船舶电力系统综合记录分析仪研制.pdf

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1、第27卷第6期2014年12月中国修船CHINASHIPREPAIRVol-27No．6Dec．2014船舶电力系统综合记录分析仪研制孙清磊1，杨锋2，罗宁昭2(1．海军装备部，北京100841；2．海军工程大学，湖北武汉430033)摘要：文章介绍了一种电力系统综合记录分析仪的硬件技术方案，该分析仪能够通过有效测试手段对不同船舶电网电力品质进行分析，通过分析可以及时排除电网和电气设备故障，提高船员发现故障、排除故障的能力。关键词：船舶；电力系统；电能品质；分析中图分类号：U665．12doi：10．13352／j．issn．1001—8328．2014．06．011Abstr

2、act：Thispaperpresentsahardwaresolutiononpowerqualityanaly’zerwhichisusedonshipboard，theanalyzercantestWdpowerqualityfromdifferentvesselstofindfaulteffectivelyandeliminatethefaultquickly．Keywords：ship；powersystem；powerquality；analysis电力系统的安全运行是船舶生命力的重要保证，但船舶电力系统日趋复杂，电力系统故障呈多样化发展。船舶电力系统在实际运行中，

3、由于设备老化或操作不当以及设备本身的问题，可能使系统出现各种故障或非正常运行状态，它们会使电力系统的安全可靠运行受到威胁，影响全船其他设备正常工作，严重者将导致装备的损坏或使整个电力系统的供电中断，影响航行安全。让船员能够提早地预测故障、及时发现和准确诊断故障、迅速有效处理故障是我们面临的重大课题。船舶电网设备故障与系统故障表现为电网电力品质的变化，如电压和电流波形畸变、谐波异常、不平衡度增加、相角变化异常等。通常情况下，船舶电气设备正常运行，则船舶电力系统电网波形参数不存在问题，当电气设备在故障状态下运行(如绝缘损坏、接地电容损坏、不对称运行)时，它们在电力系统中会产生电力污

4、染，对比记录测试数据与标准值的差别，可快速、安全、详细地定位和诊断电力系统和电气设备的故障。因此及时记录故障波形，并且通过有效测试手段对不同电网电力品质进行分析，可以进行准确判断分析，及时排除电网和电气设备故障。由于没有相关维修保障设备支撑，现有船舶各电力系统在故障情况下均不便进行准确的记录和分析，只能依靠值班人员对于相应仪表指示的观察和故障现象的简单描述来推断可能故障。不仅对于船员素质提出了很高的要求，而且在很大程度依靠故障重现才能判断故障原因，往往是根据经验给出简单判断，无法实现事后对故障性质原因的准确分析。由于不具备电力系统长期运行参数的存储记录和故障波形对比分析，船员无

5、法分析预测电力系统运行状态，完全是被动地应付各种系统故障，不利于装备的使用管理。船员仅依赖传统维修保障工具甚至不能确定故障部件，极大地影响了船舶电力系统设备的安全运行，导致即使是小故障也必须层层报修，客观上也造成了引进装备故障维修困难。因此需要研制船舶电力系统综合记录分析仪，以准确可靠地测试电网不同故障，提高船员抢修能力[1-4]。1现有方案及问题电能质量主要表现为电流、电压和频率的质量，国内外对电能质量确切的定义至今还没形成统一的共识。但大多数专家认为，对现代电能质量的作者简介：孙清磊(1973．)，男，河南方城人，工程师，大学本科，主要从事舰船技术保障工作。·35·2014

6、年第6期中国修船第27卷定义应理解为“导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题”。根据这一定义，电能质量除了保证额定电压和额定频率下的正弦波形外，还包括所有电压瞬变现象，如冲击脉冲、电压跌落、瞬时间断等。这个定义概括了电能质量的成因和后果。电能质量包括稳态和暂态2类电能质量问题。其中，稳态电能质量问题是指以波形畸变为特征而引起电能质量污染的问题，主要包括谐波(其特征指标是出现的谐波电压、电流的波形，各次谐波的幅值、相位、含有率)、电压闪变(其特征指标是波动幅值、调制频率等)、陷波(其特征指标是持续时间、幅值)、

7、三相不对称(其特征指标是不平衡因子)。而暂态电能质量问题是指正弦波形受到暂态扰动而发生畸变，是以频谱和暂态持续时间为特征的，主要包括暂态谐振(其特征指标是波形、峰值和持续时间)、暂态脉冲(其特征指标是电压上升时间、峰值和持续时间)、瞬时电压上升和跌落(其特征指标是变化幅值、持续时间)。美国和欧洲的部分国家于20世纪90年代初就已对电能质量问题逐渐展开了全面的研究。从所适用的功率理论的扩展，到电能质量评价指标体系的建立，提出了各种电能质量分析的方法，并研制了各种手持式单相电能质量分析仪、便携式