船舶柴油发电机组及电站的自动化

第一章利用方框图说明了两台发电机组的电站的自动化操作。第二章介绍了发电机的自动起停控制，启动和停机在每台发电机中都要经历的，所以这一块内容我着重介绍了方法和注意事项。第三章介绍了同步发电机的并车，其中注意事项、原理、主要环节等作了详细的阐述。第四章就是电压和无功功率的调整，其中主要介绍了调压器和电压和无功功率的分配问题。第五章是频率和有功功率的调整，其中介绍了频率变化，并联时有功功率的转移和分配及他们的调整方法。第六章简单阐述了微机在电站的的应用。

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目录

前言…………………………………………………………………1 目录…………………………………………………………………2 摘要…………………………………………………………………4 第1章 船舶电站的概述………………………………………… 6

1.1 船舶电站自动化的基本内容„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1.2 船舶电站自动控制的结构方框图„„„„„„„„„„„„„„„ 6

第2章 发电机组的自动起停控制……………………………… 8

2.1 起动前准备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.1.1 起动前的预润滑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 2.1.2 起动时燃油的控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.1.3 暖机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 2.2 柴油机的停机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9

第3章 船舶同步发电机自动并车………………………………12

3.1 自动并车的注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 3.2 自动并车的基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 3.2.1 并车装置的基本功能„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 3.2.2 自动并车的基本原理及主要环节„„„„„„„„„„„„ 13 3.2.2.1 频差电压获得环节„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 3.2.2.2 频差正负的鉴别与频率预调环节„„„„„„„„„„„„ 13 3.2.2.3 3.2.2.4 3.2.2.5 3.2.2.6 3.3

恒定超前时间获得环节„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 恒定超前相角获得环节„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 最大允许和闸频差检测环节„„„„„„„„„„„„„„14 电压差闭锁环节„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

SGA-23型自动并车装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

3.3.1频率匹配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 3.3.1.1频率匹配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 3.3.1.2合闸脉冲发送器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

第4章 船舶发电机电压和无功功率的自动调整………………17

4.1 自动电压调整器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 4.1.1采用自动电压调整器的原因„„„„„„„„„„„„„„„„„17

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4.1.2对自动电压调整器的基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„17 4.1.3自动电压调整器的作用„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17 4.1.4自动调压器的基本原理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17 4.2 无功功率自动分配和调整„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 4.2.1无功功率的调整和分配„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 4.2.2 并联运行发电机间的无功功率自动分配的基本原理„„„„„„19 4.3 无功负荷自动分配装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21

第5章 船舶电力系统频率及有功功率自动调整………………22

5.1 5.2

概术„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 电力系统频率变化的原因„„„„„„„„„„„„„„„„ 22

5.3 并联运行机组间有功功率的转移和分配„„„„„„„„„„„„ 22 5.4 频率和有功率自动调节的方法„„„„„„„„„„„„„„„„25 5.4.1 有差调整法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 5.4.2 虚有差调整法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 25 5.4.3 主调发电机法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26 5.4.4 积差调整法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26

第6章 微机控制电站的主要控制原理和框图……………… 27

6.1 电压自动控制（AVC）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 6.2 发电机无功功率自动控制（ARPC）„„„„„„„„„„„„„„ 28 6.3 频率自动控制（AFC）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 6.4发电机有功功率控制（APC）„„„„„„„„„„„„„„„„„ 30 6.5 自动准同步并车控制（ASYC）„„„„„„„„„„„„„„„„ 31 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 34 英文原文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35 英文翻译„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„40

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船舶柴油发电机组及电站的自动化 Ships diesel generator and automation

for the electricity

摘要

船舶发电机组在船上占有十分重要的地位，全船的一切电力系统来源于此。随着当前现代化大型船舶越来越多，电站的自动化要求也相应的提高。因此，本文将详细的介绍有关发电机组的船舶电站自动化。其中第一章将阐述多台发电机的电站操作方框图。第二章阐述发电机组的自动起停控制。第三章是同步发电机自动并车的内容，其中介绍了SAG-23型自动并车装置。第四章将介绍一下电压和无功功率的调整。在第五章中阐述频率及有功功率的调整，最后简单介绍微机在电站中主要控制原理和框图，这一章由于在资料和个人水平方面的欠缺，因此，只进行了简短的叙述，请予以谅解。

关键字：船舶电站 发电机组 并车 功率 频率

ABSTRACT

Shipping generating set occupy important status very at ship, the whole all power system herein source of ship. As present modernized large-scale shipping being more and more, the improvement that the automatic demand of the hydropower station is corresponding too. So, this text automizes the detailed hydropower station of shipping about generating set of

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introduction. Chapter one among them explain many sets of hydropower station of generator operate the block-diagram. Chapter two explain the getting up automatically and stopping controlling of the generating set . Chapter three the content that the synchronous generator combines the car automatically, have recommended the SAG-23 type to combine the car device automatically among them . Chapter four introduce the adjustment of the voltage and inactive power. Explain the adjustment of frequency and active power in chapter five, introduce the computer and control the principle and block diagram mainly among the hydropower station briefly finally, chapter this because deficienting in materials and personal level, so, have only carried on the brief narration, please forgive .

Key words: the electricity station of ships, the generator

sets, combining cars,frequency, power

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船舶柴油发电机组及电站的自动化控制

第1章 船舶电站的概述

1.1 船舶电站自动化的基本内容 随着船舶向大型化、自动化方向发展，船舶电站的装机容量显著增加，自动化程度也越来越高，对于自动化船舶航行能力的保持，在很大程度上取决于电站连续供电的情况。船舶电站的重要性和供电质量的高要求，使得船舶电站自动化显得非常重要。 船舶电站自动化的基本内容如下：

1. 发电机组运行前的各种准备：如，润滑，暖机等 2. 发电机组的自动起停控制 3. 船舶同步发电机自动并车

4. 船舶发电机电压和无功功率的调整 5. 船舶电力系统频率及有功功率的调整 6. 微机控制电站的主要控制原理和框图

1.2 船舶电站自动控制的结构方框图

船舶电站控制框图

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如要实现发电机组的自动启动、自动准同步投入并联运行，自动恒压、恒频、自动分配无功功率，自动卸载及自动解列等功能。如上所示的结构方框图可以实现。

这个系统为二台发电机组的电站自动操作

1. 自动启动任意一台发电机组，他依靠各自的自动启动装置来完成。当柴油机处于停机状态，主开关DW没有合闸时，如有控制发电机组启动的信号时，该机的自动启动装置就可自动启动。

2. 自动准同步并车，若1号发电机组为运行机组，则2号机组自动启动成功后，由自动准同步装置与自动调频调载装置配合使用，实现2号发电机组自动投入电网运行。

3. 自动调频及有功功率的自动分配。当两台发电机组并联运行时，自动调频调载装置与原动机调速器一起使用，使电网保持在额定值，并使两台发电机组的有功功率作合理分配。

4. 欲解列一台发电机，可通过自动解列装置和自动调频调载装置配合使用。先使待解列的发电机有功功率转移给运行发电机，然后使待解列的发电机脱离电网实现自动解列。

5. 自动调压及无功功率自动分配。无论单、并联运行，都可以通过励磁调整装置实现电网电压保持在额定值，并维持并联机组间无功功率的合理分配。 6. 自动分级卸载。当负载超过额定负荷的110%时，由自动分级卸在装置延时卸掉一些次要负荷。如继续过载则经过延时卸掉第二批次要负荷。如还过载，则根据过载的大小及时发出主开关调闸信号，该装置还能实现。当电网电压降到70%U0以下时，实现欠压跳闸保护及短路时瞬时跳闸保护。

7. 根据需要在控制台上设有监视仪表、故障报警及控制按钮转换开关等。

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第2章 发电机组的自动起停控制

船舶柴油发电机的自动化控制是船舶电站自动化的基本环节之一。它是指当柴油发电机接到启动或停机指令时，能自动的按期启动或停机的程序进行工作。 船舶辅柴油机都是中高速（300-1500转/分）四冲程柴油机，喷入柴油机气缸的燃油，不是靠外界火源点着的，而是由活塞的压缩冲程，将已进入气缸的空气压缩产生高温，然后自行发火运转的。因此，静止的柴油机必须由外力带动它转到一定转速，使缸内温度达到一定程度，在适量的供以燃油，才可以使柴油机启动。为了更好的理解柴油发电机自动控制的基本概念，下面简单说明从起动到额定转速以及停机时应预了解的几个方面。

2.1 起动前准备

2.1.1 起动前的预润滑

柴油机本身的滑油系统，包括自己的动力带动的润滑油泵，管路，过滤器和冷却器等。在运行时，能自行建立一定的滑油压力，保证自身的滑油循环，使各个要润滑的部位润滑良好。停机后，滑油系统也应停止工作。所以，经较长时间停机后，应有起动前的预润滑程序，以确保起动时，各相互接触的运动部位有必要的滑油，避免发生干摩擦。自动控制预润滑的方式有两种：

① 周期性的自动预润滑：这是在柴油机的滑油泵之外，另设一电动油泵，作为柴油机润滑油循环系统的另一个动力源。该电动滑油泵，应能实现自动控制，当柴油机停机后，就开始工作，保证每隔一定时间（例如四小时）接通电源泵油工作一段时间（如十分钟），周而复始地实现预润滑，以待随时起动。当柴油机投入运行，自动预润滑泵的控制电源立即断开，由机器自行润滑。

② 一次注入式预润滑：这种方式，是在柴油机润滑系统中，接入一个柱塞式滑油泵，其中贮满滑油，当机器接到起动指令时，压缩空气先作用到柱塞式油泵，推动活塞，将其中所贮滑油，通过滑系，注入到机器需要润滑的各部位，然后才开始起动。

2.1.2 起动时燃油的控制

柴油机的喷油量是由调速器和控制手柄来控制的。调速器是当柴油机运行时自动维持转速恒定的。起动时，调速器尚未正常工作，这时的燃油量可用手柄来。

2.1.3 暖机

起动成功后，柴油机将运行在略高于最低稳定转速上，以后应予以升速。所

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谓最低稳定转速是保证柴油机各缸自行点火运行的最低转速，这里称它为“点火转速”。由于柴油机可能处于冷态下起动，为了防止热负荷的突然增加，以致辞各部分发热不均匀，产生不允许的热应力，一般要求在加速到额定转速带负载之前，让机器在中速下运行一段时间，这就是暖机（或称暖缸）。暖机所需时间依机型和辅机的冷却系统的设计而不同。在自动化电站中，冷却系统的安排，通常是将各台柴油机的冷却淡水管系联成一个整体，运行中的柴油机的冷却水（约65℃）也循环于备用机的冷却系统，使备用机组总处于这一温度下（称为预热）。这样，当备用机组起动成功以后，即可以较快地加速（甚至无需再作暖缸运行），直到额定转速投入运行，这对于增强自动化电站的功能，保证电力系统供电的连续性，可靠性是很有意义的。

2.2 柴油机的停机

控制柴油机停机时，一般只需切断燃油供给，机器即自行停下来。但也需注意，不同型式的机器可能有不同要求。突然停机，也许是某些机器的性能所不能接受的，它可能要求在中速下运行一定时间，待温度逐渐降低，然后才能断油停机，这也是为了防止热应力过大，使机器部件产生裂纹。

柴油机起动和停机的程序与柴油机的型式、起动方式、预热预润滑系统的设计和柴油机的操作机构等均有直接关系，自动控制的程序可能因船而异，因机而异，要掌握已有的自动起停程序控制器，或要为某型柴油机设计自动起停控制器时，都要对柴油机的性能、有关系的安排、具体的操作程序、操纵机构等有详细的了解。我们就自动起停控制系统一般要求具有的功能介绍如下：

1)应有“自动”—“机旁”—“遥控”操作方式的转换，并能满足“机旁”优先于“遥控”，“遥控”优先于“自动”。

“自动”是指柴油机的操作方式转换开关置于“自动”时，该机可以接受总体逻辑控制单元送来的“起动”或“停机”指令，使柴油发电机组自动控制装置工作，按既定的程序，自动起动或停止机组。

“遥控”是指在机舱里专设的一般具有空调和隔音的控制室中工驾驶台上，用按扭进行起停控制。指令由按扭发出，程序控制装置控制起停过程。 “机旁”是指在柴油机旁进行常规的手动操作。

“优先”是当转换开关置于“自动”时，也应能作“遥控”或“机旁”的操作；置“遥控”时，也可以实现“机旁”手动操作，但无“自动”的功能；置“机旁”时，“自动”及“遥控”功能均被取消。

2)对自动起动的各种准备工作设置逻辑判断和监视。例如：需确认机组已经检修完毕，控制开关已置于“自动”，有预润滑，有预热，有足够的起动动力，本机是处于静止状态等，才能自动起动。

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3)接受起动指令时，按应有的程序自动起动。

4)一个“起动”指令，可以允许试行三次起动，若三次失败，应给出报警信号。并向总体逻辑控制单元汇报“起动失败”，以便由总体判断采取其它措施。在安排三次起动时，每次接通气源（或电源）一般在5秒左右，相邻两次起动时间间隔一般也在5秒左右。 5)适当控制起动时的给油量。

6)柴油机处行发火后，应切断起动力源。

7)“中速运行”和“加速”控制。若柴油机需要有“暖缸运行”的程序时，应将油门控制于“暖缸转速”下进行暖缸，并给予一定的“暖缸时间”控制，待时限到达后，再予以加速，直到接近额定转速；若允许直接加速者，即可以直接加大油门，使转速迅速上升到额定转速附近。

8)当转速上升到额定值的90%时，即可认为整个起动加速的程序完成了，应自动切断本机的预润滑系统，并经适当延时（约几十秒）以后，接入对本机的滑油压力监视。这是因为柴油机自带的滑油泵，在润滑系统中建立必要的油压需要一定时间，刚起动时，滑油压力尚未达到应有数值，这是正常现象。若不经延时接入监视，它将立即发出“油压低”的误会信号，造成不必要的报警，甚至自动停机。柴油机所需的其他监视，无需延时。

9)运行机组接到“停机”指令后，即按应的程序自动停机，停机完成后，发出停机成功号并应自动接通预润滑系统，作好为下次起动的一切准备。 如果因为柴油机本身的故障（一般有：起动失败、滑油压力低、冷却水温高、排烟温度高、超速等）而导致停机时，应发出“阻塞”信号，使该机的自动起动控制阻塞，并发出声光报警。待工作人员排除了故障，手动“解除阻塞”后，才能恢复自动功能。

10)自动起、停控制器，最好具备“模拟试验”的功能。这是指可以使柴油机暂时脱离控制器的控制，而在控制台上对控制器的各种和谐进行模拟试验的一种设计。便于管理人员能在不影响柴油机的原始状态下，校核控制器的工作是否正常，通常用组合开关和指示灯来实现。

柴油发电机组的自动起动程序，可以用方框图表示，见图。图中包括了“暖缸”情况（虚线框），这一步骤对某些柴油机可能不需要。在某些系统中，也可以作这样的处理，将“起动”指令安排成两种方式：一种是“正常起动”指令，即表示非紧起动情况，为了尽可能减少热应力的影响，让机组有一定的暖缸运行时间；另一种是“紧急起动”指令，例如，航行中因故造成电网突然断电等，要求备用机组立即起动供电，当程序控制器接到这种指令时，可以自动去掉“暖缸”程序。

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自动启动程序框图

自动停机程序框图

由上述可见，柴油机程序自动控制的基本原则有如下三种： 1)按时间原则控制，即模仿人的实际操作过程，按时间拟定控制程序。 2)按速度原则控制，即直接按速度拟定控制程序。

3)按滑油压力控制，即根据不同转速时滑有压力的变化拟定控制程序。 一般采用综合方式控制，即在整个控制系统中，以上三种控制原则都有。另外，柴油机组自动控制装置，可以用继电器或用电子电路来实现，这两种线路实际均有应用。

启动指令 准备情况 11

第3章 船舶同步发电机并车

3.1 手动并车的注意事项 1)运行中发电机如果处于空载状态，另一台发电机一般不进行并车，即空载并车。因为空载并车极易产生振荡，使用上一般吴此必要。如果必须空载并车，则额差与相位差应调整的越小越好。

2)通常并车是在一台发电机已带有50%以上额定负荷的情况下进行的。此时待并发电机的频率最好稍高于电网频率，这样在并入电网时，让待并发电机能立即带上少量负荷，既不会发生逆功现象，又有助于频差的减小，以便迅速而又稳妥的完成并车任务。

3）如果采用电抗器并车，原则上相位差不限，频差可达1-2Hz，但往往受到原动机动态特性的制约，所以在实际使用时，如无用急需要立即并车以外，不是尽可能将频差及相位差调得小一些，以减少对电网的冲击。

待并发电机的频率如果稍高于电网频率，相位差宜在超前0-30度之间，能更好的使并车可靠的完成。

发电机通过电抗器与电网并联后，待并发电机与电网之间仍会有一个很小的相位差。同步表的指针与整步位置的红线之间会有1-3度之差，只有将电抗器短接后才能真正同步同相。并车后，电抗器需及时切除，同步表也要及时终止工作。 4）并车时，如果出现大幅度的频率、功率、电流摆动，应立即终止并车。如果纯属操作失误，可以再次选择合适的角度并车；如果满足并车条件，第一次就出现这种现象，应重新检查相序，相位均压线极性及并车装置的接线和动作的正确性。

5）并车后，待电网稳定后，应立即着手有功与无功负荷的调整，使各参数于并联运行机组负荷均匀分配，并使电网频率保持在50Hz。

3.2 自动并车的基本原理

3.2.1并车装置的基本功能

1）检测待并发电机与电网的电压差，频率差和相位差，当任一条件不符合并车要求时实现闭锁，不允许发出合闸指令。

2) 检测待并发电机与电网的频率差，并根据频差的正负与大小实行频率预调，使待并发电机组与电网频率接近创造合闸条件。

3) 电压差、频率差在允许范围内时，要能计算发电机主开关的固有动作时间，再相应的提前发出合闸指令，实现自动准同步。

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3.2.2 自动并车的基本原理及主要环节 3.2.2.1 频差电压获得环节

为了检测准同步并车条件是否满足，为了获得恒定超前时间或恒定超前角，都必须设置此环节。下面仅介绍一个用的最普遍的频差三角波获得的简单电路。 Vf是待并发电机经变压器异名端输出的（即将发电机电压反相，其目的为获得与频查正弦波具有相同性质的三角波电压—当相位差为零时，三角波电压恰好为零。当相位差为Π时，三角波电压达极大值）。VW是电网电压经变压器同名端输出（即与电网电压相同）。当按正弦变化的VF与 VW的瞬时值使相敏电路中的D1或D2的任一阴极出现高于零的电位时，15V正电源将D3或D4使T1导通，T1的集电极将处于零电位；当VF和 Vw的瞬时值使D1和D2的阴极同时出现负电位时，T1截止，其集电极将输出高电位。在一定的频差下，对于T1的导通和截止，使T1的集电极输出不同宽度的波长。该波在通过R5C1和R6C2组成的二级滤波和射集跟随器下。

(a) (b)

3.2.2.2 频差正负的鉴别与频率预调环节

为了满足主开关合闸时频差小于允许值的要求，需要对待并发电机的频率进行调整，它是根据频差的符号（正负），经过相应的电路来控制调速伺服马达正反转，调整原动机的速度，从而增加或降低待并发电机的频率。

3.2.2.3 超前时间获得环节

一般均将频差电压经比例—微分电路获得一个比该频差电压过零点提前固定时间过零的信号，并用电平检测器将该信号检出，即得到恒定超前时间。

3.2.2.4恒定超前相角获得环节

由式Vs=2Vmsinδ/2知，对某一固定的频差电压Vs瞬时值总是对应一个固定大小的δ角，因此，要想获得恒定超前相角δq，只需计算出对应δq的频

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差电压值，然后用该电压值对频差电压进行鉴幅即可

(a) (b)

3.2.2.5最大允许和闸频差检测环节

由于在每一频差周期内，只要到达恒定超前时间或相角，就要发出一次允许合闸的脉冲信号，但是频差太大合闸时，将不能拉入同步，因此必须检测角频差Ws，在小于允许角频差Wsy时，才允许合闸，故需判别是否满足Ws3.2.2.6电压差闭锁环节

目前船用交流发电机均采用自动励磁调节装置，来保证静态调压率在正负2.5%Ve以内，所以在调压装置正常工作范围内，只要原动机的转速接近额定值，则在自动并车装置中就不必再设自动电压调整环节，仅需设有电压差闭锁电路，以防止励磁系统故障而引起电压差过大造成并车失败。

3.3 SGA-23型自动并车装置

SGA-23型发电机自动控制装置是EEA22自动化电站控制装置的一个组成部分，它具有自动准同步并车和自动调频调载部分，本节仅介绍自动准同步并车部分的原理。这一部分的功能如下：

3.3.1频率匹配

通过控制柴油机调速器的调速马达的转速和转向，使待并发电机频 率的电网频率相匹配。

主开关（空气断路器）发出合闸脉冲

当待发电机的电压、频率、相位符合并车条件时并考虑到主开关固有动 作时间后，对主开关发出合闸指令。

假如电网没有电，则当发电机电压为85%的额定电压时，发电机主开关自动合闸。

3.3.1.1频率匹配

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发电机组的调速命令是由船舶电网和发电机电压的频率差决定的，当频差较大时，是通过发送连续的调整命令来保证最佳的响应，当频差较小时，则使用脉冲似的命令去控制，而当频差非常小时，由一种附加电路发出调整脉冲，它可保证产生空气断路器合闸脉冲所需要的相位功能的基本原理参阅上

图。图中发电机频率fg和系统频率fs供给方框A所示的逻辑电路上，如果发电机频率比系统频率低时，方框A的1端出逻辑1，相反，假如发电机频率高于电

网频率，则2端输出逻辑1的信号，在方框B中形成与频差Δf=fg-fs相对应的脉冲频率，当频差电压达到一定电平时（可调），极值监视器C被触发，它的输出信号经过或门D去触发单稳器E，单稳E的输出信号再去控制与门G和H，于是对调速马达发出升高或降低的调整脉冲。极值监视器C的门槛值及单稳E的响应时间，决定了一次调整脉冲控制响应，当频差大时是带有连续的调整的工作方式，在将要接入范围（即频差小时），此调整命令变为非连续的调整脉冲，为使工作处于最佳状态，此调整脉冲的宽度可用调节电位器F的方法来调整。当频差非常小时，也就是当频差 Δf≈0时，方框K输出一个信号，它触发时钟单元L，使L输出脉冲，在经过或门D去触发单稳E。控制门G和H是受控制门M和N的允许条件控制。频率的自动匹配是为了自动并车，而并车后的自动操作必须使两者向电网供给功率，“空气断路器已接通”的反馈信号切断了这种频率匹配。

3.3.1.2合闸脉冲发送器

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功能说明参上图

A:检测自动操作的外部允许条件（即方式选择开关应在自动位置） B:发电机的电压大于85%额定电压 C:频差Δf=|fg-fs|

D:船舶汇流排电压及限值检测器

E:同时同步的禁止—这时，另一套发电机的空气断路器已接入汇流排，这是经过一个或门输入的信号

F:频差检测方框，当Δf≤0.5HZ时才能输出信号

G:将空气断路器动作时间考虑在内的超前时间形成逻辑单元 H:超前时间的调整 I、L、S、T：均为与门 M:由方框G进行动态触发的逻辑 K:延迟时间 N:或逻辑

P:单稳态触发器，作为空气断路器合闸命令的脉冲宽度形成 R、S：功率放大元.U:时钟

当船舶汇流排断电时，功能顺序如下：

假如外部允许条件[A]和发电机电压85%的条件[B]都满足时，延时方框K的输出端将具有1信号，它的持续时间将大于1.5秒，与门L由信号K和汇流排电压D信号组成，当与门条件满足时，与门L的输出组位与门M的一个输入条件，当方框F发出频差Δf小于0.5HZ的信号时，那么下一步当逼近于同步时，超出时间形成电路G去触发单稳P，使发出空气断路和闸信号。电位器H可根据发电机空气断路器合闸所需时间作适当调整。

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第4章 船舶发电机电压和无功功率的自动调整

4.1 自动电压调整器

船舶电站的负载是经常变化的，并直接影响船舶电站的电压的稳定和电气设备的正常使用与运转（如继电器，接触器动作不正常，电机停转，日光灯熄灭等），为此，必须在同步发电机系统中假装自动电压调整器（即自动励磁装置）使发电机电压在各种可能变化的负载情况下保证在允许的变化的范围内。

4.1.1采用自动电压调整器的原因

船舶电站的容量较小,电站负载的变化必将使发电机的端电压发生并导致整个电力系统运行的不稳定，所以维持船舶发电机端电压恒定（在允许的范围内变化）是非常重要的。自动电压调整器，能自动的调整发电机励磁，使发电机端电压保持在允许变化的范围内。

4.1.2对自动电压调整器的基本要求

1) 保证同步发电机端电压在允许的范围内不超过±2.5% 2) 要求保证强行励磁 3） 保证自励发电机的剩磁 4） 放大系数要合适

4.1.3自动电压调整器的作用

随着科学技术的发展，近代自动电压调整器的作用，已不仅是在电力系统正常工作条件下，维持发电机端电压于一定水平，保证电能质量和减轻运行人员劳动的问题，它还有着以下各方面的作用：

1) 提高电力系统同步发电机并联运行静态稳定性

2) 在事故情况下，实行强行励磁，以快速励磁方法提高发电机并联工作的

动态稳定性

3) 加速短路后电压恢复速度，提高电动机运行的稳定性和改善电动机自动

启动条件

4) 合理而稳定的分配发电机间无功功率，以保证发电机并联运行的经济性

和稳定性

5) 当并联运行中一 台发电机失磁时，可使其短时间内异步运行 6) 使并车操作易于进行速度加快

7) 提高在故障时具有时限的继电保护装置动作的正确性等

4.1.4自动调压器的基本原理

不论哪种调压器，按其调整的对象，从最基本的原理来说，最后都是通过调整发电机的励磁电流来调整其端电压。近代船舶同步发电机的自动调压器，按其被测量，其原理可以分为三大类：

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按发电机偏差ΔUf进行比例时调整的调压器

按ΔUf调压，如图（a）所示。被测量的是一个比例于发电机端电压Uf的信号。经调压器TYQ去调整励磁电流Ii和Uf。从调整原理上来说，其被测量和被调量都是Uf，构成一闭环调整系统，它的静态特性是比较好的。按发电机定子电流If和功率因数cosφ进行比例式调整的调压器

按If和cosφ调压，如图（b）表示。被测量是比例于发电机定子电流If和功率因数 cosφ的信号。经TYQ去调整Ii和Uf。由于被测量和被调整不同，故构成的是一个开环的调整系统。所以，从原理上讲，它的静态特性是比较差的。被测量If和cosφ的变化，是引起Uf变化的重要而直接的原因。因为由If和cosφ的变化而引起Uf变化及由If和cosφ的变化去进行调整Uf，几乎是同时发生的，所以从原理上讲，它的动态特性是比较好的。按If和cosφ调压，在原理上称为复式励磁方式。这种调压器称为不可控相复励调压器。

按If cosφ及ΔUf进行调整的调压器

按If cosφ和ΔUf调压，如图（c）所示。调压器同时引入If cosφ和ΔUf

调整信号。Ii即按If 和cosφ的偏差数，又按ΔUf进行调整。主要以TYQ进行动态调压，以电压校正器YJQ进行静态调压。显然，它具有以上两种方式的优点，在原理上可使静态和动态特性都比较好。这种调压器称为带电压校正器的相复励调压器，也叫做可控相复励调压器。

4.2 无功功率自动分配和调整

4.2.1无功功率的调整和分配

从同步发电机的电枢反映原理中知，同步发电机电压的变化，主要是由无功负荷的变化而引起的。因此，在发电机单机运行时，调整发电机励磁以调整电压，也就是调整无功功率，使之适应无功负荷的需要。

在同步发电机并联运行时，当系统发出的总的无功功率∑Qf和总的无功负

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荷∑Qz的平衡时：∑Qf = ∑Qz , 则系统电压保持恒定。当∑Qf < ∑Qz 时，则电压下降；当∑Qz >∑Qz 时，则电压上升。∑Qf 为各并联发电机发出无功功率之总和：∑Qf = Qf1 + Qf2 +„„。因此，在这种情况下，各台发电机将同时通过自动调整励磁，来调整无功功率。

现在我们来讨论两台并联运行发电机之间无功负荷的转移和分配。当系统总负荷不变时，在维持系统电压和频率不变的条件下，两台发电机并联运行的无功功率调整矢量图，如图所示。 设一号发电机为原运行发电机，运行在E01 、I1 的情况，带有功和无功负荷；二号发电机为被并入发电机，运行在E02 和I2 的情况，只带上了有功负荷。现在要把一号发电机上的无功负荷转移和平均分配到二号发电机上。

调整发电机间无功负荷的分配，是以调整其励磁来进行的。现在来看如何进行调整。无功负荷分配需在维持电网电压和频率不变，即总负荷和各台发电机的原动机的输入功率均不变的条件下进行的。发电机电磁功率的近似公式为：

式中：P----发电机发出有功功率； M---相数 E0---发电机电势 UW---电网电压 Xt---发电机同步电抗 θ---E0与UW夹角

由上式可看出，当P UW Xt不变时，E0sinθ也不必为常数，由图可见，即E0在纵轴上Y上的投影不变。因此，E’01和 E’02二矢量的末端必然落在AB直线上，而I’1和I’2二矢量的末端必然落在CD直线上。由图可见，这时为平均分配无功负荷，必须增加二号发电机的励磁，并同时减小一号发电机的励磁。由调整结果可见，在适当的调节两台发电机的励磁电流时，可使在电网电压和频率、电力系统总的有功和无功负荷以及各台发电机的有功负荷均不变的情况下，而只改变各发电机无功负荷的分配。

由以上分析得结论：当只需要转移和分配两台并联运行发电机见得无功负荷时，只要同时向相反方向调节发电机的励磁电流即可。

4.2.2 并联运行发电机间的无功功率自动分配的基本原理

众所周知，同步发电机间无功功率分配保持恒定关系，是同步发电机稳定并联运行工作的必要条件之一。因此，《钢质海船建造规范》规定：并联运行的交

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流发电机组，当负载在总额定功率的20%-100%范围内变化时，应能稳定运行，其功率与按发电机额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额定无功功率的正负10%。并联运行发电机间无功功率分配的关系，主要是电压调整特性曲线所决定，也就是说，同步发电机间无功功率的自动分配，实际是通过自动电压调整器自动调整励磁电流，以调整发电机电压的办法来实现的。因此，自动电压调整器不仅担负着自动调整电压的任务，同时还担负着自动调整分配无功功率的任务。

下图所示为同步发电机的电压调整特性曲线。用特性曲线来表示调整的关系，被调量为发电机电压Uf ，而影响Uf变化的因素则是无功负荷IQ。图中图线1称为无差调压特性曲线，它说明当调整系统处于稳定平衡状态时，被测量Uf等于一个恒定的数值；曲线2称为有差调压特性曲线，它说明当调整系统处于稳定平衡状态时，被测量Uf是随IQ变化而变化的。被调量Uf随IQ变化的程度叫做电压调差系数Kc,它是由曲线的倾斜度来表示的：图

式中: Uf0——发电机空载电压相对值

UfeQ——在额定无功负荷时发电机电压相对值 Uf=Uf0—ΔUf=Uf0-(IQ*ΔUe) /IfeQ (2) 将（2）代入（1）得

Uf=Uf0（1+KcIQ/IfeQ）

上式中，调整系数Kc和发电机额定无功负荷IfeQ是不变的，所以，此式把发电机的无功负荷IQ和发电机的电压Uf联系了起来。

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4.3 无功负荷自动分配装置

要使并联运行的发电机间无功负荷分配自动的维持一定的关系，例如始终平均分配，必须使两台发电机的电压调整特性曲线为有差调压特性曲线、且倾斜度一致。下面讨论采用什么措施来实现这一要求。 1. 均压线

我们知道，不可控相复励恒压装置在低功率因数下运行时欠补偿，所以它具有有差调压特性。但是，当两台发电机并联运行时，其调压特性曲线的斜率并不见得是一致的。而为了保证其调压特性曲线斜率的一致，可采用联接均压线的方法来解决。均压线可联接在励磁硅整流器的直流侧或交流侧，如下图所示。 1) 直流均压线

对相同容量的发电机的并联运行，可采用直流均压线，来使各发电机的励磁电流在任何时候都相等，以保证各发电机的无功负荷在任何时候都平均分配，如1图所示。当两台发电机的励磁电流I不同时，均压线上将出现平衡电流，使两台发电机的励磁电流保持相等。 2) 交流均压线

对不同容量的发电机的并联运行，可采用交流均压线，如图2所示。其作用原理与直流均压线连结基本相同。由图可见，将两台发电机调压装置的移相电抗器通过均压馅饼脸。当两台发电机出现电压差时，通过均压现实发电机输出电压均衡，以保持无功负荷分配均衡。交流均压线对无功负荷分配较好，均压电流小，但并车时冲击电流较大。图

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第5章 船舶电力系统频率及有功功率自动调整 5.1概述

发电机输出的有功功率是由原动机的机械功率转化来的，交流发电机要求原动机有几乎不变的转速，以保证频率恒定。

改变并联运行同步发电机有功功率的分配，是通过改变各台发电机原动机油门的大小（以下均以柴油发电机组为例来叙述），以改变单位时间内进入气缸的燃油量来实现的。由于柴油发电机喷油量的大小，关系到柴油机在一定转速下的输出功率，也关系到在一定负荷下转速的高低，因而也就关系到电力系统频率的变化。所以，并联发电机组间有功功率的分配与电力系统的频率相关联。

5.2电力系统频率变化的原因

发电机电压的频率和原动机的转率n的关系为f=pn/60，其中p为发电机的极对数。发电机运行时，转矩平衡方程式可表示如下： Mg=MF+ΔM+Jdn/dt

式中：Mg——原动机的驱动力矩 MF——发电机负荷的阻力矩 ΔM——机械和电器损耗 J——机组的转动惯量 功率和转矩的关系为 P*=M*N*

当转速n的偏差甚小时，力矩的标么值M*可以足够准确的用相应的功率标么值P*来表示，即

式中：Tc——机组惯性时间常数

机械功率Pg，决定于柴油机的喷油量，当此功率与发电机的负载功率和机电损耗平衡时，dn/dt=0，即转速（频率）是恒定的。当功率平衡被破坏时，如：突然增加（或卸掉）某些负荷，即PF增加（或减小）时，若油门尚未变化，即Pg未变，这就要导致频率下降（或升高），即出现dn/dt<0（dn/dt>0）。若频率变化时，不相应增加（或减少）原动机的喷油量，则频率的变化将达到使电力系统不能正常运行的程度。

和电压一样，频率也是电能质量的重要指标之一。原动机组总是设计在额定转速是具有最高的效率，转速（频率）对额定值的偏差若太大，则对发电机和用电部门都会带来不良影响。

5.3 并联运行机组间有功功率的转移和分配

假设电力网上已有第一台发电机带负载P运行，频率为Fe，第二台发电机

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组经准同步并入后，还只有处于空载状态。现在需要将有功负载转移一半给二号机。这个任务，调速器不能自动完成，若无“自动负荷分配”装置就必须手动操作。设电压和无功分配已由调压器保障了，这里只讨论如何实现有功功率的转移和保持频率不变。

在上述情况下，可以加大二号机的油门，同时减小一号机油门。当加大二号机油门时，其输出功率加大，转子就有加速的趋势，但又不能脱离同步，因此只能使其功率角θ2由零增加，相当于它的“弹性连接”开始拉紧，二号机开始承担有功负荷。因为船电力系统容量较小，当儿号发电机油门加大，一号发电机油门未变时，两台机组的总机械功率大于在这一频率下电网总负载所吸收的共率，这就使得两机的转速同时增加，（保持同步）。频率将略有升高，电网的总负载所吸收的功率也略有增加，直到机—电功率达到平衡时，系统就稳定在略高于fe的频率下运行。为了保持fe，再适当的减小第一台机组的油门，该机的转子就会有减速的趋势。同样，它也不能脱离同步单独减速，而只能使得其功率角θ1减小，相当于“弹性连接”松了一些，一号机输出功率也就减少了一些，系统的总机械功率也减少，形成了功率供不应求，由负荷平衡效应可知，频率就会下降，直到输出功率与负荷吸收的功率又达到平衡时，频率又会稳定下来。到此θ1减小了，θ2增加了，这就实现了功率转移。所以，适当的增加一机的油门，同时相应的减小另一机的油门，就可以实现在维持系统的频率不变的情况下转移有功功率。因此，有功功率的分配与转移和电网的频率直接相关。

上述功率转移的操作，也可以在坐标平面上，用移动调速特性的分析方法来加以说明，参看图（1）。

开始时，一号机运行与特性10的A点，对应于fe和P1=P；新并入的二号机空载运行于特性20的B点，对应的fe和P2=0。

手动转移：增大二号发电机的油门，使特性20向上平移到特性曲线2；减小一号发电机的油门，使特性10向下平移到特性曲线1，且与特性曲线2交于C点。两特性曲线1和2的交点C说明两台机组的频率均为fe,而各自分担的功率均为P/2。以后就由调速器自动稳定功率分配，并调节电网频率。

采用带有有差调速特性的机组并联，并借此类实现功率分配和稳定电网频率是最简单的调频方法，称为“有差调节法”。现已两台具有有差调速特性的发电机组冰凉运行的系统为例，说明“有差调节法”的工作方式，参看图（2）

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设特性曲线1和2分别表示两台发电机组的调速特性，其调差系数分别为KC1和KC2。开始时，系统运行于A点，即P1=P2=Pfz/2,f=fe,当系统负荷增加ΔP时，电网的频率将下降，各机组的调节过程将沿各自的调速特性运行。当频率下降到f1时，若各机组发出的功率总和增加到于电力系统的负载在这一频率f1下，吸收的功率相等时，则达到了平衡。这时，一号发电机工作于A1点，二号发电机工作于A2点，两极各自承担的功率将分别为P1和P2,由式

的关系可知：

一号发电机组的功率增量为ΔP1=-Δf/kc1 （1） 二号发电机组的功率增量为ΔP2=-Δf/kc2 （2） 式中：Δf-电网频率变化量 根据功率平衡关系有：

(3) 各机组的功率增量可将式(3)代入式(1)和(2)得到:

(4)

(5)

由此可见，在有差调节法中，当系统负荷发生变化ΔP时，将引起系统频率的变化，Δf由式（3）决定的；当各机组的KC值不同时，功率分配也会变化，

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这由式（4）和（5）决定，各机组功率的变化量与ΔP成正比，与各自的调差系数成反比。

通常，船舶电站采用同容量，同型号的机组并联供电，所以要使各机组能自动平均承担系统的负荷，则应使各机组的速度调差系数KC1相等，即

(6)

此时，各调速特性可以重合，如同一台机组一样。当满足（6）式条件时， 将有 ΔP1=ΔP2=„„=ΔPn=ΔP/n 即能均分系统的负荷变化量。

实际上并联运行的各机组，当调速器的调差系数不可调时，要满足各个调差系数Kc一致是难以实现的。在选用调速器时，应尽可能使Kc值互相接近，而不应追求较小的调差系数，以利于并联运行的稳定性。

综上所述，当采用有差调速特性的机组并联运行时，各级足可以由确定的功率分配，频率也可以稳定在一定范围内。但是，当系统总负荷变化时，由于调差系数的分散性和燃油控制系统的不一致性，功率分配一般是不均匀的。在稳态时，功率分配的实际值与按平均分配原则所应有的功率值之差，称为功率分配的静态误差;电网的实际频率与额定频率之差，称为频率的静态误差。若调速器选配恰当，则在调速器的自动调节下。可以获得较满意的功率分配，频差也会太大。这对于运行管理工作显然有力。否则，要保证功率均匀，频率恒定，必须经常进行手动调节，或者依赖“自动调频调载”装置来自动调整。

5.4 频率和有功率自动调节的方法

5.4.1 有差调整法

这种调整方法因简便易行，所以在船上得到惯犯的应用，但这种方法的缺点也是明显的；由于调速器具有失灵区，因此即使两台具有相同调速特性的发电机组并联运行，功率分配也是不可能做到完全均匀的，同时，承担的功率变化大小（ΔP）是与调差系数大小有关。在相同失灵区内，Kc越大ΔP越小；Kc越小，ΔP越大，这就出现了频率稳定与均分功率的矛盾。从频率稳定的角度来看，要求Kc小一些好，但由于失灵区的存在就会使功率分配误差增大；而从功率分配角度来看，要求Kc越大越好，但此时若电网夫在波动时，频率的波动也大。另外这种方法因为不是具有自动进行二次调整的功能，因此在并车后的转移负载工作还需人工手动实行二次调整来完成。

5.4.2 虚有差调整法

它是在参与并联的每一台发电机上都装设按频差和功差总和信号进行二次调整的自动控制系统。在其控制下，经常的保持电网频率为额定值，电网的负载则

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是按给定比例进行自动分配。这种方法还可进行并车后负载的自动转移及解列时负载的自动转移。虽然采用这种方法时，每台发电机远动机所装置的调速器仍为有差特性，并且调差系数也并不相等，仍可以实现无差的调整结果。故目前船上应用的自动调频调在装置大多采用此种虚有差调整法。

5.4.3 主调发电机法

采用主调发电机法大为简化了自动调频调载装置，尤其是将具有无差特性的发电机组做主调机时更突出其优点。但采用这种方法将使主调发电机和机载机的功率因数出现差异，且随负载变化而变化。另外，当负载变化较大时，调整过程较慢。（因只有主调机在调整）

5.4.4 积差调整法

虚有差法按频差与功差的综合信号实现调频可能会使调整器工作过于频繁，因此人们设想按频差对时间进行的积分。 即

来进行调频的方法称为积差法同时引入与各机组实际功率成正比的功率信号进行比较来校正负荷分配，调整完毕时，总是保持恒频和按比例分配负荷。

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第6章 微机控制电站的主要控制原理和框图

6.1 电压自动控制（AVC）

母线（汇流排）电压变化，由测量变换器测出，并变换成标准电压，经A1变换成数字量输入计算机，计算机进行算术逻辑运算后，由DO将数字量变为模拟量输出，控制伺服马达CM驱动VAD，实现对发电机的电压调整。整个调整过程按ROM中已存入的AVC控制程序控制，伺服马达CM的调节脉冲宽度选为0.25s 0.6s 1.5s三种，根据电压差大小自动选择脉冲宽度，使调节过程既快又不至于产生超调现象。

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6.2 发电机无功功率自动控制（ARPC）

自动控制分两种情况，并联运行机组间无功功率分配解列前或并车合闸后无功功率的自动转移。 当并联机组无功功率不平衡度超过设定值时，对于承担无功小的发电机，微机发出控制信号，控制伺服马达CM，把VAD电位器向增加无功的方向旋转，同时使承担无功大的发电机的励磁减小，从而使两机无功功率分配处于平衡。 与调压一样，伺服马达的脉冲宽度仍选择三档，它根据无功偏差的大小自动选择，使调节过程快而不超调。这一控制系统的控制精度可调到额定值的正负5%以内。

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6.3 频率自动控制（AFC）

各台发电机的原动机都有调速器，起一次调节作用，使用微机控制调速马达对调速器进行二次调节则代替了调频装的作用。

当母线频率低于设定频率时，微机控制调速马达GM，使调速特性向上平移，加大油门，提高了转速，反之，当母线频率低于设定值时，GM反转转速下降。编写程序时按下面要求进行。 控制范围 额定频率的正负1.5%

控制精度 静态精度达正负0.5%额定频率以内,瞬时精度由原动机调速器特性决定。调速马达GM的脉冲宽度有三档0.43s 0.93s 1.9s。可根据频率大小自动选择。

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6.4发电机有功功率控制（APC）

在发电机组并联运行时，可以使各种机组间有功功率分配大体平衡，同时，在并车合闸后和机组将要解列时还承担有功功率转移的任务。 当并联运行机组间有功功率的不平衡超过设定值时，微机立即发出控制信号，令负载重的机组的调速马达GM向减小原动机油门方向旋转，同时令负载轻的机组的调速马达向增大原动机油门方向旋转，结果把前者负载向后者转移调节一直运行到两机组间有功夫在分配平衡为止。

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6.5 自动准同步并车控制（ASYC）

将母线和待并发电机的频率电压调整在允许范围内，然后预测和计算待并发电机与母线间电压相位一致的瞬间，最后考虑发电机主开关合闸的动作时间，把待并发电机主开关合上母线。

在并车过程中，如果有故障出现，程序应进入故障计时处理。如果母线电压正常，必然是待并发电机故障，应立即停止待并发电机。如果母线故障，则先切除次要负载，若仍不能排除，则母线断电。有时还会出现频差小而相位较大，则可能会长时间难以满足合闸条件，这时有小频差扰动程序，另外还有计算合闸时间等这些都需要对应的子程序控制。

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结论

通过做以上的论文，我翻阅了大量的关于本题目的资料，从中学到了很多。在一些从前不知道的方面有了一定的认识，在一些了解的方面有了更清楚的认识。在以后的学习道路中，我还要更深刻的学习和研究。使它们应用到实际中去，是学到的东西学有所用。

船舶电站自动化是一个由多方面的知识构成的系统，通过学习这方面的知识，我认识到发电机组在船舶重的重要性，而自动化控制又是其中的核心。所以船舶电站及其自动化，在船舶中有着极其重要的作用

船舶发电机组及电站的自动化控制，这个课题涉及的范围比较大。所以分为六章在各方面加以阐述。由于个人的水平有限，在各个阐述中叙述的不太详细，请予以谅解。

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致谢

本文在撰写过程中，得到了潘克文老师的悉心指导，和许燕梅老师的大力帮助，以及盛广宽、郑永飞等同学的大力支持。潘老师不辞辛苦在炎热夏季给予本人指导，提出许多指导性的建议，为本文的撰写，指明了方向和框架；许老师在百忙之中，为本人的论文提出了宝贵的意见和热情帮助；几位同学也提出了很好的建议。在此，本人向这些为本文撰写提供帮助的所有老实际同学致以衷心的谢意。

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参考文献

[1]刘宗德 陈定先《船舶电站及自动化装置》科学技术文献出版社，1992 [2]葛善文《机舱自动化与微机及其管理》人民交通出版社，1993

[3]刘宗德 朱正鹏 黄伦坤《船舶电站及其自动化装置》人民交通出版社，1987 [4]路祥润 刘凤梧《船舶电器实用指南 》大连海运学院出版社，1991 [5]叶成民 张经国《船舶电站及其自动化》上海海运学院出版社，1995 [6]郑凤阁《轮机自动化》大连海运学院出版社，1993 [7] SCRMannal. 美国GE公司

[8] Tyristor Device Data.Motorola Inc.19

[9] Optoelectronics Device Data.Motorola Inc.19

[10]Microconfroller Handbook. Intel Inc,1986

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英文原文

1.1Cables

-Names materials commonly used for the following parts of cables - Conductors - Insulation - Sheathing

-describes the reaction of electric cables to a fire

-fits cables through glands into a terminal box, earthing the amouring as appropriate

-solders and crimps terminal sockets to conductors

-explains why cable sockets need to be securely attached and locked on to the terminal

-measures resistance of cables

-explains the limitation of temporary repairs to insulation -carries out temporary repairs to insulation

1.2 alternating current

-develops the expression e=Blv to produce e=Emax sinθ,where e is the instantaneous voltage, Emax is the maximum voltage and θ is the displaced angle

-projects the vertical components of a rotating vector to draw one complete cycle of a sine wave

-states that the rotating vector is called a phasor

-using a triangle produced from the above objective, confirms that θ=sinθ

-superimposes degrees and radians on the sine wave drawn in the above objective

-uses the correct symbols and conventions for. -rotation

-angular velocity -periodic time -frequency -peak value -amplitude

-deduces the expression e=Emaxsin2Πft

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-calculates instantaneous voltages, given the unknown quantities -explains what is meant by phase difference between voltage and current values

-sketches two sine waves of the same frequency but having different amplitudes and a phase difference, indicating the phase difference -explains why root mean square(r.m.s.) values are used

-given a series of values of instantaneous voltage or current for a half cycle, calculates r.m.s. value

-states that the r.m.s. value for a sine wave is 0.707 of the peak value

1.3 alternators

-states that the a.c. voltages normally given are toot mean square values and that all equipment is rated in these terms

-states that peak values are 根号2 times larger than r.m.s. values -states that, for a given generator:

-frequency is dictated by the speed of ratation

-e.m.f. is controlled by the size of the magnetic flux(excitation) -describes in simple terms an a.c. generator with three-phase windings, stating the phase difference

-sketches a schematic arrangement of a three-phase altermator with star connection

-in the terminal box of a stator field winding. Identifies the outlets of the three phases and the common neutral connection

-sketches part section of a salient pole generator, showing the field windings and the armature conductors

-explains how excitation of the rotor is produced and supplied -describes how generator is cooled

-lists the parts of a generator fitted with temperature alarms -explains why heaters are fitted to a generator

-explains the function of an automatic voltage regulator

-sketches a block diagram of an automatic voltage regulator, naming the main components and explaining the purpose of the hand trimmer -explains such sources of supply can be run in parallel and those which cannot

-performs or describes the synchronizing sequence to bring a generator

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into service in parallel with a running generator, using both a synchroscope and lamps

-adjusts,or describes how to adjust, the load sharing of two generators running in parallel

-either performs the procedure, or describes how,to reduce the load on a generator and takes it out of service

-states that load sharing can be automatically controlled

-states that the construction and operation of an emergency generator is similar to that of a main generator

-states the usual voltage, frequency and number of phases of an emergency generator

-states that the emergency generator feeds its own switchboard and that both are usually installed in the same compartment above the waterline -describes the connections between the emergency and main switchboards and the necessary safeguards

-describes the situation where the emergency generator would be started up automatically and the methods of starting

-describes the regular “on load” running and the occasional“on load” running of the emergency generator

-performs routine maintenance and testing of an altermator

1.4 D.C. Generators

-sketches, in diagrammatic form, the basic circuit for a.d.c. generator -on a given drawing or an actual generator, identifies the field pokes, yoke, shoe, field windings and interpoles

-describes the differences in appearance of shunt coils and series coils -on a given drawing or an actual generator, identifies the windings, commutator, commutator insulation, laminations, clamping arrangement, ventilation holes, coil-retaining arrangements, brushes, tails, brush loading arrangement and bearings

- names the two types of winding used on armatures

1.5 Maintenance of Generators and Circuit Breakers

-states the safety and isolation precautions necessary before commencing work

-lists the part to be inspected, their common faults and the necessary remedial action

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-checks and adjusts pressures on carbon brushes -replaces and beds in new carbon brushes

-tests and records values of insulation resistance

-describes or carries out a maintenance routine on main circuit breakers -describes briefly the principle of the various types of closing mechanism of circuit breakers

-describes the care to be taken when handling circuit breakers -lists the ways in which a circuit breaker can be tripped -explains the purpose of interlocks fitted to circuit breakers -detects and correct faults implanted in circuit breakers

1.6 A.C. Motors

-states the normal supply for three-phase induction motors

-names the types of motor commonly used on board ship, giving their applications

-given the actual components from a three-phase induction motor, identifies: -rotor -bearings -fan -starter -field windings -rotor cage

-method of lubrication -terminals

-explains the differences between the following motor enclosure, describing how cooling is achieved in each case: -drip-proof -totally enclosed -deck watertight -flameproof

-sketches a graph showing the relationship between speed and load and between current and load, from no load to full load

-give a motor name plate, explains the meaning of all of the information displayed

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-explains in simple terms how the driving torque is produced in an induction motor

-explain why slip is essential

-describes the variation of current when direct starting an induction motor and its effect on the motor windings and on other electrical equipment

-states which motors might have a means of reduced-voltage starting -sketches a schematic arrangement of a direct on-line starter, naming the main parts and explaining their function

-explains the reason for starting up a motor with its stator windings star-connected

-given a labeled circuit diagram for an automatic star-delta starter, describes the starting sequence

-explains the results if a motor is allowed to continue running in its starting(star-connected) stage

-states that starting is sometimes accomplished by using an autotransformer

-describes the principle of an autotransformer starter

-explains the basic reason for the provision of motor protection -explains the principles of the most common over current relays -explains the difference between the largest possible overload current and a fault current

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英文翻译

1.1 电缆

－一般用于下列电缆部件的材料名称 导体 绝缘体 外套

－介绍电缆的燃烧反应

－将电缆通过密封管导入接线盒中，并正确接地 －联结导线和终端插座

－说明电缆接线座必须安全的连接并锁定到终端上的原因 －测量电缆的电阻

－说明对绝缘体进行临时修理的局限性 －实现对绝缘体的临时修理

1.2 交流电

－展开表达式e=Blv得e=Emax sinθ，式中e为瞬时电压，Emax为电压最大值，θ为转角

－作出一个旋转矢量的垂直部分的投影图以绘出一列正弦波的一个完整的周期 －指出这个旋转矢量成为相图

－由以上步骤得出的三角形证明θ=sinθ －在上述步骤中的正弦波上叠加角度和弧度 －用正确的符号和习惯表示：

－旋转 －角速度 －周期 －频率 －峰值 －振幅

－推出表达式e=Emaxsin2Πft －在给出未知量的条件下计算瞬时电压

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－说明电压值与电流值相位差的意义

－绘出两列频率相同但振幅不同并相位差一定的正弦波，指出这个相位差 －说明使用均方根的原因

－给出一连串的电压值或者半个周期的电流值，计算均方根值 －指出一列正弦波的均方根峰值是0.707

1.3 交流发电机

－指出通常给出的交流电压就是均方根值并且所有设备的值都介于这两个值之间

－指出峰值是均方根值的√2倍 －指出，对于某一特定发电机

－频率是由转速决定的

－电动势.是由磁通量（激励）的大小决定的

－简要介绍了具有三相线圈的交流发电机并指出相位差 －画出一个星型连接的三相交流发电机的示意性排列图

－在定子励磁绕组的接线盒中，识别三相的输出以及共通的中性连接 －绘出一个电磁发电机的局部截面，以展示励磁绕组及转子导体 －说明转子的励磁作用是如何产生并提供给发电机的 －介绍发电机的冷却过程

－列举安装有过热报警器的发电机的各个零件 －说明发电机安装加热器的原因 －介绍自动电压稳压器的功能

－画出一个自动电压稳压器的结构图，命名各主要部件并说明手动调节器的用途 －说明那些能够并联运行的来源以及不能的情况

－描述或演示用同步检定器和照明灯使一台发电机与另一台运行中的发电机并联工作的同步顺序

－调整，或介绍如何调整两台并联运行中的发电机的负载分配 －介绍如何减小一台发电机的负载以及使其停止工作或演示这一过程 －指出可以自动控制负载分配

－指出应急发电机的建造及操作与主发电机是相似的 －指出应急发电机通常的电压、频率和相数

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－指出应急发电机具有它自己的配电盘并且它们都被安装在水线以上的同一个隔间内

－介绍应急配电盘和主配电盘之间的连接以及必需的安全装置 －介绍应急发电机被自动启动的情况以及启动方法

－介绍应急发电机的常规“负载”运行以及偶然“负载”运行 －执行交流发电机的日常维修和测试

1.4直流发电机

－用图表形式绘出直流发电机的基本线路

－在特定的实际发电机或设计图纸上，识别场磁极、束、箍、磁力绕组和极间极 －介绍并联线圈和串联线圈在外观上的不同

－在特定的实际发电机或设计图纸上，识别线圈、换相器、换相器绝缘、迭片结构、夹紧装置、通风孔、保持线圈排列、刷子、末端、刷子装载顺序和轴承 －命名用于电枢上的线圈的两种类型

1.5 发电机和断路开关的保养

－指出开始工作前必需的安全和绝缘预防措施

－列举需要检查的零部件以及它们通常发生的故障和必要的矫正措施 －检查并调整炭刷上的压力 －替换并安装新的炭刷 －测试并记录绝缘电阻值

－介绍或执行干线用断路器的定期维护

－简要介绍断路开关的不同类型的关闭机制的原理 －介绍操作断路开关时需要注意的问题 －列举启动断路开关的途径

－说明将联动装置安装在断路开关上的目的 －检查并修理断路开关的故障

1.6交流马达

－陈述为三相感应电动机的正常供电

－指出在船上常用的电动机种类，并给出它们的应用 －给出三相交流感应电动机的实际部件识别： －转子 －轴承

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－风扇 －启动器 －励磁线圈 －转子笼 －润滑方式 －接线端

－说明下面所包括的电动机的不同点，描述完成二种的冷却 －防水式 －全封闭式 －甲板水密式 －防火式

－画出简图用以展示转速与负载和电流与负载间从空载到满负荷间的关系 －给电动机盘在命名，说明所有列出的信息的意义 －以简略的方式说明感应电动机驱动转速的产生 －说明为什么滑失基本存在的

－描述当直接启动感应电动机时，其电流的变化和它对电动机绕组和其它电器设备的影响

－描述哪种电动机应有减压起动

－划出直接启动装置的示意图，说出主要部件名称和功能 －说明运用星型连接启动电动机的原因

－用简短性语句说明自动星角启动电路图，描述器启动程序 －描述电动机如在启动状态长期运行的结果 －陈述有时用自动变压器的启动 －描述自动变压器启动器的原理 －说明提供电动机保护装置的基本原因 －说明最常见的过电流延时器的原理 －说明最大可能过载电流与故障电流的不同点

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