CN209784475U - 一种船舶电网系统智能故障定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的船舶电网系统智能故障定位装置，信号注入单元向被监测电网系统与地之间注入高幅值低有效值的定位电压信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，电压信号取自电网系统本身，避免增加额外注入装置以及提升抗干扰能力；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并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并由报警指示单元进行报警指示，能够实时在线检测、准确识别故障支路，及时提醒工作人员进行检修，减轻劳动力及节约时间，降低发生二次故障的风险以及设备损坏人员伤害等危险事故，提升船舶电网及设备的工作安全连续性与可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶智能电气自动化技术中电网系统绝缘监控的一种船舶电网系统智能故障定位装置。
背景技术
水上运输、生产行业中的关键交通工具为船舶，随着市场竞争与科学技术的快速发展，船舶技术配套的电力系统容量不断增大，电力网络越来越复杂，而由于船舶的实际工作环境比较恶劣，导致电力系统绝缘故障的发生率较高，对船舶电网的连续可靠供电要求越来越高，需通过实时监测装置监测定位，以便在系统出现第一次接地故障时，立即准确识别定位出故障所在支路并产生报警信号，及时提醒维修人员对电网系统进行安全故障检修，避免发生第二次故障时导致严重危害；然而传统的故障排除方法受到技术手段的限制，在电力系统出现故障时，对绝缘故障点的定位(查找)只能依靠人工对数百条负载支路逐条断电来实现，严重破坏了供电连续性，消耗了大量的人力与时间，还存在着可靠性不足、安全隐患等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实时在线检测、准确识别故障支路，及时提醒工作人员进行检修，减轻劳动力及节约时间，降低发生二次故障的风险以及设备损坏人员伤害等危险事故，提升船舶电网及设备的工作安全连续性与可靠性的船舶电网系统智能故障定位装置。
本发明的船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：包括有单片机控制器，单片机控制器输出端、输入端分别通过信号注入单元、采集单元连接至被监测船舶电网系统，信号注入单元为连接在被监测船舶电网系统与接地点之间、能够注入高幅值、低有效值定位电压信号的信号注入单元，信号注入单元输入端连接至单片机控制器，输出端连接至被监控船舶电网系统支路上；采集单元输入端连接至被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器，输出端连接至单片机控制器；
信号注入单元包括并联连接在被监测船舶电网系统各支路的两相相线与接地点之间的两个限压电阻，每个限压电阻分别连接有一路开关；
采集单元包括有采集电路，采集电路输入端设置有连接在被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器接线端口的二极管，二极管并联连接第一电阻、第一电容，并串联连接第二电阻后，连接有高精度的第一运算放大器，高精度的第一运算放大器再经低失调高开环增益的第二运算放大器连接至单片机控制器；
所述第一运算放大器为能够对微弱信号进行处理的TLC2652AI高精度放大器，第二运算放大器为低失调高开环增益的OP07运算放大器；
所述被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器为开口式高精度漏电流互感器，分辨率为0.01mA；
所述单片机控制器同时设置有1个信号注入单元、8个采集单元，1个信号注入单元连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器；
所述单片机控制器同时设置有8个信号注入单元、8个采集单元，8个信号注入单元分别连接在被监控船舶电网系统8条支路的任意两相相线与接地点之间，8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器；
所述单片机控制器还连接有能够根据单片机控制器判断出的被监测船舶电网系统各支路对地绝缘状态进行报警指示的报警单元；
所述报警单元包括分别对应被监控船舶电网系统每条支路的8路就地报警单元，每路就地报警单元分别通过就地继电器连接至外部声光报警指示灯，每路继电器触点容量为250V/5A；
所述被监控船舶电网系统连接有多个单片机控制器，每个单片机控制器同时设置有1个信号注入单元、8个采集单元，每个单片机控制器的每个信号注入单元分别连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，8n个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8n条支路的高精度漏电流互感器。
本发明的船舶电网系统智能故障定位装置，由信号注入单元向被监测电网系统与地之间注入高幅值低有效值的定位电压信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，该电压信号取自电网系统本身，避免增加额外注入装置以及提升抗干扰能力；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并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并由报警指示单元进行报警指示，能够实时在线检测、准确识别故障支路，及时提醒工作人员进行检修，减轻劳动力及节约时间，降低发生二次故障的风险以及设备损坏人员伤害等危险事故，提升船舶电网及设备的工作安全连续性与可靠性；每一个智能故障定位装置可实现对8路负载支路在第一次发生故障时自动准确识别定位及时进行检修，减轻故障排除的劳动力及节约时间，避免二次故障造成更严重的危害； 体积小重量轻，安装灵活，维护方便，运行可靠。
附图说明
图1是本发明实施例的船舶电网系统智能故障定位装置原理示意图；
图2是本发明实施例的船舶电网系统智能故障定位装置的采集电路示意图；
图3是本发明实施例的船舶电网系统智能故障定位装置整体结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种船舶电网系统智能故障定位装置，包括有单片机控制器，单片机控制器采用STM32F407ZGT6芯片，单片机控制器输出端、输入端分别通过信号注入单元、采集单元连接至被监测船舶电网系统，信号注入单元为连接在被监测船舶电网系统与接地点之间、能够注入高幅值、低有效值定位电压信号的信号注入单元，信号注入单元的信号控制输入端连接至单片机控制器，输出端连接至被监控船舶电网系统支路上；采集单元输入端连接至被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器，输出端连接至单片机控制器；信注入单元向被监测电网系统与地之间注入高幅值低有效值的定位电压信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，该电压信号取自电网系统本身，避免增加额外注入装置以及提升抗干扰能力；再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并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。
信号注入单元包括并联连接在被监测船舶电网系统各支路的两相相线与接地点之间的两个限压电阻R1、R2，每个限压电阻分别连接有一路开关，由两路开关切换配合控制截取电网峰值波形作为定位信号，该信号在故障支路绝缘电阻Rf上流过，产生微弱漏电流Id，由高精度漏电流互感器提取微弱信号，接入采集电路处理最终由单片机控制器进行分析，判断故障支路。
采集单元输入端连接在被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器上，输出端连接至单片机控制器；
采集单元包括有采集电路，采集电路在输入端设置二极管，二极管连接在被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器接线端口上，二极管并联连接第一电阻、第一电容，并串联连接第二电阻后，再连接至高精度的第一运算放大器，高精度的第一运算放大器再经低失调高开环增益的第二运算放大器连接至单片机控制器；第一运算放大器为能够对微弱信号进行处理的TLC2652AI高精度放大器，第二运算放大器为低失调高开环增益的OP07运算放大器；采集单元的信号采集处理电路采用基于针对微弱信号处理的TLC2652AI高精度放大器及低失调高开环增益的OP07运算放大器的组合电路，实现微弱定位信号的采集处理，并由单片机控制器进行分析做出是否为故障支路的判断。
被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器为开口式高精度漏电流互感器，分辨率为0.01mA，开口式高精度漏电流互感器的穿线缆孔径满足多种电力电缆规格，提升了检测精度并且安装维护方便。
一个单片机控制器模块只需设置1个信号注入单元、8个采集单元，1个信号注入单元连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，即可以截取电网系统本身的电压信号，转换为高幅值低有效值的定位电压信号注入至被监测电网系统与地之间，并与电网故障等效接地点形成通路回路；8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器，分别对每条支路进行信号采集与变换并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；
单片机控制器还连接有能够根据单片机控制器判断出的被监测船舶电网系统各支路对地绝缘状态进行报警指示的报警单元，报警单元包括分别对应被监控船舶电网系统每条支路的8路就地报警单元，每路就地报警单元分别通过就地继电器连接至外部声光报警指示灯，每路继电器触点容量为250V/5A；采集单元判断出被监测电网系统各支路对地绝缘状态后，由报警指示单元进行报警指示。
也可以在单片机控制器内同时设置有8个信号注入单元、8个采集单元，8个信号注入单元、8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器，能够适应设置具有8条支路的被监控船舶电网系统；每条支路分别注入信号，进一步提高监测精度，但是存在资源浪费、易造成干扰等缺陷。
对于具有超过8条支路的被监控船舶电网系统，可以同时连接多个单片机控制器，每个单片机控制器设置1个信号注入单元、8个采集单元，每个单片机控制器的每个信号注入单元分别连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，8n个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8n条支路的高精度漏电流互感器，可以适应支路数量较多的被监控船舶电网系统使用需求。
本发明的船舶电网系统智能故障定位装置，由信号注入单元向被监测电网系统与地之间注入高幅值低有效值的定位电压信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，该电压信号取自电网系统本身，避免增加额外注入装置以及提升抗干扰能力；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并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并由报警指示单元进行报警指示，可将报警信息传输给绝缘监测装置、触摸屏或上位机系统；能够实时在线检测、准确识别故障支路，及时提醒工作人员进行检修，减轻劳动力及节约时间，降低发生二次故障的风险以及设备损坏人员伤害等危险事故，提升船舶电网及设备的工作安全连续性与可靠性；每一个智能故障定位装置可实现对8路负载支路在第一次发生故障时自动准确识别定位及时进行检修，减轻故障排除的劳动力及节约时间，避免二次故障造成更严重的危害； 体积小重量轻，安装灵活，维护方便，运行可靠。
Claims (8)
1.一种船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：包括有单片机控制器，单片机控制器输出端、输入端分别通过信号注入单元、采集单元连接至被监测船舶电网系统，信号注入单元为连接在被监测船舶电网系统与接地点之间、能够注入高幅值、低有效值定位电压信号的信号注入单元，信号注入单元输入端连接至单片机控制器，输出端连接至被监控船舶电网系统支路上；采集单元输入端连接至被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器，输出端连接至单片机控制器；
信号注入单元包括并联连接在被监测船舶电网系统各支路的两相相线与接地点之间的两个限压电阻，每个限压电阻分别连接有一路开关；
采集单元包括有采集电路，采集电路输入端设置有连接在被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器接线端口的二极管，二极管并联连接第一电阻、第一电容，并串联连接第二电阻后，连接有高精度的第一运算放大器，高精度的第一运算放大器再经低失调高开环增益的第二运算放大器连接至单片机控制器。
2.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述第一运算放大器为能够对微弱信号进行处理的TLC2652AI高精度放大器，第二运算放大器为低失调高开环增益的OP07运算放大器。
3.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述被监控船舶电网系统支路的高精度漏电流互感器为开口式高精度漏电流互感器，分辨率为0.01mA。
4.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述单片机控制器同时设置有1个信号注入单元、8个采集单元，1个信号注入单元连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器。
5.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述单片机控制器同时设置有8个信号注入单元、8个采集单元，8个信号注入单元分别连接在被监控船舶电网系统8条支路的任意两相相线与接地点之间，8个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8条支路的每个高精度漏电流互感器。
6.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述单片机控制器还连接有能够根据单片机控制器判断出的被监测船舶电网系统各支路对地绝缘状态进行报警指示的报警单元。
7.根据权利要求6所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述报警单元包括分别对应被监控船舶电网系统每条支路的8路就地报警单元，每路就地报警单元分别通过就地继电器连接至外部声光报警指示灯，每路继电器触点容量为250V/5A。
8.根据权利要求1所述船舶电网系统智能故障定位装置，其特征在于：所述被监控船舶电网系统连接有多个单片机控制器，每个单片机控制器同时设置有1个信号注入单元、8个采集单元，每个单片机控制器的每个信号注入单元分别连接在被监测船舶电网系统的任意两相总线与接地点之间，8n个采集单元分别连接至被监控船舶电网系统8n条支路的高精度漏电流互感器。
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| CN201920151874.5U CN209784475U (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 一种船舶电网系统智能故障定位装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111208388A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-05-29 | 江苏科技大学 | 一种船舶绝缘监测与故障定位嵌入式装置 |
| CN113203921A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-08-03 | 国网天津市电力公司 | 一键式支路间绝缘标准化全自动测试仪 |
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2019
- 2019-01-29 CN CN201920151874.5U patent/CN209784475U/zh active Active
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