本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及具有逆功率保護的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置、方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以往，在港口?？看a頭的船舶須一天24小時采用船舶輔機發(fā)電，以滿足船舶用電的需求。但是，船舶輔機在工作的過程中，會燃燒大量的燃料，排出大量的廢氣，并且，會24小時不間斷地產(chǎn)生噪聲污染，不利于能源節(jié)約以及環(huán)境保護。為了解決這一問題，岸電系統(tǒng)應(yīng)運而生，可通過岸電系統(tǒng)向在港口停靠碼頭的船舶供電。

使用岸電系統(tǒng)向在港口?？看a頭的船舶供電需要將岸電系統(tǒng)以及船電系統(tǒng)進行同期并網(wǎng)。在同期并網(wǎng)期間，極有可能產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)或船電系統(tǒng)的逆功率，例如：當(dāng)岸電系統(tǒng)的電壓大于船電系統(tǒng)的電壓時，就會產(chǎn)生流向船電系統(tǒng)的逆功率，當(dāng)船電系統(tǒng)的電壓大于岸電系統(tǒng)的電壓時，就會產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率。逆功率會影響船用柴油發(fā)電機組的正常運行，縮短其使用壽命，還會使岸電系統(tǒng)的主要設(shè)備——高壓變頻變壓裝置發(fā)熱，從而引起作為其關(guān)鍵元器件的igpt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管)的熱擊穿。

而在應(yīng)對逆功率方面，目前對船電系統(tǒng)的保護措施較多，而對岸電系統(tǒng)的保護措施非常少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本公開要解決的技術(shù)問題是，如何對岸電系統(tǒng)進行逆功率保護。

根據(jù)本公開的一方面，提供了一種具有逆功率保護的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，所述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置包括：采樣模塊，與船電系統(tǒng)連接，用于采樣得到所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率；pid跟蹤模塊，與所述采樣模塊連接，用于從所述采樣模塊接收所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，采用pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率；岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置模塊，與所述pid跟蹤模塊和岸電系統(tǒng)連接，用于從所述pid跟蹤模塊接收所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，并將所述岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置還包括：同期裝置控制模塊，與所述采樣模塊、所述pid跟蹤模塊以及同期裝置連接，所述同期裝置用于對所述岸電系統(tǒng)和所述船電系統(tǒng)進行同期并網(wǎng)，所述同期裝置控制模塊用于從所述采樣模塊接收所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，并從所述pid跟蹤模塊接收所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置發(fā)送閉鎖信號，以使得所述同期裝置處于閉鎖狀態(tài)。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述同期裝置控制模塊，還用于當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率不小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置發(fā)送開鎖信號，以使得所述同期裝置解除所述閉鎖狀態(tài)。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述pid跟蹤模塊用于采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述pid跟蹤模塊用于采用下列離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率：ah(k+1)＝(e(k+1)-e(k))×kp+e(k+1)×ki+(e(k+1)-2e(k)+e(k-1))×kd+ah(k)+xh，其中，ah(k+1)為第k+1次生成的跟蹤電壓和/或頻率；e(k+1)＝ch(k+1)-ah(k)，其中，ch(k+1)為第k+1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k)＝ch(k)-ah(k-1)，其中，ch(k)為第k次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-1)為第k-1次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k-1)＝ch(k-1)-ah(k-2)，其中，ch(k-1)為第k-1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-2)為第k-2次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，kd為微分系數(shù)，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，xh為非負(fù)值。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種岸電系統(tǒng)，所述岸電系統(tǒng)包括：變壓變頻裝置，與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電信號，并對所述電信號進行變壓和/或變頻，所述變壓變頻裝置經(jīng)由斷路器與所述船電系統(tǒng)連接，在同期裝置控制所述斷路器處于合閘狀態(tài)的情況下，經(jīng)所述變壓變頻裝置變壓和/或變頻后的電信號被供給至船舶；以及根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，與所述變壓變頻裝置、所述船電系統(tǒng)以及同期裝置分別連接，用于跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，并將所述變壓變頻裝置的輸出電壓和/或輸出頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法，所述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法包括：采樣得到船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率；采用pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率；將岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述采用pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成跟蹤電壓和/或跟蹤頻率包括：采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率包括：采樣下列離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率：ah(k+1)＝(e(k+1)-e(k))×kp+e(k+1)×ki+(e(k+1)-2e(k)+e(k-1))×kd+ah(k)+xh，其中，ah(k+1)為第k+1次生成的跟蹤電壓和/或頻率；e(k+1)＝ch(k+1)-ah(k)，其中，ch(k+1)為第k+1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k)＝ch(k)-ah(k-1)，其中，ch(k)為第k次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-1)為第k-1生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k-1)＝ch(k-1)-ah(k-2)，其中，ch(k-1)為第k-1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-2)為第k-2次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，kd為微分系數(shù)，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，xh為非負(fù)值。

對于上述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法還包括：當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向同期裝置發(fā)送閉鎖信號，以使得所述同期裝置處于閉鎖狀態(tài)；當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率不小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置發(fā)送開鎖信號，以使得所述同期裝置解除所述閉鎖狀態(tài)。

本公開通過pid算法跟蹤船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，以使得岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率大于等于船電系統(tǒng)的供電電壓和/或頻率，從而避免產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率，在根本上有效地防止了逆功率對岸電系統(tǒng)造成的危害。

根據(jù)下面參考附圖對示例性實施例的詳細(xì)說明，本公開的其它特征及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本公開的示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本公開的原理。

圖1示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)的電壓設(shè)置裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)的應(yīng)用場景示意圖；

圖4示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法的流程圖。

附圖標(biāo)記列表

100、岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置

200、岸電系統(tǒng)

300、船電系統(tǒng)

110、采樣模塊

120、pid跟蹤模塊

130、岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置模塊

140、同期裝置控制模塊

400、同期裝置

210、變壓變頻裝置

500、斷路器

具體實施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說明本公開的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。

另外，為了更好的說明本公開，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本公開同樣可以實施。在一些實例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本公開的主旨。

實施例1

在對本公開一實施例的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置進行說明之前，首先對逆功率產(chǎn)生的原因和危害進行如下說明。

船靠岸時需與岸電系統(tǒng)連接，以便于岸電系統(tǒng)向船舶上的用電設(shè)備供電；船離岸時，需恢復(fù)由船電系統(tǒng)向船舶上的用電設(shè)備供電。上述過程中，均需將岸電系統(tǒng)和船電系統(tǒng)同期并網(wǎng)。

同期裝置檢測到岸電系統(tǒng)和船電系統(tǒng)滿足同期條件時，可將岸電系統(tǒng)和船電系統(tǒng)同期并網(wǎng)。同期條件允許這兩個系統(tǒng)的頻率、電壓和相角有一定差別，即這兩個系統(tǒng)的頻率、電壓和相角的差值在相應(yīng)閾值的范圍內(nèi)時，即認(rèn)為滿足同期條件。

在同期并網(wǎng)瞬間，極有可能產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)或船電系統(tǒng)的逆功率。

逆功率可以分為兩種：有功逆功率和無功逆功率，分別是由于并網(wǎng)運行中的兩個系統(tǒng)在并網(wǎng)瞬間的頻率差或電壓差引起。具體地，如果船電系統(tǒng)的頻率在并網(wǎng)的瞬間大于岸電系統(tǒng)的頻率，就有可能發(fā)生流向岸電系統(tǒng)的有功逆功率，如果船電系統(tǒng)的頻率在并網(wǎng)的瞬間小于岸電系統(tǒng)的頻率，就有可能發(fā)生流向船電系統(tǒng)的有功逆功率；如果船電系統(tǒng)的電壓在并網(wǎng)的瞬間大于岸電系統(tǒng)的電壓，就有可能發(fā)生流向岸電系統(tǒng)的無功逆功率，如果船電系統(tǒng)的電壓在并網(wǎng)的瞬間小于岸電系統(tǒng)的電壓，就有可能發(fā)生流向船電系統(tǒng)的無功逆功率。

如果發(fā)生流向船電系統(tǒng)的有功逆功率，則將產(chǎn)生振蕩的沖擊電流，使柴油發(fā)電機產(chǎn)生振動；如果發(fā)生流向船電系統(tǒng)的無功逆功率，則會引起柴油發(fā)電機定子繞組發(fā)熱，或者造成定子繞組端部在電動力作用下受損。以上情況都會影響柴油發(fā)電機的正常運行，并縮短其使用壽命。針對這一情況，目前位于船舶側(cè)的柴油發(fā)電機通常配置有通過改變其油門或勵磁來消除有功或無功逆功率的自動調(diào)節(jié)裝置，以減少有功或無功逆功率對船電系統(tǒng)造成的損害。

如果發(fā)生流向岸電系統(tǒng)的有功逆功率或者無功逆功率，由于岸電系統(tǒng)主要的設(shè)備是高壓變頻變壓裝置，因此在產(chǎn)生有功逆功率和無功逆功率的情況下，會使高壓變頻變壓裝置發(fā)熱，從而引起其關(guān)鍵元器件igbt的熱擊穿。如何保護岸電系統(tǒng)，使其免受有功和無功逆功率的損害，是目前急需解決的問題。為此，本公開一實施例提供一種岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置，通過pid追蹤算法使岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率大于等于船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，從而在根本上有效地防止了逆功率對岸電系統(tǒng)所造成的損害。

圖1示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置100的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，該岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置100主要包括：采樣模塊110、pid(proportion-integration-differentiation，比例-積分-微分)跟蹤模塊120以及岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置模塊130。

采樣模塊110，與船電系統(tǒng)300連接，用于采樣得到所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率；pid跟蹤模塊120，與所述采樣模塊110連接，用于從所述采樣模塊110接收所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率，采用pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率以生成跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率；岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置模塊130，與所述pid跟蹤模塊120和岸電系統(tǒng)200連接，用于從所述pid跟蹤模塊120接收所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，并將所述岸電系統(tǒng)200的供電電壓和/或供電頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

本公開一實施例通過pid算法跟蹤船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，以使得岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率大于等于船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，從而避免產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率，在根本上有效地防止了逆功率對岸電系統(tǒng)造成的危害。

發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，船電系統(tǒng)的規(guī)模較小，其供電電壓和供電頻率波動較大，如果采用差值跟蹤的方法，可能導(dǎo)致在較長的一段時間內(nèi)同期條件都無法得到滿足，無法進行同期并網(wǎng)。相比之下，在本公開一實施例中，采用pid算法跟蹤模塊進行跟蹤，跟蹤電壓和/或跟蹤頻率能快速追蹤船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，有利于快速實現(xiàn)同期并網(wǎng)。

當(dāng)檢測到有?？看a頭的船舶需要岸電系統(tǒng)200為其上的用電設(shè)備供電時，可以啟動岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置100。采樣模塊110對船電系統(tǒng)300的供電裝置的輸出電壓和/或輸出頻率進行采樣，以得到船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率，例如，一個周波內(nèi)，采樣模塊110可以對船電系統(tǒng)300的供電裝置的輸出電壓和/或輸出頻率進行32次采樣，得到32個供電電壓和/或32個供電頻率，其中，周波是交流電完成一個完整變化并回到初始值的過程。需要說明的是，在一個周波內(nèi)的采樣次數(shù)不是固定的，可由用戶根據(jù)實際需要進行調(diào)控。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述pid跟蹤模塊120用于采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

在一個示例中，所述pid跟蹤模塊120用于采用下列離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率：ah(k+1)＝(e(k+1)-e(k))×kp+e(k+1)×ki+(e(k+1)-2e(k)+e(k-1))×kd+ah(k)+xh，其中，ah(k+1)為第k+1次生成的跟蹤電壓和/或頻率；e(k+1)＝ch(k+1)-ah(k)，其中，ch(k+1)為第k+1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k)＝ch(k)-ah(k-1)，其中，ch(k)為第k次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-1)為第k-1次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k-1)＝ch(k-1)-ah(k-2)，其中，ch(k-1)為第k-1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-2)為第k-2次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，kd為微分系數(shù)，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，xh為非負(fù)值。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，設(shè)從第0次開始計數(shù)，則k為大于等于2的正整數(shù)。

通常pid算法的輸出(例如上式中的ah(k))圍繞輸入(例如上式中的ch(k))上下波動。本示例中，發(fā)明人通過在等式右端增加“+xh”的部分，使得ah(k)圍繞(ch(k)+xh)上下波動。當(dāng)xh大于0時，有利于降低ah(k)小于ch(k)的概率，從而進一步防止產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要確定xh的數(shù)值。在一些場景下，同期條件允許的頻率差值為(+-0.2％×a)——(+-0.5％×a)，其中，a代表目標(biāo)頻率。例如，a可以是船電系統(tǒng)的基準(zhǔn)供電頻率，目前常見的船電系統(tǒng)的基準(zhǔn)供電頻率為50hz或60hz。特別地，由于船電系統(tǒng)300的規(guī)模較小，可考慮允許頻率差值為(+-0.5％×a)，則可取xh為(+0.5％×a)。以基準(zhǔn)供電頻率為60hz為例，則可取xh為0.3。

pid跟蹤模塊的計算周期和輸出周期可根據(jù)實際情況確定，例如，可以為0.1秒，本公開對此不做限定。

發(fā)明人對kp、ki、kd取值對pid跟蹤模塊的性能的影響做了深入研究和分析。

(1)比例系數(shù)kp對跟蹤性能的影響

kp加大，可提高pid跟蹤模塊的靈敏度，加快跟蹤速度，減少pid跟蹤模塊的穩(wěn)態(tài)誤差。但kp偏大時，會使振蕩次數(shù)增多，且會使調(diào)節(jié)時間延長。kp過大時，可能導(dǎo)致pid跟蹤模塊不穩(wěn)定。kp過小時，pid跟蹤系統(tǒng)的靈敏度降低，可能導(dǎo)致跟蹤速度緩慢。經(jīng)大量測試后，可考慮設(shè)置kp為0.1。

(2)積分系數(shù)ki對跟蹤性能的影響

ki較小，會降低pid跟蹤模塊的穩(wěn)定性，但是卻可以減少穩(wěn)態(tài)誤差，進而提高pid跟蹤模塊的控制精度。經(jīng)大量測試后，可考慮設(shè)置ki為0.4。

(3)微分系數(shù)kd對跟蹤性能的影響

kd用于調(diào)節(jié)pid跟蹤模塊的動態(tài)特性。kd偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短；kd偏小時，超調(diào)量也較大，但調(diào)節(jié)時間較長。只有kd的取值適中，才會使超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間均較小。經(jīng)大量測試后，可考慮設(shè)置kd為0.2或0.3。

以下示出了根據(jù)本公開一實施例跟蹤船電系統(tǒng)供電頻率的兩個示例。

示例1中：kp取值為0.1、ki取值為0.4、kd取值為0.2且xh取值為0。

示例1

示例2中：kp取值為0.1、ki取值為0.4、kd取值為0.3且xh取值為0。

示例2

根據(jù)上述示例可以看出，應(yīng)用本公開一實施例，使得跟蹤頻率ah(k)能夠很好地跟蹤船電系統(tǒng)的供電頻率。特別地，上述示例中，船電系統(tǒng)的供電頻率的波動范圍遠(yuǎn)大于通常船電系統(tǒng)的供電頻率的實際波動范圍，而即便在這種情況下，根據(jù)本公開一實施例得到的跟蹤頻率ah(k)仍然能很好地實現(xiàn)跟蹤目的。

根據(jù)測試，應(yīng)用本公開一實施例同樣能快速、緊密地跟蹤船電系統(tǒng)的供電電壓，本公開不再對此進行贅述。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，如圖2所示，根據(jù)本公開上述實施方式的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置100還可以包括：同期裝置控制模塊140，與所述采樣模塊110、所述pid跟蹤模塊120以及同期裝置400連接，所述同期裝置400用于對所述岸電系統(tǒng)200和所述船電系統(tǒng)300進行同期并網(wǎng)，所述同期裝置控制模塊140用于從所述采樣模塊110接收所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率，并從所述pid跟蹤模塊120接收所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率小于所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置400發(fā)送閉鎖信號，以使得所述同期裝置400處于閉鎖狀態(tài)。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，當(dāng)同期裝置處于開鎖狀態(tài)時，同期裝置如果檢測到岸電系統(tǒng)200和船電系統(tǒng)300符合同期條件，則可以合閘以進行同期并網(wǎng)。如果船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率略大于岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，并且差值在同期條件所允許的閾值范圍內(nèi)，則被認(rèn)為滿足同期條件，然而，此時進行同期并網(wǎng)，仍會產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)200的逆功率。因此，在上述實現(xiàn)方式中，當(dāng)同期裝置控制模塊140檢測到跟蹤電壓和/或跟蹤頻率小于船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，直接閉鎖同期裝置，從而即便滿足同期條件也不會進行同期并網(wǎng)，進一步避免產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率。

所述同期裝置控制模塊140，還用于當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率不小于所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置400發(fā)送開鎖信號，以使得所述同期裝置400解除所述閉鎖狀態(tài)。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解如何通過硬件(例如分立硬件元件、集成電路、基于門器件的數(shù)字電路、模擬電路元器件、可編程硬件器件(例如單片機、fpga等)以及以上的任意組合構(gòu)成的電路系統(tǒng)等)來實現(xiàn)本公開上述任一實施方式的繼電保護裝置所包括的各個部件，這里不再贅述。

實施例2

圖3示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)的應(yīng)用場景示意圖。圖3中標(biāo)號與圖1和圖2相同的組件具有相同的功能，為簡明起見，省略對這些組件的詳細(xì)說明。

如圖3所示，岸電系統(tǒng)200包括：變壓變頻裝置210，與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電信號(電網(wǎng)側(cè)電壓可以為10kv)，并對所述電信號進行變壓和/或變頻，所述變壓變頻裝置210經(jīng)由斷路器500與所述船電系統(tǒng)300(船舶側(cè)電壓可以為6.6kv)連接，在同期裝置400控制所述斷路器500處于合閘狀態(tài)的情況下，經(jīng)所述變壓變頻裝置210將變壓和/或變頻后的電信號被供給至船舶。

以及圖1和2示出的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置裝置100，與所述變壓變頻裝置210、所述船電系統(tǒng)300以及同期裝置400分別連接，用于跟蹤所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率，并將所述變壓變頻裝置210的輸出電壓和/或輸出頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

同理，本公開一實施例提出的岸電系統(tǒng)200，其變壓變頻裝置210的輸出電壓和/或輸出頻率大于等于船電系統(tǒng)300的供電電壓和/或供電頻率，從而防止了由于逆功率的產(chǎn)生給岸電系統(tǒng)200造成的損害。

實施例3

圖4示出根據(jù)本公開一實施例的岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法的流程圖。如圖4所示，該岸電系統(tǒng)電信號設(shè)置方法包括：

步驟401、采樣得到船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率。

步驟402、采用pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，以使得所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率大于等于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，步驟402可包括：采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

在一個示例中，采用離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率包括：采樣下列離散pid算法跟蹤所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率以生成所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率：ah(k+1)＝(e(k+1)-e(k))×kp+e(k+1)×ki+(e(k+1)-2e(k)+e(k-1))×kd+ah(k)+xh，其中，ah(k+1)為第k+1次生成的跟蹤電壓和/或頻率；e(k+1)＝ch(k+1)-ah(k)，其中，ch(k+1)為第k+1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k)＝ch(k)-ah(k-1)，其中，ch(k)為第k次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-1)為第k-1生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；e(k-1)＝ch(k-1)-ah(k-2)，其中，ch(k-1)為第k-1次從所述采樣模塊接收的所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，ah(k-2)為第k-2次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率；kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，kd為微分系數(shù)，ah(k)為第k次生成的跟蹤電壓和/或跟蹤頻率，xh為非負(fù)值。

步驟403、將岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率設(shè)置為所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向同期裝置發(fā)送閉鎖信號，以使得所述同期裝置處于閉鎖狀態(tài)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)監(jiān)測到所述跟蹤電壓和/或跟蹤頻率不小于所述船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率時，向所述同期裝置發(fā)送開鎖信號，以使得所述同期裝置解除所述閉鎖狀態(tài)。

本公開一實施例通過pid算法跟蹤船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，以使得岸電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率大于等于船電系統(tǒng)的供電電壓和/或供電頻率，從而避免產(chǎn)生流向岸電系統(tǒng)的逆功率，在根本上有效地防止了逆功率對岸電系統(tǒng)造成的危害。

以上已經(jīng)描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的技術(shù)改進，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實施例。