船舶电力系统直流网络绝缘状态监测系统研究

高原 袁阳 孟禹彤 赵朋远

【摘要】在当前我国船舶行业发展的过程中，对船舶电力系统直流网络绝缘状态监测系统进行相关的研究分析是很有必要的，它不仅可以对船舶动力系统的正常运行进行很好的控制管理，还有效的降低了船舶系统故障对船舶电力系统应用所带来的影响。本文首先对船舶直流网络绝缘状态监测系统研究的必要性进行简要的措施，其次讨论了当前我国船舶直流网络现状，最后阐述了直流网络绝缘状态监测系统在船舶电力系统中的设计应用，以供相关人士参考。

【关键词】直流网络；绝缘监测；研究分析

随着社会的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到了船舶行业建设和发展当中，这不仅促进了我国船舶行业的发展，还有效的提高了成本系统在使用功能。其中直流网络绝缘状态监测系统的应用，也很好的保障了船舶电力系统的正常运行，使得船舶系统的安全性和可靠性得到了有效的提高。但是在传统的直流网络绝缘状态监测系统使用的过程中，主要是采用人工测量的方法对其进行处理，这样不但加大了工作人员的劳动量，还使的直流网络绝缘状态监测系统在实际应用的过程中，存在着许多的安全隐患。下面我们就对船舶电力系统直流网络绝缘状态监测系统研究分析的相关内容来对其进行分析。

一、直流网络绝缘状态监测系统研究的必要性

当前在我国船舶行业发展的过程中，人们所采用的船舶电力自流网络系统主要是由直流UPS、直流方的装置以及消磁装置这三个部分组成的，它们在整个船舶运行的过程中有着十分重要的作用。但是由于船舶电力系统所控制的房屋比较广，而且其中绝大部分都是属于无人看守的位置，因此这就使得人们在对船舶动力系统进行控制管理的过程中，存在着许多的安全隐患，无法对动力系统中的运行参数和状态进行有效的控制管理。为此，这就需要使用直流网络绝缘状态监测系统来对其进行处理，让人们对相关的信息数据有着一定的了解，以确保船舶动力系统的正常运行。

在传统的船舶电力系统中，由于动力系统中的直流网络结构没有一个良好的绝缘网络监察能力，因此导致管理人员在对进行控制处理的过程中，无法对船舶电力系统的运行情况和状态进行详细的了解，从而使得在故障发生时，不能对其进行及时的处理，进而给人们带来巨大的经济损失，甚至还会关系到人们的生命安全。因此我们就要将直流网络绝缘状态监测系统应用到其中，对船舶电流系统的安全性和可靠性进行有效的提高。

二、船舶直流网络使用的现状

船舶电力系统在运行的过程中，人们为了保障其自身的安全性和可靠性，就要将监测系统应用到其中，从而对船舶电力系统的中的各个部分进行有效的控制管理。这样不仅使得船舶电力系统中的控制回路和信号回路的安全性得到有效的提高，还有效的降低了船舶电力系统故障发生的频率，为电力系统和设备的正常使用提高了一个良好的运行条件。其中主要的功能需求表现在以下几个方面：

1、在线监测技术的实际应用，可以对船舶电力系统中的各个电源设备进行很好的控制处理，并且将其相关的监测信息数据显示在主测控制仪器上，而且我们在对故障问题进行分析的过程中，我们还可以将光电技术应用到其中，让人们可以及时的发现船舶用电系统在应用的过程中存在的故障问题。

2、能实时监测各电源的绝缘状况，能正确反映绝缘电阻下降，能判定绝缘电阻下降的极性，能确定各极的绝缘电阻值，能定位绝缘电阻下降或接地的分支。

3、能方便地进行各电量和绝缘电阻故障报警限值的设置。

4、具有自检、历史故障记录和查询等功能。

三、国内外相关监测技术调研分析

针对电力系统绝缘故障的监测，国内外开展了大量研究工作，并取得了一定的成果，许多绝缘在线监测方法及装置己在电力系统中得到应用，但对于水面船舶的直流电网尤其是低压直流电网尚未开发相关产品。现有的电网绝缘故障监测中，交流电力系统监测方法较多，而直流电网绝缘监测方法较少，综合起来，其主要方法如下：

目前对直流系统绝缘监测的方法有基于电桥平衡的常规法，信号寻迹法和差流检测法。

1、基于电桥平衡的常规法，不能反映正负极绝缘均下降的情况，且只能判断直流系统的整体绝缘状态，不能实现故障分支定位。

2、直流电网信号绝缘监测方法中的寻迹法与交流电网寻迹法原理类似，有单一低频探测法和变频探测法之分。

其中单一低频探测需向直流系统注入一低频低幅值的交流信号，由装设在各分支的电流互感器进行信号检测实现分支定位，该方法在直流系统中加了交流信号，对直流系统的工作有一定影响，且检测灵敏度受系统分布电容大小的影响。

变频探测是向直流系统依次加入两个不同频率同幅值的交流信號进行检测，从原理上看，该方法基本解决了受分布电容大小影响不足，但当系统分布电容很大时，要求电流互感器有较大的动态范围和测量精度，这在实际中很难办到，而且该方法仍然对直流系统会造成一定的干扰。

从实际装置试验结果可看出，当利用双频法选线可解决船舶电力系统高阻接地情况下的选线问题，且可准确地给出接地电阻值。但在电网接地电阻很小甚至金属接地情况下仅采用双频法判据选线易出现误判，下面进行分析。当船舶电网发生单相接地电阻过小甚至金属接地情况时，该相故障线路接地电流很大，但由注入的低频信号在接地电阻上产生的电压将非常小，即所有线路的该相对地电压均近似为零，即使采用高精度的漏电流传感器和信号放大电路也无法准确分辨和测量接地电阻上电压，因而导致频法判据选线误判。

3、差流检测法是利用直流漏电流传感器实。现对分支故障进行检测的方法，该方法无须向系统注入低频信号，对直流系统不会造成干扰，且与系统分布电容大小无关，检测灵敏度较高。也有提出采用光纤传感器实现对直流系统绝缘的在线监测。目前，直流系统绝缘在线监测大多采用集中式的数据采集和处理系统。这种系统现场布线多，施工复杂，采集点到微机多为小信号模拟量的传送，易受生产现场的电磁干扰，当被监测直流系统范围很大时，问题尤为突出，另外监控主机一旦故障，系统将不能工作，失去对直流系统绝缘的连续监察。

以上所述的各种测量原理都有一定的优点，同时也存在一些缺点，具体的说要达到电网绝缘的在线监测和故障的自动定位仍有一定的困难。目前，国外绝缘监测装置大量采用根据专家经验编成的专家系统，有时即使从传感器传来的信息还不足以确定出现异常的位置及原因，专家系统也可列出应检查的清单，当按照上述步骤再输入由巡视人员得到的进一步信息，系统就有可能做出精确的判断。

四、结束语

目前，直流网络绝缘状态监测系统在实际应用的过程中，存在着一定的局限性，因此我们在对其进行控制管理的过程中，一定要根据船舶电力系统运行的实际情况来对其进行处理，从而保障船舶电力系统在正常运行的过程中，不会受到各方面因素的影响，而出现故障问题，进而有效的推动我国船舶行业的发展。

参考文献

[1]喻浩，焦绍光，杨锋.舰船直流电网绝缘状态监测装置设计[J].中国舰船研究，2010（03）

[2]鲁晓革，郑林，张薇.舰船接岸电时的安全性及绝缘监测问题[J].船电技术，2001（06）