一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法及其监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术的船舶电网系统智能绝缘监测装置，包括单片机控制器、LCD液晶显示单元、采集单元、信号注入单元、通讯单元，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并由LED液晶显示单元显示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，实时通讯上传数据至上位机或上级模块通讯单元，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。

A Method and Monitoring Device for Monitoring Intelligent Insulation State of Ship Power Grid System Based on Injection Signal

The intelligent insulation monitoring device of the ship power grid system of the present invention includes a single chip computer controller, LCD liquid crystal display unit, acquisition unit, signal injection unit, communication unit and power supply unit. The signal injection unit injects 0.25Hz low frequency AC signal into any two phases between the monitored ship power grid system and the ground, and forms a circuit with the equivalent grounding point of the power grid fault, and is composed of the acquisition unit. The signal acquisition and transformation are carried out by the first-level voltage following circuit, operational amplification circuit and double-channel signal superposition processing circuit, and the signal processing and analysis are carried out by the amplification and filtering algorithm. The insulation state of the monitored power grid system to the ground is calculated, and the real-time insulation resistance and leakage capacitance values are displayed by the LED liquid crystal display unit. The alarm signals are output by the indicator lamp and the relay, and real-time communication is carried out. The transmission of data to the upper computer or module communication unit improves the detection accuracy, enhances the reliability of signal extraction, small size and light weight, flexible installation, convenient maintenance and reliable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法及其监测装置
本专利技术涉及船舶智能电气设备技术中的一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法及其监测装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，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，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，绝缘状态监测精度高，基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法及其监测装置。本专利技术基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法，其特征在于：向被监测船舶电网系统的任意两相相线上分别注入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，再采集流过回路的电压信号，并运算放大处理后输送至单片机控制器进行软件算法编程，最终计算出电网对地绝缘状态包括绝缘电阻值与泄漏电容值，并根据设定预警和报警阈值进行预警/报警；本专利技术还涉及上述基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法所采用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、LCD液晶显示单元、采集单元、信号注入单元、通讯单元，电源单元；被监测船舶电网系统连接有能够向被监测船舶电网系统注入低频交流信号的信号注入单元，信号注入单元输出端连接在被监测船舶电网系统的相线上，输入端连接至单片机控制器，单片机控制器还通过采集单元连接至被监测船舶电网系统；被监测船舶电网系统经采集单元再连接至单片机控制器；单片机控制器连接有电源单元，并通过通讯单元连接至故障定位装置通讯单元、上位机或上级模块通讯单元，还连接有能够实时显示绝缘电阻值、泄漏电容值的LCD液晶显示单元；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；所述通讯单元包括CAN通讯总线、RS485通讯，单片机控制器、信号注入单元、被监测船舶电网系统、采集单元之间通过CAN通讯总线进行通讯连接，单片机控制器与上位机或上级模块通讯单元之间通过RS485通讯进行通讯连接；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；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LCD液晶显示单元的电阻显示范围为0.1KΩ-10MΩ，电容值范围在150uf以内，通过LCD液晶显示单元还查看绝缘故障报警信息，最多保留最近99条报警记录。本专利技术基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法及其监测装置，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并由LED液晶显示单元显示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，本专利技术在经济性、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，不仅可以实时在线监测，还可以实时通讯上传数据至上层管理平台，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；本专利技术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。附图说明图1是本专利技术实施例基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的监测装置电路结构组成图；图2是本专利技术实施基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的监测装置注入线路示意图；图3是本专利技术实施例基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的监测装置的采集电路示意图；图4是本专利技术实施例基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的监测装置等效电路示意图。具体实施方式如图所示，一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法，向被监测船舶电网系统的任意两相相线上分别注入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，再采集流过回路的电压信号，并运算放大处理后输送至单片机控制器进行软件算法编程，最终计算出电网对地绝缘状态包括绝缘电阻值与泄漏电容值，并根据设定预警和报警阈值进行预警/报警。基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法所采用的船舶电网系统智能绝缘监测装置，包括单片机控制器、LCD液晶显示单元、采集单元、信号注入单元、通讯单元，电源单元；被监测船舶电网系统连接有能够向被监测船舶电网系统注入低频交流信号的信号注入单元，信号注入单元输出端连接在被监测船舶电网系统的相线上，输入端连接至单片机控制器，单片机控制器还通过采集单元连接至被监测船舶电网系统；被监测船舶电网系统经采集单元再连接至单片机控制器；单片机控制器连接有电源单元，并通过通讯单元连接至故障定位装置通讯单元、上位机或上级模块通讯单元，还连接有能够实时显示绝缘电阻值、泄漏电容值的LCD液晶显示单元；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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法，其特征在于：向被监测船舶电网系统的任意两相相线上分别注入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，再采集流过回路的电压信号，并运算放大处理后输送至单片机控制器进行软件算法编程，最终计算出电网对地绝缘状态包括绝缘电阻值与泄漏电容值，并根据设定预警和报警阈值进行预警/报警。

【技术特征摘要】
1.一种基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法，其特征在于：向被监测船舶电网系统的任意两相相线上分别注入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，再采集流过回路的电压信号，并运算放大处理后输送至单片机控制器进行软件算法编程，最终计算出电网对地绝缘状态包括绝缘电阻值与泄漏电容值，并根据设定预警和报警阈值进行预警/报警。2.一种用于实现权利要求1所述基于注入信号监测船舶电网系统智能绝缘状态的方法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、LCD液晶显示单元、采集单元、信号注入单元、通讯单元，电源单元；被监测船舶电网系统连接有能够向被监测船舶电网系统注入低频交流信号的信号注入单元，信号注入单元输出端连接在被监测船舶电网系统的相线上，输入端连接至单片机控制器，单片机控制器还通过采集单元连接至被监测船舶电网系统；被监测船舶电网系统经采集单元再连接至单片机控制器；单片机控制器连接有电源单元，并通过通讯单元连接至故障定位装置通讯单元、上位机或上级模块通讯单元，还连接有能够实时显示绝缘电阻值、泄漏电容值的LCD液晶显示单元；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。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：所述通讯单元包括CAN通讯总线、RS485通讯，单片机控制器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚更生，陈松涛，颜杰，王之民，赵祥，刘金震，渠吉鹏，
申请(专利权)人：镇江赛尔尼柯自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32