船舶電力系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

高原 袁陽(yáng) 孟禹彤 趙朋遠(yuǎn)

【摘要】在當(dāng)前我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展的過程中，對(duì)船舶電力系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的研究分析是很有必要的，它不僅可以對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)行進(jìn)行很好的控制管理，還有效的降低了船舶系統(tǒng)故障對(duì)船舶電力系統(tǒng)應(yīng)用所帶來的影響。本文首先對(duì)船舶直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的必要性進(jìn)行簡(jiǎn)要的措施，其次討論了當(dāng)前我國(guó)船舶直流網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，最后闡述了直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】直流網(wǎng)絡(luò)；絕緣監(jiān)測(cè)；研究分析

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到了船舶行業(yè)建設(shè)和發(fā)展當(dāng)中，這不僅促進(jìn)了我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展，還有效的提高了成本系統(tǒng)在使用功能。其中直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，也很好的保障了船舶電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使得船舶系統(tǒng)的安全性和可靠性得到了有效的提高。但是在傳統(tǒng)的直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的過程中，主要是采用人工測(cè)量的方法對(duì)其進(jìn)行處理，這樣不但加大了工作人員的勞動(dòng)量，還使的直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，存在著許多的安全隱患。下面我們就對(duì)船舶電力系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究分析的相關(guān)內(nèi)容來對(duì)其進(jìn)行分析。

一、直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的必要性

當(dāng)前在我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展的過程中，人們所采用的船舶電力自流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是由直流UPS、直流方的裝置以及消磁裝置這三個(gè)部分組成的，它們?cè)谡麄€(gè)船舶運(yùn)行的過程中有著十分重要的作用。但是由于船舶電力系統(tǒng)所控制的房屋比較廣，而且其中絕大部分都是屬于無人看守的位置，因此這就使得人們?cè)趯?duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行控制管理的過程中，存在著許多的安全隱患，無法對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)中的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行有效的控制管理。為此，這就需要使用直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來對(duì)其進(jìn)行處理，讓人們對(duì)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)有著一定的了解，以確保船舶動(dòng)力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在傳統(tǒng)的船舶電力系統(tǒng)中，由于動(dòng)力系統(tǒng)中的直流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有一個(gè)良好的絕緣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察能力，因此導(dǎo)致管理人員在對(duì)進(jìn)行控制處理的過程中，無法對(duì)船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況和狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的了解，從而使得在故障發(fā)生時(shí)，不能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理，進(jìn)而給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)關(guān)系到人們的生命安全。因此我們就要將直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到其中，對(duì)船舶電流系統(tǒng)的安全性和可靠性進(jìn)行有效的提高。

二、船舶直流網(wǎng)絡(luò)使用的現(xiàn)狀

船舶電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，人們?yōu)榱吮Ｕ掀渥陨淼陌踩院涂煽啃裕鸵獙⒈O(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到其中，從而對(duì)船舶電力系統(tǒng)的中的各個(gè)部分進(jìn)行有效的控制管理。這樣不僅使得船舶電力系統(tǒng)中的控制回路和信號(hào)回路的安全性得到有效的提高，還有效的降低了船舶電力系統(tǒng)故障發(fā)生的頻率，為電力系統(tǒng)和設(shè)備的正常使用提高了一個(gè)良好的運(yùn)行條件。其中主要的功能需求表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，可以對(duì)船舶電力系統(tǒng)中的各個(gè)電源設(shè)備進(jìn)行很好的控制處理，并且將其相關(guān)的監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)顯示在主測(cè)控制儀器上，而且我們?cè)趯?duì)故障問題進(jìn)行分析的過程中，我們還可以將光電技術(shù)應(yīng)用到其中，讓人們可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)船舶用電系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中存在的故障問題。

2、能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各電源的絕緣狀況，能正確反映絕緣電阻下降，能判定絕緣電阻下降的極性，能確定各極的絕緣電阻值，能定位絕緣電阻下降或接地的分支。

3、能方便地進(jìn)行各電量和絕緣電阻故障報(bào)警限值的設(shè)置。

4、具有自檢、歷史故障記錄和查詢等功能。

三、國(guó)內(nèi)外相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)調(diào)研分析

針對(duì)電力系統(tǒng)絕緣故障的監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)外開展了大量研究工作，并取得了一定的成果，許多絕緣在線監(jiān)測(cè)方法及裝置己在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但對(duì)于水面船舶的直流電網(wǎng)尤其是低壓直流電網(wǎng)尚未開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品?，F(xiàn)有的電網(wǎng)絕緣故障監(jiān)測(cè)中，交流電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法較多，而直流電網(wǎng)絕緣監(jiān)測(cè)方法較少，綜合起來，其主要方法如下：

目前對(duì)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)的方法有基于電橋平衡的常規(guī)法，信號(hào)尋跡法和差流檢測(cè)法。

1、基于電橋平衡的常規(guī)法，不能反映正負(fù)極絕緣均下降的情況，且只能判斷直流系統(tǒng)的整體絕緣狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)故障分支定位。

2、直流電網(wǎng)信號(hào)絕緣監(jiān)測(cè)方法中的尋跡法與交流電網(wǎng)尋跡法原理類似，有單一低頻探測(cè)法和變頻探測(cè)法之分。

其中單一低頻探測(cè)需向直流系統(tǒng)注入一低頻低幅值的交流信號(hào)，由裝設(shè)在各分支的電流互感器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)分支定位，該方法在直流系統(tǒng)中加了交流信號(hào)，對(duì)直流系統(tǒng)的工作有一定影響，且檢測(cè)靈敏度受系統(tǒng)分布電容大小的影響。

變頻探測(cè)是向直流系統(tǒng)依次加入兩個(gè)不同頻率同幅值的交流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從原理上看，該方法基本解決了受分布電容大小影響不足，但當(dāng)系統(tǒng)分布電容很大時(shí)，要求電流互感器有較大的動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)量精度，這在實(shí)際中很難辦到，而且該方法仍然對(duì)直流系統(tǒng)會(huì)造成一定的干擾。

從實(shí)際裝置試驗(yàn)結(jié)果可看出，當(dāng)利用雙頻法選線可解決船舶電力系統(tǒng)高阻接地情況下的選線問題，且可準(zhǔn)確地給出接地電阻值。但在電網(wǎng)接地電阻很小甚至金屬接地情況下僅采用雙頻法判據(jù)選線易出現(xiàn)誤判，下面進(jìn)行分析。當(dāng)船舶電網(wǎng)發(fā)生單相接地電阻過小甚至金屬接地情況時(shí)，該相故障線路接地電流很大，但由注入的低頻信號(hào)在接地電阻上產(chǎn)生的電壓將非常小，即所有線路的該相對(duì)地電壓均近似為零，即使采用高精度的漏電流傳感器和信號(hào)放大電路也無法準(zhǔn)確分辨和測(cè)量接地電阻上電壓，因而導(dǎo)致頻法判據(jù)選線誤判。

3、差流檢測(cè)法是利用直流漏電流傳感器實(shí)?，F(xiàn)對(duì)分支故障進(jìn)行檢測(cè)的方法，該方法無須向系統(tǒng)注入低頻信號(hào)，對(duì)直流系統(tǒng)不會(huì)造成干擾，且與系統(tǒng)分布電容大小無關(guān)，檢測(cè)靈敏度較高。也有提出采用光纖傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)直流系統(tǒng)絕緣的在線監(jiān)測(cè)。目前，直流系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測(cè)大多采用集中式的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線多，施工復(fù)雜，采集點(diǎn)到微機(jī)多為小信號(hào)模擬量的傳送，易受生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，當(dāng)被監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)范圍很大時(shí)，問題尤為突出，另外監(jiān)控主機(jī)一旦故障，系統(tǒng)將不能工作，失去對(duì)直流系統(tǒng)絕緣的連續(xù)監(jiān)察。

以上所述的各種測(cè)量原理都有一定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，具體的說要達(dá)到電網(wǎng)絕緣的在線監(jiān)測(cè)和故障的自動(dòng)定位仍有一定的困難。目前，國(guó)外絕緣監(jiān)測(cè)裝置大量采用根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)編成的專家系統(tǒng)，有時(shí)即使從傳感器傳來的信息還不足以確定出現(xiàn)異常的位置及原因，專家系統(tǒng)也可列出應(yīng)檢查的清單，當(dāng)按照上述步驟再輸入由巡視人員得到的進(jìn)一步信息，系統(tǒng)就有可能做出精確的判斷。

四、結(jié)束語

目前，直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，存在著一定的局限性，因此我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行控制管理的過程中，一定要根據(jù)船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況來對(duì)其進(jìn)行處理，從而保障船舶電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過程中，不會(huì)受到各方面因素的影響，而出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而有效的推動(dòng)我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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