高原 袁陽 孟禹彤 趙朋遠

【摘要】在當前我國船舶行業(yè)發(fā)展的過程中，對船舶電力系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行相關(guān)的研究分析是很有必要的，它不僅可以對船舶動力系統(tǒng)的正常運行進行很好的控制管理，還有效的降低了船舶系統(tǒng)故障對船舶電力系統(tǒng)應(yīng)用所帶來的影響。本文首先對船舶直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究的必要性進行簡要的措施，其次討論了當前我國船舶直流網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，最后闡述了直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)中的設(shè)計應(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；研究分析

隨著社會的不斷發(fā)展，人們也將許多先進的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到了船舶行業(yè)建設(shè)和發(fā)展當中，這不僅促進了我國船舶行業(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)測系統(tǒng)使用的過程中，主要是采用人工測量的方法對其進行處理，這樣不但加大了工作人員的勞動量，還使的直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中，存在著許多的安全隱患。下面我們就對船舶電力系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究分析的相關(guān)內(nèi)容來對其進行分析。

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

當前在我國船舶行業(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部分組成的，它們在整個船舶運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，因此這就使得人們在對船舶動力系統(tǒng)進行控制管理的過程中，存在著許多的安全隱患，無法對動力系統(tǒng)中的運行參數(shù)和狀態(tài)進行有效的控制管理。為此，這就需要使用直流網(wǎng)絡(luò)絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)來對其進行處理，讓人們對相關(guān)的信息數(shù)據(jù)有著一定的了解，以確保船舶動力系統(tǒng)的正常運行。

在傳統(tǒng)的船舶電力系統(tǒng)中，由于動力系統(tǒng)中的直流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有一個良好的絕緣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察能力，因此導(dǎo)致管理人員在對進行控制處理的過程中，無法對船舶電力系統(tǒng)的運行情況和狀態(tài)進行詳細的了解，從而使得在故障發(fā)生時，不能對其進行及時的處理，進而給人們帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至還會關(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)測系統(tǒng)應(yīng)用到其中，對船舶電流系統(tǒng)的安全性和可靠性進行有效的提高。

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)測系統(tǒng)應(yīng)用到其中，從而對船舶電力系統(tǒng)的中的各個部分進行有效的控制管理。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良好的運行條件。其中主要的功能需求表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、在線監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用，可以對船舶電力系統(tǒng)中的各個電源設(shè)備進行很好的控制處理，并且將其相關(guān)的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)顯示在主測控制儀器上，而且我們在對故障問題進行分析的過程中，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、能實時監(jiān)測各電源的絕緣狀況，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、能方便地進行各電量和絕緣電阻故障報警限值的設(shè)置。

4、具有自檢、歷史故障記錄和查詢等功能。

三、國內(nèi)外相關(guān)監(jiān)測技術(shù)調(diào)研分析

針對電力系統(tǒng)絕緣故障的監(jiān)測，國內(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)測方法及裝置己在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用，但對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。現(xiàn)有的電網(wǎng)絕緣故障監(jiān)測中，交流電力系統(tǒng)監(jiān)測方法較多，而直流電網(wǎng)絕緣監(jiān)測方法較少，綜合起來，其主要方法如下：

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

1、基于電橋平衡的常規(guī)法，不能反映正負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)，不能實現(xiàn)故障分支定位。

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

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

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

從實際裝置試驗結(jié)果可看出，當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，下面進行分析。當船舶電網(wǎng)發(fā)生單相接地電阻過小甚至金屬接地情況時，該相故障線路接地電流很大，但由注入的低頻信號在接地電阻上產(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放大電路也無法準確分辨和測量接地電阻上電壓，因而導(dǎo)致頻法判據(jù)選線誤判。

3、差流檢測法是利用直流漏電流傳感器實?，F(xiàn)對分支故障進行檢測的方法，該方法無須向系統(tǒng)注入低頻信號，對直流系統(tǒng)不會造成干擾，且與系統(tǒng)分布電容大小無關(guān)，檢測靈敏度較高。也有提出采用光纖傳感器實現(xiàn)對直流系統(tǒng)絕緣的在線監(jiān)測。目前，直流系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測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)場布線多，施工復(fù)雜，采集點到微機多為小信號模擬量的傳送，易受生產(chǎn)現(xiàn)場的電磁干擾，當被監(jiān)測直流系統(tǒng)范圍很大時，問題尤為突出，另外監(jiān)控主機一旦故障，系統(tǒng)將不能工作，失去對直流系統(tǒng)絕緣的連續(xù)監(jiān)察。

以上所述的各種測量原理都有一定的優(yōu)點，同時也存在一些缺點，具體的說要達到電網(wǎng)絕緣的在線監(jiān)測和故障的自動定位仍有一定的困難。目前，國外絕緣監(jiān)測裝置大量采用根據(jù)專家經(jīng)驗編成的專家系統(tǒng)，有時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，當按照上述步驟再輸入由巡視人員得到的進一步信息，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)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中，存在著一定的局限性，因此我們在對其進行控制管理的過程中，一定要根據(jù)船舶電力系統(tǒng)運行的實際情況來對其進行處理，從而保障船舶電力系統(tǒng)在正常運行的過程中，不會受到各方面因素的影響，而出現(xiàn)故障問題，進而有效的推動我國船舶行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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