CN108011369B - 一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，至少两路并联设置的三相线路，所述三相线路的中性点上设置有第一电信号采集单元，两路三相线路的输入端并联线上设置有第二电信号采集单元，两路所述三相线路的输出端并联线上设置有第三电信号采集单元；若干故障采集单元；故障检测装置，其包括若干绝缘设置的电接触端，所述电接触端内侧空间至少设置有一角位移球栅尺，所述角位移球栅尺两端分别转动设置有一选择检测单元，所述选择检测单元限制转动在所述角位移球栅尺上，每个选择检测单元底部设置有一转动套设在所述角位移球栅尺上的读数头；故障分析单元以及定位分析单元，本发明解决了岸电系统无法快速判断和定位故障的技术问题。

Description

一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统

技术领域

本发明涉及一种船舶岸电系统，更具体地说，本发明涉及一种具有故障诊断和报警功 能的船舶岸电系统。

背景技术

采用陆地电源对靠港船舶供电的方式称为“岸电技术”，船舶泊靠码头时，停止所有 的船舶柴油机电站运转，将船舶用电改由岸电电源提供，以达到降低港区污染废气的排放 量。2006年，欧盟提出并通过了在欧盟范围内各个海港码头停泊船舶要使用岸电供电的法案2006/339/EC，建议成员国提出对使用岸电的优惠政策，并一起制订岸电电源国际标准，相互之间应就海港岸电供电交流经验，大力推广使用岸电。

为了加强港口行业节能减排，全国海港码头中一半以上超万吨级泊位要提供岸电，推 广靠港船舶使用岸电是各大港口节能减排重点工作之一。多年来，国内外很多学者试图采 用先进的“电子式岸电电源装备”来彻底解决这个问题，但是如何提供稳定可靠的兆瓦级 海港岸电电源装备一直是供电领域的一项重大技术难题和前沿技术。

船舶交流供电系统通常采用三相三线制系统，对于供电稳定性和连续性要求高，以保 证对船舶供电的可靠性，但船舶交流供电系统复杂度高，船舶电源系统也各有差异，导致 船舶交流供电系统发生故障，影响正常运行和对船舶的供电，特别是岸电系统发生单相接 地故障的几率相对较高，导致系统跳电，一则影响整个供电系统甚至周边供电范围，另外， 也容易损坏岸电系统及船舶电源系统中的输配电设备。

由此，急需一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，以及时判断故障源和给出 报警，以免造成更大影响。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是针对以上岸电系统的设计缺陷，提供一种具有故障诊断和报警 功能的船舶岸电系统，通过故障采集单元、故障检测装置和故障分析单元自动对岸电系统 的进行故障诊断和分析，以及时给出警报同时，给出了故障源的定位信息，以利于工作人 员最快时间解决故障，从而提高了岸电系统的可靠性，本发明解决了岸电系统无法快速判 断和定位故障的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具有故障诊断和报警功能的 船舶岸电系统，包括：

至少两路并联设置的三相线路，所述三相线路输入端与电源端连接，所述三相线路的 输出端作为岸电系统输出端，所述三相线路的中性点上设置有第一电信号采集单元，两路 所述三相线路的输入端并联线上设置有第二电信号采集单元，两路所述三相线路的输出端 并联线上设置有第三电信号采集单元，其中，第一三相线路首、尾端和第二三相线路首、 尾两端分别设置有一个三相断路器；

第一报警单元，其分别连接所述第一电信号采集单元、第二电信号采集单元和第三电 信号采集单元；

若干故障采集单元，其间隔设置在首、尾端三相断路器之间的三相线路上，每个所述 故障采集单元上引出三对电连接端，每一对电连接端的第一个电连接端连接在第一三相线 路的某一相线上，第二个电连接端连接在第二三相线路的对应相线上，其中，第一对电连 接端包括第一电连接端和第二电连接端，第二对电连接端包括第三电连接端和第四电连接 端，第三对电连接端包括第五电连接端和第六电连接端；

故障检测装置，其包括若干绝缘设置的电接触端，各个所述电接触端分布在所述故障 检测装置的外周，所述电接触端内侧空间至少设置有一角位移球栅尺，所述角位移球栅尺 两端分别转动设置有一选择检测单元，所述选择检测单元限制转动在所述角位移球栅尺 上，每个选择检测单元底部设置有一转动套设在所述角位移球栅尺上的读数头，所述选择 检测单元的输入、输出端与相邻的两个所述电接触端选择性接触；

故障分析单元，其包括一差动电流-电压变换器，所述差动电流-电压变换器的第一输 入端与所述故障检测装置上的一个选择检测单元的信号输出端连接，所述差动电流-电压 变换器的第二输入端与所述故障检测装置上的另一个选择检测单元的信号输出端连接；以 及

定位分析单元，其连接所述故障分析单元的输出端，所述定位分析单元中设置有一距 离测算模块，所述距离测算模块的输出端连接一显示单元和第二报警单元；

其中，所述故障检测装置上的电接触端依次连接相邻所述故障采集单元上的同一对所 述电连接端。

优选的，所述第一三相线路首端设置有第一三相断路器，所述第二三相线路首端设置 有第二三相断路器，所述第一三相线路尾端设置有第三三相断路器，所述第二三相线路尾 端设置有第四三相断路器，其中，第一三相断路器和第二三相断路器设置在两路所述三相 线路的输入并联端下游，第三三相断路器和第四三相断路器设置在两路所述三相线路的输 出并联端上游。

优选的，各个所述故障采集单元依次设置在所述第一三相断路器和第三三相断路器之 间的三相线路上，其中第一个故障采集单元同时连接第一三相线路的第一相线和第二三相 线路的第一相线；第二个故障采集单元同时连接第一三相线路的第二相线和第二三相线路 的第二相线；第三个故障采集单元同时连接第一三相线路的第三相线和第二三相线路的第 三相线。

优选的，三相线路上等间距划分若干个节点，每个节点上设置有一个所述故障采集 单元。

优选的，所述故障检测装置外周设置有一圈等间距分布的所述电接触端，各个所述电 接触端之间绝缘间隔设置，各个所述故障采集单元上的第一电连接端和第二电连接端依次 导电连接至第一个所述故障检测装置上的所述电接触端，各个所述故障采集单元上的第三 电连接端和第四电连接端依次导电连接至第二个所述故障检测装置上的所述电接触端，各 个所述故障采集单元上的第五电连接端和第六电连接端依次导电连接至第三个所述故障 检测装置上的所述电接触端。

优选的，所述故障检测装置中心两侧分别设置有一柱形凹腔，所述电接触端贯穿且凸 出于所述故障检测装置两侧，所述柱形凹腔位于所述电接触端内侧；

其中，第一柱形凹腔底部外周凸出设置有第一角位移球栅尺，第二柱形凹腔底部外周 凸出设置有第二角位移球栅尺，所述第一柱形凹腔中设置有第一转动机构和第一转动台， 所述第一转动台连接在所述第一转动机构的转动轴上，所述第一转动台外表面设置有第一 选择检测单元，所述第一转动台底部设置有第一环形凹槽，所述第一转动台底部通过所述 第一环形凹槽转动套设在所述第一角位移球栅尺上，所述第一环形凹槽中还设置有第一读 数头，所述第一读数头与所述第一转动台同步转动且套设在所述第一角位移球栅尺上；

所述第二柱形凹腔中设置有第二转动机构和第二转动台，所述第二转动台连接在所述 第二转动机构的转动轴上，所述第二转动台外表面设置有第二选择检测单元，所述第二转 动台底部设置有第二环形凹槽，所述第二转动台底部通过所述第二环形凹槽转动套设在所 述第二角位移球栅尺上，所述第二环形凹槽中还设置有第二读数头，所述第二读数头与所 述第二转动台同步转动且套设在所述第二角位移球栅尺上。

优选的，所述选择检测单元设置在转动台中心，且所述选择检测单元凸出于所述柱形 凹腔，所述选择检测单元外周错开设置有一对导电柱，所述导电柱的长度与所述转动台中 心到所述电接触端内侧之间的直线距离一致，所述导电柱内侧连接所述选择检测单元的输 入或输出端，所述导电柱外侧设置有一接触头，一对所述接触头之间的间距与两个相邻所 述电接触端之间的间距对应一致，一对所述接触头与相邻的两个所述电接触端选择性接 触。

优选的，所述接触头内侧端与所述导电柱导电连接，所述接触头的外侧端与各个所述 电接触端滑动导电接触，所述接触头包括固定导电座、导电杆、滑动导电座和导电靴，所 述固定导电座连接所述导电柱上，所述导电杆垂直设置在所述固定导电座的中心，所述导 电靴设置在所述滑动导电座上，所述滑动导电座套设活动在所述导电杆上，所述滑动导电 座与所述导电杆弹性导电接触，所述导电靴设置有一与所述电接触端滑动配合的导槽，所 述导槽中设置有一向内凹陷的导电弧面，所述导电弧面通过一弹性件与所述导槽底部导电 连接。

优选的，所述选择检测单元中包括一依次串联设置的第一电阻、提示灯、电流采集单 元和第二电阻，所述第一电阻连接第一导电柱，所述第二电阻连接第二导电柱。

优选的，所述差动电流-电压变换器的第一输入端通过一第一前置放大器与所述故障 检测装置上的第一电流采集单元信号输出端连接，所述差动电流-电压变换器的第二输入 端通过一第二前置放大器与该所述故障检测装置上的第二电流采集单元信号输出端连接， 所述差动电流-电压变换器的输出端通过一后置放大器与所述距离测算模块的输入端连 接。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明对岸电系统的故障性质进行快速判断，并可识别出故障发生的具体线路， 进而给出报警信息，以提供工作人员快速发现故障并得到及时解决，避免故障范围进一步 扩大，进而保证了岸电系统的可靠性；

2、当故障发生后，本发明的岸电系统可以定位故障的发生地，从而提高了工作人员 的解决故障的效率；

3、本发明的岸电系统采用两路并联设置的三相供电线路，其中一路发生故障后不会 影响岸电系统的正常工作，提高了岸电系统供电连续性，同时，故障发生后，可以在岸电系统正常供电的情况下进行故障维修，从而解决了停电作业而影响供电的技术问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明 的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明岸电系统的系统线路图；

图2为故障采集单元的结构示意图；

图3为故障检测装置内部结构示意图；

图4为故障检测装置上两个接触头悬空时的俯视图；

图5为故障检测装置上两个接触头与电接触端接触时的俯视图；

图6为转动台底部结构示意图；

图7为接触头的结构示意图；

图8为选择检测单元内部电路结构示意图；

图9为故障分析单元内部电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能 够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，如图1-9所示，至少两路 输电三相线路并联设置，本实施例中采用两路三相线路并联设置而搭建供电网络，两路输 电三相线路在输入端和输出端处并联，本发明的岸电系统采用两路并联设置的三相供电线 路，其中一路三相线路发生故障后，可以及时切除，不会影响另一路岸电系统的正常工作， 从而提高了岸电系统供电连续性，同时，故障发生后，可以在岸电系统正常供电的情况下 对发生故障的三相线路进行故障维修，从而避免对岸电系统全部断电进行故障检修，提供 了供电连续性和可靠性。

每个所述三相线路输入端并联后与三相电源端连接，每个所述三相线路的输出端并联 设置作为岸电系统输出端，两路三相供电线路并联设置，互不影响，所述三相线路的中性 点上设置有第一电信号采集单元11，用于采集岸电系统中三相供电线路的中性点电压，岸 电系统正常运行时，中性点电压为零，当三相线路上发生单相接地故障后，中性点电压为 上升为相电压，通过第一电信号采集单元11采集到的中性点电压即可判断出三相线路中 发生的单相接地故障。

两路所述三相线路的输入端并联线上设置有第二电信号采集单元12，两路所述三相 线路的输出端并联线上设置有第三电信号采集单元13，其中，所述第一三相线路首端设置有第一三相断路器K1，所述第二三相线路首端设置有第二三相断路器K2，所述第一三 相线路尾端设置有第三三相断路器K3，所述第二三相线路尾端设置有第四三相断路器K4， 其中，第一三相断路器K1和第二三相断路器K2设置在两路所述三相线路的输入并联端 下游，第三三相断路器K3和第四三相断路器K4设置在两路所述三相线路的输出并联端 上游，当三相线路上发生故障后，即可通过第一三相断路器K1和第三三相断路器K3对 第一三相线路进行切除，通过第二三相断路器K2和第四三相断路器K4对第二三相线路 进行切除，保证没有发生故障的三相线路正常供电运行。

第一报警单元分别连接所述第一电信号采集单元11、第二电信号采集单元12和第三 电信号采集单元13，当第一电信号采集单元11采集到故障电压后，即可控制第一报警单元报警，发出故障信号，以利于工作人员及时发现并解决故障。

同时，第二电信号采集单元12可以采集第二三相线路上每相的电压大小、电流大小 和流向，当岸电系统正常供电运行时，第二电信号采集单元12和第三电信号采集单元13采集到的电流流向是一致的，当三相线路中某一相发生接地故障时，通过第二电信号采集单元12采集的三相电信号即可判断出发生故障的对应相及该故障相正常时的电压正负，具体的，没有发生接地故障两相各自的相电压上升为线电压，故障相电压变为0，根据非 故障两相的电流大小和流向即可推算出故障相正常时的电压正负。

具体的，比如，岸电系统三相线路上的第一相发生接地故障后，且推算出第一相在正 常运行电压为正电压时，如果第二电信号采集单元12和第三电信号采集单元13中对应故 障相的电流同时向外流出时，则第一三相线路中的第一相发生接地故障；如果第二电信号 采集单元12和第三电信号采集单元13中对应故障相的电流同时向内流入时，则第二三相 线路中的第一相发生接地故障。岸电系统三相线路上的第一相发生接地故障后，且推算出 第一相在正常运行电压为负电压时，如果第二电信号采集单元12和第三电信号采集单元13中对应故障相的电流同时向外流出时，则第二三相线路中的第一相发生接地故障；如果第二电信号采集单元12和第三电信号采集单元13中对应故障相的电流同时向内流入时，则第一三相线路中的第一相发生接地故障。

由此，通过第一电信号采集单元11可以判断出岸电系统发生接地故障，并发出报警 信号，通过第二电信号采集单元12和第三电信号采集单元13可以具体判断出发生接地故 障的三相线路和相线，如果第一三相线路发生接地故障，则控制第一三相断路器K1和第三三相断路器K3同时开断，如果第二三相线路发生接地故障，则控制第二三相断路器K2 和第四三相断路器K4同时开断。

若干故障采集单元20间隔设置在首、尾端三相断路器之间的三相线路上，也就是说， 故障采集单元20设置在第一三相断路器K1和第三三相断路器K3之间的第一三相线路上， 和设置在第二三相断路器K2和第四三相断路器K4之间的第二三相线路上，故障采集单元20用于判断接地故障发生的具体位置。

所述故障采集单元20包括三对单相断路器，每对所述单相断路器中的第一个单相断 路器串联在第一三相线路的某一相线上、第二个单相断路器串联在第二三相线路的对应相 线上，每个所述单相断路器输出端引出一电连接端，正常运行时，各个单相断路器处于闭 合状态。

具体的，所述故障采集单元20具体包括：

第一对单相断路器，其由第一单相断路器211和第二单相断路器212组成，所述第一 单相断路器211的两个接点213、214串联在第一三相线路的第一相线上，所述第二单相断路器212的两个接点215、216串联在第二三相线路的第一相线上；

第二对单相断路器，其由第三单相断路器221和第四单相断路器222组成，所述第三 单相断路器221串联在第一三相线路的第二相线上，所述第四单相断路器222串联在第二 三相线路的第二相线上；

第三对单相断路器，其由第五单相断路器231和第六单相断路器232组成，所述第五 单相断路器231串联在第一三相线路的第三相线上，所述第六单相断路器232串联在第二 三相线路的第三相线上。

本实施例中，根据三相线路首尾两端之间线路的长度，对三相线路上等间距划分若干 个节点，第一三相线路和第二三相线路上的同一节点处设置有一个故障采集单元20，从 而将所述故障采集单元20等间距间隔设置在所述三相线路上。所述第一单相断路器211输出端引出第一电连接端217，所述第二单相断路器212输出端引出第二电连接端218， 所述第三单相断路器221输出端引出第三电连接端227，所述第四单相断路器222输出端 引出第四电连接端228，所述第五单相断路器231输出端引出第五电连接端237，所述第 六单相断路器232输出端引出第六电连接端238。

故障检测装置30包括若干绝缘设置的电接触端，各个所述电接触端分布在所述故障 检测装置30的外周形成一周圈，所述电接触端内侧空间至少设置有一角位移球栅尺，所述角位移球栅尺两端分别转动设置有一选择检测单元40，所述选择检测单元40限制转动在所述角位移球栅尺上，每个选择检测单元40底部设置有一转动套设在所述角位移球栅尺上的读数头，所述选择检测单元40的输入、输出端与相邻的两个所述电接触端选择性 接触，从而将同一节点处第一三相线路和第二三相线路上同一相之间电流信号采集到一个选择检测单元40中。

具体的，本实施例需要三个故障检测装置30，一个故障检测装置30用于采集两个三 相线路上同一节点处某一相之间的电流信号，三个故障检测装置30即可采集两个三相线 路上同一节点处每一相之间的电流信号。

所述故障检测装置30外周设置有一圈等间距分布的所述电接触端，各个所述电接触 端之间绝缘间隔设置，各个所述故障采集单元20上的第一电连接端217和第二电连接端218依次导电连接至第一个所述故障检测装置30上的所述电接触端，各个所述故障采集 单元20上的第三电连接端227和第四电连接端228依次导电连接至第二个所述故障检测 装置30上的所述电接触端，各个所述故障采集单元20上的第五电连接端237和第六电连 接端238依次导电连接至第三个所述故障检测装置30上的所述电接触端。

具体的，第一个故障检测装置30外周设置有一圈等间距分布的电接触端311、312、313、314、315、316…，第一个故障采集单元20设置在第一节点处，第二个故障采集单 元20设置在第二节点处，以此类推，第一个故障采集单元20上的第一电连接端217连接 电接触端311，第二电连接端218连接电接触端312；第二个故障采集单元20上的第一电 连接端217连接电接触端313，第二电连接端218连接电接触端314；第三个故障采集单 元20上的第一电连接端217连接电接触端315，第二电连接端218连接电接触端316，以 此类推，全部故障采集单元20上的第一电连接端217和第二电连接端218依次连接第一 个故障检测装置30外周的电接触端上，全部故障采集单元20上的第三电连接端227和第 四电连接端228依次连接第二个故障检测装置30外周的电接触端上，全部故障采集单元 20上的第五电连接端237和第六电连接端238依次连接第三个故障检测装置30外周的电 接触端上。

在所述故障检测装置30中心两侧分别设置有一柱形凹腔，柱形凹腔中心到各个电接 触端的距离一致，所述电接触端贯穿且凸出于所述故障检测装置30两侧，且所述柱形凹腔位于所述电接触端内侧；其中，第一柱形凹腔34底部外周凸出设置有第一角位移球栅 尺32，第二柱形凹腔底部外周凸出设置有第二角位移球栅尺，所述第一柱形凹腔34中设 置有第一转动机构和第一转动台33，所述第一转动台33连接在所述第一转动机构的转动 轴上，第一转动台33通过第一转动机构在第一柱形凹腔34中自由转动，在所述第一转动 台33底部设置有第一环形凹槽331，所述第一转动台33底部通过所述第一环形凹槽331 转动套设在所述第一角位移球栅尺32上，所述第一环形凹槽331中还设置有第一读数头 332，所述第一读数头332同步套设在所述第一角位移球栅尺32上，当第一转动台33在 第一角位移球栅尺32上转动时，第一读数头332随第一转动台33同步绕设在第一角位移 球栅尺32上，即可实时测量出第一转动台33的转动角度和位置。

同理，所述第二柱形凹腔34中设置有第二转动机构和第二转动台，所述第二转动台 连接在所述第二转动机构的转动轴上，所述第二转动台底部设置有第二环形凹槽，所述第 二转动台底部通过所述第二环形凹槽转动套设在所述第二角位移球栅尺上，所述第二环形 凹槽中还设置有第二读数头，所述第二读数头与所述第二转动台同步转动且套设在所述第 二角位移球栅尺上，当第二转动台在第二角位移球栅尺上转动时，第二读数头随第二转动 台同步绕设在第二角位移球栅尺上，即可实时测量出第二转动台的转动角度和位置。

所述第一转动台33外表面中心设置有第一选择检测单元，第一选择检测单元随所述 第一转动台33同步转动，所述第二转动台外表面中心设置有第二选择检测单元，第二选择检测单元随所述第二转动台同步转动。

所述选择检测单元凸出于所述柱形凹腔，使得选择检测单元与凸出设置的电接触端处 于同一平面内，在所述选择检测单元外周错开设置有一对导电柱，所述导电柱的长度与所 述转动台中心到所述电接触端内侧之间的直线距离一致，所述导电柱内侧连接所述选择检 测单元的输入或输出端，所述导电柱外侧设置有一接触头，一对所述接触头之间的间距与 两个相邻所述电接触端之间的间距对应一致，使得在选择检测单元转动过程中，一对所述 接触头与相邻的两个所述电接触端选择性接触。

具体的，如图所示，第一选择检测单元外周错开设置有一对导电柱41、42，导电柱41、42之间的夹角与相邻两个电接触端与第一转动台33轴中心之间形成的夹角一致，导 电柱41外侧设置有第一接触头411，导电柱42外侧设置有第二接触头422，当第一转动 台转动时，导电柱41、42同步转动，并与电接触端选择性接触，当调整第一转动台的转 动角度，即可使得第一接触头411和第二接触头422同时与两个相邻的电接触端导电接触， 比如第一接触头411与电接触端311接触，同时，第二接触头422同时与电接触端312接 触，由于电接触端311与第一个故障采集单元20上的第一电连接端217连接，电接触端 312与第一个故障采集单元20上的第二电连接端218连接，因此，第一选择检测单元即 可测量第一电连接端217与第二电连接端218之间的电信号，即第一节点处两个三相线路 第一相之间的电信号，随着第一转动台的转动，第一选择检测单元采集第二节点处两个三 相线路第一相之间的电信号，以此类推，第二故障检测装置30上的选择检测单元采集各 个节点处两个三相线路第二相之间的电信号，第三故障检测装置30上的选择检测单元采 集各个节点处两个三相线路第三相之间的电信号，角位移球栅尺和读数头配合使用，以精 确控制转动台的转动角度，使得第一接触头411和第二接触头422每次都能与相邻两个电 接触端接触，以采集两路三相线路同一相之间的电信号。

所述接触头内侧端与所述导电柱导电连接，所述接触头的外侧端与各个所述电接触端 滑动导电接触，所述接触头包括固定导电座121、导电杆122、滑动导电座123和导电靴124，所述固定导电座连接所述导电柱上，所述导电杆垂直设置在所述固定导电座的中心，所述导电靴设置在所述滑动导电座上，所述滑动导电座套设活动在所述导电杆上，所述滑动导电座与所述导电杆弹性导电接触，以提供缓冲距离，所述导电靴设置有一与所述电接触端滑动配合的导槽126，所述导槽中设置有一向内凹陷的导电弧面125，所述导电弧面 通过一弹性件127与所述导槽底部导电连接。所述导电弧面125与所述电接触端内侧面滑 动贴合，当转动台转动时，接触头随导电柱转动，直到与一个电接触端接触，此时，电接 触端滑入到导槽126中，由于所述滑动导电座与所述导电杆弹性导电接触，且所述导电弧 面通过一弹性件127与所述导槽底部导电连接，通过两级弹性接触有效吸收了导电弧面 125与电接触端之间的超行程或欠行程，使得电接触端与导电弧面125形成有效的导电接 触，实现选择检测单元采集各个节点处两个三相线路各相之间的电信号。

本实施例中，所述选择检测单元中包括一依次串联设置的第一电阻R1、提示灯51、电流采集单元52和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2为大电阻，使得当发生接 地故障时，通过第一电阻R1和第二电阻R2形成大电阻接地系统，电流采集单元52采集 到的电流即为通过第一电阻R1和第二电阻R2的接地电流。所述第一电阻连接第一导电 柱，所述第二电阻连接第二导电柱，也就是通过选择检测单元将两个三相线路某一相之间 导通，通过电流采集单元52采集两个三相线路某一相之间的电流，一旦有电流通过，提 示灯51点亮，发出提示，正常运行时，两个三相线路任一相之间不会产生电流，当发生 接地故障后，两个三相线路上的故障相之间会产生电流。

当接地故障发生后，将发生接地故障的三相线路切除，比如，探测到第一三相线路的 第一相发生接地故障后，通过第一三相断路器K1和第三三相断路器K3将第一三相线路从岸电系统中切除，通过第二三相线路保持岸电系统正常运行，故障发生后，通过故障检测装置30来快速检测各个节点处两个三相线路上第一相之间的电流信号，具体的，第一 选择检测单元从第一节点处采集两个三相线路上第一相之间的电流信号，第二选择检测单元从第最后一个节点处采集两个三相线路上第一相之间的电流信号，第一选择检测单元与第二选择检测单元相反转动，通过角位移球栅尺和读数头来控制转动角度，实现精确快速的两路三相线路第一相之间电流测量，当第一三相线路第一相发生接地故障后，第二三相线路第一相正常运行，当通过选择检测单元接通两个三相线路上第一相之后，第二三相线路第一相通过第一电阻R1和第二电阻R2到第一三相线路第一相的接地点形成大电阻接 地系统，越接近接地点的接地电流越大，选择检测单元检查到的电流信号即为不同节点处 的接地电流，第一选择检测单元和第二选择检测单元从线路两头分别对不同节点处的接地电流进行检测，加快了检测速度，最后探测出两个接点电流最大的节点，即接地点发生在这两个节点之间的线路上。

故障分析单元包括一差动电流-电压变换器63，第一选择检测单元的两个接触头导通 靠近接地点的第一个节点处两个三相线路上第一相，第二选择检测单元的两个接触头导通 靠近接地点的第二个节点处两个三相线路上第一相，使得接地点两侧的两个节点处的两路 三相线路的第一相分别导通，此时，第一选择检测单元的电流采集单元输出端连接所述差 动电流-电压变换器63的第一输入端，第二选择检测单元的电流采集单元输出端连接所述 差动电流-电压变换器63的第二输入端，定位分析单元连接所述故障分析单元的输出端， 所述定位分析单元中设置有一距离测算模块，距离测算模块接收差动电流-电压变换器63 的输出电压信号，根据该输出电压信号即可判断出接地点与相邻两个节点的相对位置，从 而判断出接地点的精确位置，实现对接地点的精确定位，从而提高了工作人员的解决故障 的效率，所述距离测算模块的输出端连接一显示单元和第二报警单元，显示单元用于显示 接地点的位置，便于工作人员快速找到接地点，进行检修，第二报警单元对接地点的位置 进行报警提示。

上述技术方案中，所述差动电流-电压变换器63的第一输入端通过一第一前置放大器 61与所述故障检测装置上的第一电流采集单元信号输出端连接，所述差动电流-电压变换 器的第二输入端通过一第二前置放大器62与该所述故障检测装置上的第二电流采集单元 信号输出端连接，两个前置放大器用于对接地电流进行放大处理，以便于差动电流-电压 变换器63检测分析，减小信号干扰影响，提高探测精度，进而提高对接地点的探测精确。 同时，所述差动电流-电压变换器63的输出端通过一后置放大器与所述距离测算模块的输 入端连接，从而对差动电流-电压变换器63输出信号进行放大，进一步减小信号干扰影响， 提高探测精度，使得距离测算模块根据差动电流-电压变换器63输出的电压信号探测出的 接地点更加精确。

上述技术方案中，每个所述故障检测装置30上还设置有自动插接设备，其选择性导 电连接两个所述电接触端，当判断出接地点后，断开接地点相邻两个故障采集单元上的单 相断路器，自动插接设备的第一端导电连接接地点上游第二个故障采集单元上电连接端对 应的电接触端，自动插接设备的第二端导电连接接地点下游第一个故障采集单元上电连接 端对应的电接触端，从而将接地点前后两侧恢复导电连接，并且有效将接地点通过两个单 相断路器切除，将接地点从线路中切除后，即可控制第一三相断路器K1和第三三相断路 器K3同时导通，两路三相线路恢复导通，避免单路三相线路长期独立运行，因为一旦再 发生接地故障，单路三相线路独立支撑的整个岸电系统即会全部断电，导致岸电系统瘫痪。 接地点从线路中切除后，即可对故障线路进行维修，不影响岸电系统的正常运行，故障线 路进行维修完成后，将断开的两个单相断路器闭合，并将自动插接设备两端从相应的电接 触端断开，即可将被切除的线路重新接入到运行的三相线路中，整个岸电系统即可恢复如 初。

由上所述，本发明对岸电系统的故障性质进行快速判断，并可识别出故障发生的具体 线路，进而给出报警信息，以提供工作人员快速发现故障并得到及时解决，避免故障范围 进一步扩大，进而保证了岸电系统的可靠性；同时，当故障发生后，本发明的岸电系统可 以定位故障的发生地，从而提高了工作人员的解决故障的效率；另一方面，本发明的岸电 系统采用两路并联设置的三相供电线路，其中一路发生故障后不会影响岸电系统的正常工 作，提高了岸电系统供电连续性，同时，故障发生后，可以在岸电系统正常供电的情况下 进行故障维修，从而解决了停电作业而影响供电的技术问题。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运 用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，包括：

至少两路并联设置的三相线路，所述三相线路输入端与电源端连接，所述三相线路的输出端作为岸电系统输出端，所述三相线路的中性点上设置有第一电信号采集单元，两路所述三相线路的输入端并联线上设置有第二电信号采集单元，两路所述三相线路的输出端并联线上设置有第三电信号采集单元，其中，第一三相线路首、尾端和第二三相线路首、尾两端分别设置有一个三相断路器；

第一报警单元，其分别连接所述第一电信号采集单元、第二电信号采集单元和第三电信号采集单元；

若干故障采集单元，其间隔设置在首、尾端三相断路器之间的三相线路上，每个所述故障采集单元上引出三对电连接端，每一对电连接端的第一个电连接端连接在第一三相线路的某一相线上，第二个电连接端连接在第二三相线路的对应相线上，其中，第一对电连接端包括第一电连接端和第二电连接端，第二对电连接端包括第三电连接端和第四电连接端，第三对电连接端包括第五电连接端和第六电连接端；

故障检测装置，其包括若干绝缘设置的电接触端，各个所述电接触端分布在所述故障检测装置的外周，所述电接触端内侧空间至少设置有一角位移球栅尺，所述角位移球栅尺两端分别转动设置有一选择检测单元，所述选择检测单元限制转动在所述角位移球栅尺上，每个选择检测单元底部设置有一转动套设在所述角位移球栅尺上的读数头，所述选择检测单元的输入、输出端与相邻的两个所述电接触端选择性接触；

故障分析单元，其包括一差动电流-电压变换器，所述差动电流-电压变换器的第一输入端与所述故障检测装置上的一个选择检测单元的信号输出端连接，所述差动电流-电压变换器的第二输入端与所述故障检测装置上的另一个选择检测单元的信号输出端连接；以及

定位分析单元，其连接所述故障分析单元的输出端，所述定位分析单元中设置有一距离测算模块，所述距离测算模块的输出端连接一显示单元和第二报警单元；

其中，所述故障检测装置上的电接触端依次连接相邻所述故障采集单元上的同一对所述电连接端；

所述选择检测单元中包括一依次串联设置的第一电阻、提示灯、电流采集单元和第二电阻，所述第一电阻连接第一导电柱，所述第二电阻连接第二导电柱；所述差动电流-电压变换器的第一输入端通过一第一前置放大器与所述故障检测装置上的第一电流采集单元信号输出端连接，所述差动电流-电压变换器的第二输入端通过一第二前置放大器与该所述故障检测装置上的第二电流采集单元信号输出端连接，所述差动电流-电压变换器的输出端通过一后置放大器与所述距离测算模块的输入端连接。

2.如权利要求1所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，所述第一三相线路首端设置有第一三相断路器，所述第二三相线路首端设置有第二三相断路器，所述第一三相线路尾端设置有第三三相断路器，所述第二三相线路尾端设置有第四三相断路器，其中，第一三相断路器和第二三相断路器设置在两路所述三相线路的输入并联端下游，第三三相断路器和第四三相断路器设置在两路所述三相线路的输出并联端上游。

3.如权利要求2所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，各个所述故障采集单元依次设置在所述第一三相断路器和第三三相断路器之间的三相线路上，其中第一个故障采集单元同时连接第一三相线路的第一相线和第二三相线路的第一相线；第二个故障采集单元同时连接第一三相线路的第二相线和第二三相线路的第二相线；第三个故障采集单元同时连接第一三相线路的第三相线和第二三相线路的第三相线。

4.如权利要求3所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，三相线路上等间距划分若干个节点 ，每个节点上设置有一个所述故障采集单元。

5.如权利要求4所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，所述故障检测装置外周设置有一圈等间距分布的所述电接触端，各个所述电接触端之间绝缘间隔设置，各个所述故障采集单元上的第一电连接端和第二电连接端依次导电连接至第一个所述故障检测装置上的所述电接触端，各个所述故障采集单元上的第三电连接端和第四电连接端依次导电连接至第二个所述故障检测装置上的所述电接触端，各个所述故障采集单元上的第五电连接端和第六电连接端依次导电连接至第三个所述故障检测装置上的所述电接触端。

6.如权利要求5所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，所述故障检测装置中心两侧分别设置有一柱形凹腔，所述电接触端贯穿且凸出于所述故障检测装置两侧，所述柱形凹腔位于所述电接触端内侧；

其中，第一柱形凹腔底部外周凸出设置有第一角位移球栅尺，第二柱形凹腔底部外周凸出设置有第二角位移球栅尺，所述第一柱形凹腔中设置有第一转动机构和第一转动台，所述第一转动台连接在所述第一转动机构的转动轴上，所述第一转动台外表面设置有第一选择检测单元，所述第一转动台底部设置有第一环形凹槽，所述第一转动台底部通过所述第一环形凹槽转动套设在所述第一角位移球栅尺上，所述第一环形凹槽中还设置有第一读数头，所述第一读数头与所述第一转动台同步转动且套设在所述第一角位移球栅尺上；

所述第二柱形凹腔中设置有第二转动机构和第二转动台，所述第二转动台连接在所述第二转动机构的转动轴上，所述第二转动台外表面设置有第二选择检测单元，所述第二转动台底部设置有第二环形凹槽，所述第二转动台底部通过所述第二环形凹槽转动套设在所述第二角位移球栅尺上，所述第二环形凹槽中还设置有第二读数头，所述第二读数头与所述第二转动台同步转动且套设在所述第二角位移球栅尺上。

7.如权利要求6所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，所述选择检测单元设置在转动台中心，且所述选择检测单元凸出于所述柱形凹腔，所述选择检测单元外周错开设置有一对导电柱，所述导电柱的长度与所述转动台中心到所述电接触端内侧之间的直线距离一致，所述导电柱内侧连接所述选择检测单元的输入或输出端，所述导电柱外侧设置有一接触头，一对所述接触头之间的间距与两个相邻所述电接触端之间的间距对应一致，一对所述接触头与相邻的两个所述电接触端选择性接触。

8.如权利要求7所述的具有故障诊断和报警功能的船舶岸电系统，其特征在于，所述接触头内侧端与所述导电柱导电连接，所述接触头的外侧端与各个所述电接触端滑动导电接触，所述接触头包括固定导电座、导电杆、滑动导电座和导电靴，所述固定导电座连接所述导电柱上，所述导电杆垂直设置在所述固定导电座的中心，所述导电靴设置在所述滑动导电座上，所述滑动导电座套设活动在所述导电杆上，所述滑动导电座与所述导电杆弹性导电接触，所述导电靴设置有一与所述电接触端滑动配合的导槽，所述导槽中设置有一向内凹陷的导电弧面，所述导电弧面通过一弹性件与所述导槽底部导电连接。