CN210222177U - 船舶电网系统智能绝缘监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的船舶电网系统智能绝缘监测装置，包括单片机控制器、采集单元、信号注入单元、电源单元；信号注入单元在被监测船舶电网系统与地之间任意两相注入低频交流信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，由采集单元经一级电压跟随电路、运算放大电路、双路信号叠加处理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，从而计算出被监测电网系统对地绝缘状态的实时绝缘电阻值与泄漏电容值，并通过指示灯与继电器输出报警信号，提高了检测精度，增强了信号提取的可靠性，体积小重量轻，安装灵活，维护方便，运行可靠。
Description
技术领域
本发明涉及船舶智能电气设备技术中的一种船舶电网系统智能绝缘监测装置。
背景技术
随着现代智能自动化船舶的快速发展，船舶在运输、生产等领域占据着重要作用，对船舶电网的连续可靠供电要求越来越高，然而船舶环境复杂多变，电力负荷较多，意外断电会造成人员伤亡、设备损坏以及重大的财产损失；
绝缘监测装置在系统出现第一次接地故障时，可产生预报警或者报警信号，及时提醒维修人员对电网系统进行安全故障排查；短时间内无须分闸，从而保证船舶电网供电的连续性和可靠性；也避免发生第二次故障时导致严重危害；
传统方法中一般通过平衡电桥法、差流检测法和555定时器测量电阻法等进行测量，虽然各具优势，但于应用场所的不同以及受现场环境的影响，各自都存在着可靠性不足、受泄漏电容的影响较大、测量范围较窄和测量准确度不高等缺点，不能提供丰富的参数设置、总线通讯、报警记录以及人机界面等智能化应用功能。
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监测、上传绝缘状态，监测精度高的船舶电网系统智能绝缘监测装置。
本发明的船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：包括单片机控制器、采集单元、信号注入单元；
单片机控制器输出端与被监测船舶电网系统任意两相相线之间设置有信号注入单元，被监测船舶电网系统再经采集单元连接至单片机控制器输入端；
信号注入单元包括分别连接在被监测船舶电网系统的两相相线上的限压电阻，构成注入线路回路；
采集单元包括分别连接在被监测船舶电网系统的两相相线注入线路回路中的两个采样电阻，两个采样电阻经信号采集端口分别连接有一级电压跟随电路，每路一级电压跟随电路分别经两级运算放大电路连接有一级双路信号叠加处理电路；
所述单片机控制器为STM32F407ZGT6芯片，单片机控制器连接有电源单元；
所述电源单元电压为220v，信号注入单元的电压为由单片机控制器控制三极管SS8050、光耦AQWE214EH实现的0.25Hz低频交流电压信号；采集单元所用运算放大器型号为LMV324,供电电压由电源单元提供DC±12V；
所述单片机控制器还连接有能够通过继电器输出预警/报警的报警单元；
所述报警单元包括能够对绝缘状态进行预警或报警的两路继电器，每路继电器分别连接至外部声光报警指示灯，每路继电器容量为250V/10A；
所述单片机控制器还连接有能够对单片机控制器的菜单内容进行参数设定、修改的按键单元；
所述两路并行的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相线上；
所述信号注入单元分别通过PE线、KE线同时独立接地。
本发明的船舶电网系统智能绝缘监测装置，单片机控制器指令信号注入单元对被监测船舶电网系统注入低频交流信号，由采集单元进行信号采集，并经采集电路运算放大后，由单片机控制器通过指示灯与继电器输出报警信号，由按键单元在液晶显示单元中对报警值、通讯参数、液晶参数、时间参数、事件记录等进行设定与修改；对船舶电网系统的绝缘状态进行实时监测显示，以确保船舶电网及负荷设备能够连续、安全可靠的工作，避免发生重大人生安全与电网及负荷设备损害危害，检测精度高，信号提取可靠，能够实时监测绝缘电阻值与泄漏电容值，并且根据设定报警值进行预报警与报警指示及继电器输出报警点，在经济性、安全性、可靠性、更加智能化等方面具有明显的优点，还可以实时通讯上传数据至上层管理平台，体积小重量轻，安装灵活，维护方便，运行可靠。
附图说明
图1是本发明实施例船舶电网系统智能绝缘监测装置的电路结构组成图；
图2是本发明实施例船舶电网系统智能绝缘监测装置的注入线路示意图；
图3是本发明实施例船舶电网系统智能绝缘监测装置的采集电路示意图；
图4是本发明实施例船舶电网系统智能绝缘监测装置的等效电路示意图。
具体实施方式
如图所示，一种船舶电网系统智能绝缘监测装置，包括单片机控制器、采集单元、信号注入单元、电源单元；
在单片机控制器输出端与被监测船舶电网系统任意两相相线之间连接信号注入单元，被监测船舶电网系统再经采集单元连接至单片机控制器输入端；单片机控制器指令信号注入单元对被监测船舶电网系统注入低频交流信号后，由采集单元进行信号采集输送至单片机控制器。
单片机控制器连接有电源单元，电源单元为单片机控制器和信号注入单元提供信号电源，单片机控制器控制信号注入单元注入低频信号、采集单元采集运算后，由单片机控制器计算被测船舶电网系统的实时绝缘电阻值与泄漏电容值；
单片机控制器为STM32F407ZGT6芯片，电源单元电压为220v转±24v、5v，5v转±12v、3v，信号注入单元的电压为由单片机控制器控制三极管SS8050、光耦AQWE214EH实现的0.25Hz低频交流电压信号；采集单元所用运算放大器型号为LMV324,供电电压由电源单元提供DC±12V。
信号注入单元注入的低频信号通过连接在被测船舶电网系统任意两相相线上的限压电阻RN1、RL1输入，低频信号不会影响电网运行。
注入信号流过回路的电流信号分别通过两个采样电阻RN6、RL6转换为电压信号，采集单元经信号采集端口L-S、N-S采集采样电阻上的电压信号后，经一级电压跟随电路、两级运算放大电路采集运算放大，两路信号由一级双路信号叠加处理电路合并叠加处理，输送至单片机控制器，单片机控制器通过LCD液晶显示单元实时显示绝缘电阻值、泄漏电容值，并通过报警单元报警。
单片机控制器连接有能够通过继电器输出预警/报警的报警单元，报警单元包括绝缘状态监测独立预警与报警指示灯，同时具有预警与报警两路继电器输出用于外部声光报警指示，继电器触点容量为250V/10A，检修人员可以进行手动复位。
单片机控制器还连接有能够对单片机控制器的菜单内容进行参数设定、修改的按键单元，单片机控制器的菜单内容可以通过按键单元进行参数设定与修改。
两路并行的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相线上，安装连接操作方便，通过两路信息叠加运算从而提高绝缘检测精度。
信号注入单元包括在被监测电网系统与地之间的信号注入线路接地线路部分，包括PE线与KE线，分别独立接地，不仅可以用于与故障等效接地点构成通路回路，还可以作为信号注入失效及PE/KE断线检测功能，用于提示安装人员是否正确安装设备以确保设备与人员工作安全。
本发明的船舶电网系统智能绝缘监测装置，通过信号注入单元在被监测船舶电网系统与地之间注入0.25Hz的低频交流信号，与电网故障等效接地点形成通路回路，由采集单元进行信号采集与变换并进行放大及滤波算法处理分析，从而计算出被监测电网系统对地绝缘状态的实时绝缘电阻值与泄漏电容值，并通过指示灯与继电器输出报警信号，通过按键单元能够在液晶显示单元中对报警值、通讯参数、液晶参数、时间参数、事件记录等进行设定与修改；利用船舶电网系统智能绝缘监测装置，对船舶电网的电力电缆以及负荷设备的绝缘状态进行实时监测显示并有报警指示功能，保证船舶电网及负荷设备能够连续、安全可靠的工作，避免发生重大人生安全与电网及负荷设备损害危害，并为智能船舶电网系统健康运行以及故障预测与诊断提供重要依据；采用双路采集、滤波及运算方法，提高了检测精度，增强了信号提取的可靠性，能够实时显示绝缘电阻值与泄漏电容值，并且根据设定报警值进行预报警与报警指示及继电器输出报警点，提供了丰富的参数设置、总线通讯、人机界面等智能化应用功能；与传统的测量方式相比，本实用新型在经济性、安全性、可靠性、更加智能化等方面具有明显的优点，尤其是在船舶电网环境复杂多变的情况下具有更大的优势，可以实时在线监测，对整个船舶电网的连续性、安全性和可靠性具有重大实用意义；本实用新型的智能绝缘监测装置尺寸较小，重量较轻，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绝缘监测装置，其特征在于：包括单片机控制器、采集单元、信号注入单元；
单片机控制器输出端与被监测船舶电网系统任意两相相线之间设置有信号注入单元，被监测船舶电网系统再经采集单元连接至单片机控制器输入端；
信号注入单元包括分别连接在被监测船舶电网系统的两相相线上的限压电阻，构成注入线路回路；
采集单元包括分别连接在被监测船舶电网系统的两相相线注入线路回路中的两个采样电阻，两个采样电阻经信号采集端口分别连接有一级电压跟随电路，每路一级电压跟随电路分别经两级运算放大电路连接有一级双路信号叠加处理电路。
2.根据权利要求1所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述单片机控制器为STM32F407ZGT6芯片，单片机控制器连接有电源单元。
3.根据权利要求2所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述电源单元电压为220v，信号注入单元的电压为由单片机控制器控制三极管SS8050、光耦AQWE214EH实现的0.25Hz低频交流电压信号；采集单元所用运算放大器型号为LMV324,供电电压由电源单元提供DC±12V。
4.根据权利要求1所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述单片机控制器还连接有能够通过继电器输出预警/报警的报警单元。
5.根据权利要求4所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述报警单元包括能够对绝缘状态进行预警或报警的两路继电器，每路继电器分别连接至外部声光报警指示灯，每路继电器容量为250V/10A。
6.根据权利要求1所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述单片机控制器还连接有能够对单片机控制器的菜单内容进行参数设定、修改的按键单元。
7.根据权利要求1所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：两路并行的所述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相线上。
8.根据权利要求1所述船舶电网系统智能绝缘监测装置，其特征在于：所述信号注入单元分别通过PE线、KE线同时独立接地。
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