机后，运维人员将上船电缆与相对应的岸侧插座箱、船侧插座箱相连；

步骤(4)船舶和岸电双方进行相序和供电电压的确认，如果确认无误，则进入步骤(5)，如果确认有误，则返回步骤(3)；

步骤(5)监控控制后台检测系统联锁信号是否正常，监控控制后台检测保护装置、急停按钮、连接确认信号是否正常，如果正常，则启动相应的出线开关，为船舶供电，如果确认失败，则返回步骤(4)。

接下来以一具体实施例对本发明进行进一步的说明，具体结构可参见如图1所示，所述岸电电源系统包括：电源输入端、高压输出支路和低压输出支路，其中，用于提供高压岸电泊位的支路为高压输出支路，用于提供低压岸电泊位的支路为低压输出支路，所述高压输出支路和低压输出支路分别用于为停港船舶提供不同电压等级的供电电源。本实施例中高压输出支路用于提供10kV的输出电压，低压输出支路用于提供0.4kV的输出电压。实际使用中也可以根据靠港船舶的不同类型设计其他不同电压等级的输出电压。所述电源输入端输入市电电源，所述市电电源连接进线单元。所述所述市电电源为市政10kV 50Hz电源，用于为整个岸电电源系统提供电源输入。所述进线单元为10kV进线单元。所述进线单元为整个系统的总开关，设置与市电供电电源与两条供电支路之间，当系统出现故障时与电网隔离，保证电网安全。

所述进线单元分别连接高压输出支路和低压输出支路，所述高压输出支路输出端提供具有10kV 50Hz岸电电源输出的高压岸电泊位，所述低压输出支路输出端提供0.4kV50Hz岸电电源输出的低压岸电泊位，以满足不同类型靠港船舶的需要。其中，高压岸电泊位和低压岸电泊位均可以为一个或多个，根据本实施例图1中的示例，低压岸电泊位为3个，高压岸电泊位为1个。实际应用中，也可以分别设置多个，根据不同港口的靠岸需求。通过上述设置，使得本实施例中的岸电电源系统可以提供多电压等级、多停靠泊位的供电电源，为不同种类、不同数量的船舶靠岸时提供了有针对性的供电。

其中，所述高压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/10kV隔离变压器单元、10kV出线单元和10kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供10kV 50Hz的高压岸电电源输出。所述低压输出支路包括：依次连接的变压器出线单元、10/0.4kV隔离变压器单元、0.4kV出线单元和0.4kV岸电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，以提供0.4kV 50Hz的高压岸电电源输出。

所述变压器出线单元配置微机变压器保护装置，用于保护所述隔离变压器，所述隔离变压器单元负责整个系统的电气隔离和电压转换。变压器是岸电系统的主要电气设备之一，它们对电气系统的安全稳定运行至关重要。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的经济损失，通过设置变压器保护装置，能对线路中的变压器实施保护，提高了供电系统的稳定性。所述高压供电支路中的10kV/10kV隔离变压器输出至高压出线单元输入端，高压出线单元配置微机线路保护装置，并配置零序互感器，检测接地故障电流，保护10kV线路的安全运行。高压出线单元出线至泊位上高压接电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，为船舶提供10kV 50Hz的岸电电源。所述低压供电支路中的10kV/0.4kV降压变压器输出至低压进线柜输入端，低压进线柜输出交流母线，根据泊位数量情况配置输出开关，无功补偿装置及绝缘监测装置，功率因数目标值0.9以上。通过设置武功补偿装置，提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善船舶用电环境。输出开关分别至泊位上的低压接电插座箱，通过标准的快速插接件与上船电缆连接，为船舶提供0.4kV 50Hz的岸电电源。

此外，所述出线单元可以根据后台的控制指令控制所述高压输出支路和所述低压输出支路为接通或者断开，可以以实现岸电电源的输出控制。以有效地避免供电输出不可控造成的安全性问题以及电能浪费。

本发明提供的一种单泊位岸电电源供电系统，具体构成可参见图2示意图中所示的实施例。所述岸电电源供电系统包括：岸电电源装置和船侧配电装置。其中所述岸电电源装置与本发明提供的岸电电源供电系统连接，用于向泊位提供供电电源，所述船侧配电装置设置于靠港船舶，用于接收所述供电系统提供的高压或者低压供电电源用于船舶用电。

所述岸电电源装置和船侧配电装置通过带有插头的上船电缆相互连接，所述上船电缆的两侧分别连接有岸侧插座箱插座和船侧插座箱插座；实现了岸电电源装置和船侧配电装置之间的供电电能传输。所述岸电电源装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元；所述船侧配电装置包括控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元。设置控制与监控单元以及保护单元可以分别对岸电电源装置和船侧配电装置侧的电源实施控制以及保护。联锁单元主要由岸侧和船侧的安全联锁回路组成，船侧主要有故障、急停、允许合闸等安全信号回路，岸侧主有连接确认、故障、急停等安全信号回路，安全信号通过监控单元的逻辑控制能够实现各个装置和/或单元之间的联动互锁。

本发明的一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统的控制方法，用于所述岸电电源系统进行控制，具体可参见图3所示的流程图。所述控制方法包括步骤：

步骤(1)当有船舶需要靠港使用岸电时，船方人员向港口运维人员申请用电。在提出申请用电之后，船舶进入等待，等待运维人员进行进一步确认。

步骤(2)运维人员确认船舶用电容量与电压等级，以对船舶进入的泊位进行选择。例如，高压压等级的船舶应当进入高压岸电泊位接收供电，低压等级的船舶应当接入低压岸电泊位接收供电。如果确认通过，则允许船舶接入岸电，进入步骤(3)；如果确认失败，则返回步骤(1)继续等待运维人员的确认。

步骤(3)确认船舶关闭辅机后，运维人员将上船电缆与相对应的岸侧插座箱、船侧插座箱相连，以对进一步实施供电做好准备。

步骤(4)船舶和岸电双方进行相序和供电电压的确认，在步骤(2)中已经进行过船舶用电容量和电压等级的确认之后，进一步进行相序和供电电压的确认，以保证供电的正常进行。如果确认无误，则进入步骤(5)，如果确认有误，则返回步骤(3)。

步骤(5)监控控制后台检测系统联锁信号是否正常，监控控制后台检测保护装置、急停按钮、连接确认信号是否正常，如果正常，则启动相应的出线开关，为船舶供电，如果确认失败，则返回步骤(4)。

综上所述，本发明提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统，通过设置高压输出支路和低压输出支路分别提供不同等级的岸电电源输出，可以为不同种类、不同用电电压等级的船舶提供供电电压，并且可以同时提供多个岸电泊位，可以同时满足多船舶的供电需求。在变压器出线单元配置微机线路保护装置，并配置零序互感器，检测接地故障电流，提高了线路的稳定性和安全性。在低压输出线路上设置无功补偿装置及绝缘监测装置。本发明还提供了一种内河港口多泊位、多电压等级的岸电电源系统的控制方法，当有船舶需要靠港使用岸电时，实施相序和供电电压等各项信息的确认，以使得船舶有序、正确地进入泊位接受供电。本发明还提供了一种单泊位岸电电源供电系统，在岸电电源装置和船侧配电装置侧均设置控制与监控单元、系统联锁单元和保护单元，保证了供电的安全性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。