[发明专利]一种船舶绝缘监测与故障定位嵌入式装置

说明书

本发明涉船舶检测技术领域，具体地说，是一种船舶绝缘监测与故障定位嵌入式装置，包括在线绝缘监测装置和故障定位装置；所述在线绝缘检测装置包括单片机、LCD显示模块、采集模块、信号注入模块、通讯模块、电源模块；所述故障定位装置包括MCU、采集模块、通讯模块，电源模块，报警模块，本系统使用的是UCOS‑III嵌入式操作系统，可以增强系统可靠性，并使得调试程序变得简单。

技术领域

本发明涉船舶检测技术领域，具体地说，是一种船舶绝缘监测与故障定位嵌入式装置。

背景技术

船舶交流电力系统普遍采取电源变压器二次侧中性点不接地并且用电设备外壳接地的运行方式以提高船舶供电安全性。该系统即IT系统。由于IT系统故障接地残流小，故障选线非常困难。在现有技术中，绝缘故障主要采用人工结合简单的设备进行定位，定位需要多个工具进行多次的检测，然后进行计算才能够定位出故障的位置，多次定位和计算导致效率较低，且由于人工的操作和设备的配合使用，容易导致定位的精度不准确，严重影响到船舶供电的连续性。对绝缘故障的快速、准确定位关系到整个航程的安全，所以绝缘监测和故障定位对船舶电网的安全运行就有重要意义。对电力系统绝缘状态进行连续在线监测，在发生接地故障时实时显示故障支路即故障定位判断。绝缘监测及故障定位系统的主要任务就是通过相关数据采集、计算，经过逻辑判断，快速、准确确定电网的绝缘状态，若发生故障，定位故障支路；为保养设备和抢修设备提供最及时、准确的判断信息；做到尽快排除故障，恢复供电，对船舶电力系统供电的安全性和连续性具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实时在线监测整个电网系统对地绝缘值与泄漏电容值，实时在线检测、准确识别故障支路，同时通讯上传数据至上层管理平台，并且提供丰富的参数设置、报警记录查询、人机界面等智能化应用功能，使用单频注入法的一种基于UCOS-III操作系统的船舶绝缘监测与故障定位的方法及嵌入式装置。

本发明是应用单频注入法的一种基于UCOS-III操作系统的船舶绝缘监测与故障定位的嵌入式装置。本嵌入式装置又分为两大组成部分：在线绝缘监测装置和故障定位装置。其中包括：微控制器、通讯模块、信号注入模块、采集模块、电源模块、显示模块、声光报警模块等。其特征在于，微处理器用于运行UCOS-III操作系统、通过消息列队和信号量来协调与同步的任务包括：键盘管理任务、绝缘数据采集任务、绝缘数据处理任务、LCD显示任务、通讯任务。在绝缘监测装置中，信号注入模块向被监测电网与地之间注入低频交流电压信号，与电网故障等效接地点形成回路。绝缘检测装置的采集模块利用高精度电压互感器，经电压跟随电路、运算放大电路、信号叠加处理电路进行信号的采集和转换，并送入单片机进行傅里叶变换提取低频信号。以故障定位装置连接多个漏电流互感器采集各支路漏电流信号，各支路漏电流信号传送至单片机以提取低频信号。在线绝缘监测装置通过通信模块接收多个故障定位装置采集并提取而来的各支路漏电流低频响应以及对应各支路功率因数(可采用ADE9000芯片进行相功率因数的测量)，最终在绝缘监测装置中计算出被监测电网系统各支路对地绝缘状态，并通过绝缘监测装置自带的LED显示模块实时显示绝缘电阻值和泄漏电容值。故障定位装置通过接受绝缘监测装置的报警阈值和报警指令进行预警/报警；通过指示灯和继电器将报警信号输出，报警后能够实时在线根据漏电流互感器采集信号的低频提取结果准确定位故障支路并显示在LCD模块。考虑到工频的影响，即在电压互感器与漏电流互感器采集到的电压与电流中还包含工频成分，为此可采用数字滤波的方式将其剔除，或者说提取低频信号。此方法解决了现有的故障定位装置存在定位效率和准确率较低的技术问题，实现了装置设计合理，定位效率和准确率较高的技术效果。

为了求得注入低频信号源单独作用时的电流响应，将电流传感器检测到的电流信号送入采用离散傅里叶算法的软件构成的数字滤波器，由离散傅里叶运算处理后，可得到注入低频信号的幅值。