浅谈船舶交流电网绝缘监测及故障定位系统开发

时间：2023-04-25

杨翠

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：针对传统船舶电网绝缘监测装置可靠性不足、受泄漏电容的影响较大、测量范围较窄、测量准确度不高等问题，以船舶IT交流供配电网络为研究对象，建立一种能够实时监测整个电网系统对地绝缘值与泄漏电容值，实现实时故障定位的系统，并结合Hausdoff距离算法进行容错计算。结果表明：该系统可实时监测船舶电网的绝缘状态，并实现故障线路的准确定位，为操作人员保养设备和抢修设备提供及时、准确的判断信息，能够做到尽除故障，恢复供电，保机电设备随时处于备航状态。

关键词：绝缘检测；故障定位；信号注入法；交流电网

引言

随着船舶工业的不断发展，智能船舶、智能机舱等理念不断在船舶领域应用，同时也对现代船舶电气系统提出更高的要求。由于船舶常在高盐高湿环境下工作，船舶电力系统绝缘层故障发生率较高，因此为了船舶的安全运行，研究一种能够实时监测船舶电网绝缘状态并及时进行故障定位的系统十分必要。

陈姗姗研究了基于DSP的在线监测系统装置；周方俊等提出了中点接地直流供电网的高压直流电网绝缘三电压法的2种改进方法，并用PS／EMTDC软件对结果进行了；许明华提出了船舶三相三线绝缘监控系统的自动查找电网绝缘故障的方法；提出了DSP＋ARM的硬件设计方案。

以上方法虽在某种程度上解决了绝缘监测系统的问题，但仍存在受泄漏电容的影响较大、测量范围较窄和故障定位不易查找等缺点。为此，本文设计一种绝缘监测装置，向船舶电网电缆导体上注入某一特定频率的交流电压，利用软硬件滤波算法等技术测量出等效接相应频率响应电流，计算出电网绝缘等效阻抗即系统的等效绝缘电阻和系统对地泄漏电容等，并通过安装在不同回路的环形互感器检测获取与绝缘监测装置注入信号成正比的信号，通过综合分析比较可实现对故障回路的快速自动定位

1交流电网绝缘检测及故障定位系统组成

在传统船舶电力系统中，普遍使用中性点不接地方式来减小电力系统接地短路时的过载电流，使系统三相电力保持平衡，从而保证系统的安全，并保持系统供电的稳定性与持续性。但是，一旦出现了电力系统绝缘层短路故障，定位只能通过人工对系统负载电缆进行排除，这样大大增加了短路排除时间，又有很大的安全隐患。同时，随着船舶体积增大，电力系统供电容量也*扩大，电路越加复杂，就更加增加了排查故障的时间，因此中性点不接地已经越来越不能满足现代船舶的安全要求。

现代常用的船舶绝缘监测技术主要有4种：直流叠加绝缘监测法、S注测法、双频信号监测法和零序电流监测法。本文对注入信号智能监测船舶电网系统绝缘状态和基于截取信号的船舶电网系统智能故障定位方法进行研究。

图1为船舶电网系统智能绝缘监测及故障定位系统，包括单片机控制器、LCD液晶显示单元、采集单元、信号注入单元、通讯单元、报警单元、按键单元、电源单元。各单元均与单片机控制器相连接，由单片机控制信号注入单元向被监测电网系统注入低频信号，经过单元进行采集处理分析，再通过通讯单元进行传输，由采集单元利用高精度漏电流互感器与采集电路进行信号采集与变换，同时进行放大及滤波算法处理分析，从而判断出被监测电网系统各支路对地绝缘状态，由报警指示单元进行报警指示。

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