淺談船舶交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

時(shí)間：2023-04-25作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：51

楊翠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801




 

       摘要：針對(duì)傳統(tǒng)船舶電網(wǎng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置可靠性不足、受泄漏電容的影響較大、測(cè)量范圍較窄、測(cè)量準(zhǔn)確度不高等問(wèn)題，以船舶IT交流供配電網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，建立一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)地絕緣值與泄漏電容值，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障定位的系統(tǒng)，并結(jié)合Hausdoff距離算法進(jìn)行容錯(cuò)計(jì)算。結(jié)果表明：該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶電網(wǎng)的絕緣狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)故障線路的準(zhǔn)確定位，為操作人員保養(yǎng)設(shè)備和搶修設(shè)備提供及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷信息，能夠做到盡除故障，恢復(fù)供電，保機(jī)電設(shè)備隨時(shí)處于備航狀態(tài)。

       關(guān)鍵詞：絕緣檢測(cè)；故障定位；信號(hào)注入法；交流電網(wǎng)

引言

隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，智能船舶、智能機(jī)艙等理念不斷在船舶領(lǐng)域應(yīng)用，同時(shí)也對(duì)現(xiàn)代船舶電氣系統(tǒng)提出較高的要求。由于船舶常在高鹽高濕環(huán)境下工作，船舶電力系統(tǒng)絕緣層故障發(fā)生率較高，因此為了船舶的安全運(yùn)行，研究一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)船舶電網(wǎng)絕緣狀態(tài)并及時(shí)進(jìn)行故障定位的系統(tǒng)十分必要。

陳姍姍研究了基于DSP的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置；周方俊等提出了中點(diǎn)接地直流供電網(wǎng)的高壓直流電網(wǎng)絕緣三電壓法的2種改進(jìn)方法，并用PS／EMTDC軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行了；許明華提出了船舶三相三線絕緣監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)查找電網(wǎng)絕緣故障的方法；提出了DSP＋ARM的硬件設(shè)計(jì)方案。

以上方法雖在某種程度上解決了絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的問(wèn)題，但仍存在受泄漏電容的影響較大、測(cè)量范圍較窄和故障定位不易查找等缺點(diǎn)。為此，本文設(shè)計(jì)一種絕緣監(jiān)測(cè)裝置，向船舶電網(wǎng)電纜導(dǎo)體上注入某一特定頻率的交流電壓，利用軟硬件濾波算法等技術(shù)測(cè)量出等效接相應(yīng)頻率響應(yīng)電流，計(jì)算出電網(wǎng)絕緣等效阻抗即系統(tǒng)的等效絕緣電阻和系統(tǒng)對(duì)地泄漏電容等，并通過(guò)安裝在不同回路的環(huán)形互感器檢測(cè)獲取與絕緣監(jiān)測(cè)裝置注入信號(hào)成正比的信號(hào)，通過(guò)綜合分析比較可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障回路的快速自動(dòng)定位

1交流電網(wǎng)絕緣檢測(cè)及故障定位系統(tǒng)組成

在傳統(tǒng)船舶電力系統(tǒng)中，普遍使用中性點(diǎn)不接地方式來(lái)減小電力系統(tǒng)接地短路時(shí)的過(guò)載電流，使系統(tǒng)三相電力保持平衡，從而保證系統(tǒng)的安全，并保持系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性與持續(xù)性。但是，一旦出現(xiàn)了電力系統(tǒng)絕緣層短路故障，定位只能通過(guò)人工對(duì)系統(tǒng)負(fù)載電纜進(jìn)行排除，這樣大大增加了短路排除時(shí)間，又有很大的安全隱患。同時(shí)，隨著船舶體積增大，電力系統(tǒng)供電容量也*擴(kuò)大，電路越加復(fù)雜，就較加增加了排查故障的時(shí)間，因此中性點(diǎn)不接地已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代船舶的安全要求。

現(xiàn)代常用的船舶絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有4種：直流疊加絕緣監(jiān)測(cè)法、S注測(cè)法、雙頻信號(hào)監(jiān)測(cè)法和零序電流監(jiān)測(cè)法。本文對(duì)注入信號(hào)智能監(jiān)測(cè)船舶電網(wǎng)系統(tǒng)絕緣狀態(tài)和基于截取信號(hào)的船舶電網(wǎng)系統(tǒng)智能故障定位方法進(jìn)行研究。

圖1為船舶電網(wǎng)系統(tǒng)智能絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)，包括單片機(jī)控制器、LCD液晶顯示單元、采集單元、信號(hào)注入單元、通訊單元、報(bào)警單元、按鍵單元、電源單元。各單元均與單片機(jī)控制器相連接，由單片機(jī)控制信號(hào)注入單元向被監(jiān)測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)注入低頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)單元進(jìn)行采集處理分析，再通過(guò)通訊單元進(jìn)行傳輸，由采集單元利用高精度漏電流互感器與采集電路進(jìn)行信號(hào)采集與變換，同時(shí)進(jìn)行放大及濾波算法處理分析，從而判斷出被監(jiān)測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)各支路對(duì)地絕緣狀態(tài)，由報(bào)警指示單元進(jìn)行報(bào)警指示。


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