一種船用配電板母排短路故障的智能保護裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于船舶技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種船用配電板母排短路故障的智能保護裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]配電板是船舶及海洋平臺上最重要的設(shè)備之一，是船舶及海洋平臺配電系統(tǒng)電力分配及保護的核心裝置。具有DP2及以上動力定位要求的船舶及海洋平臺，其配電板一般采用多段母排結(jié)構(gòu)，配電板接收來自船上多臺發(fā)電機組輸出的電能，將電能分配至下級分配電板、分電箱、控制柜等設(shè)備，保證各個用電設(shè)備電源的可靠供給，保證船舶及海洋平臺的安全、穩(wěn)定運行。
[0003]若具有多段母排結(jié)構(gòu)的配電板（以下簡稱多段母排配電板）出現(xiàn)故障，會影響整個配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，小則影響用電設(shè)備的正常運行;大則影響船舶及海洋平臺的安全，造成重大經(jīng)濟損失和人員損失，還有可能引發(fā)政治及生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。
[0004]多段母排配電板的故障種類很多，最嚴重最有可能引起連鎖反應(yīng)的故障是短路故障。常見的短路故障有控制線路短路故障、電源輸入側(cè)線路短路故障、負載輸出側(cè)線路短路故障、母排短路故障。
[0005]控制線路短路故障會引起多段母排配電板局部控制功能的喪失，一般不會對整個配電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響；該短路故障電流較小，一般在控制回路中設(shè)置熔斷器或微型斷路器就可以及時切除故障回路，有效實現(xiàn)控制線路短路故障的保護。
[0006]電源輸入側(cè)線路短路故障和負載輸出側(cè)線路短路故障均是非常嚴重的故障，它們會影響船上電源的正常供應(yīng)和負載設(shè)備的正常工作，如果不能將故障及時切除，將會使故障擴大化，損壞故障線路的電源設(shè)備和負載設(shè)備，影響整個多段母排配電板的正常運行，最終造成配電系統(tǒng)失電或全船失電。該類型短路故障的保護通常是由電源開關(guān)和負載開關(guān)實現(xiàn)的，開關(guān)具備短路保護功能，當(dāng)出現(xiàn)短路故障時，相應(yīng)主開關(guān)迅速分斷，隔離故障回路。當(dāng)電源設(shè)備或負載設(shè)備功率較大時，一般會設(shè)置差動保護裝置，實現(xiàn)短路保護，如圖I所示“差動保護裝置實現(xiàn)圖例”，在電源開關(guān)兩側(cè)分別設(shè)置電流互感器TA1、TA2，其信號接入“差動保護裝置I”中，當(dāng)電源輸入側(cè)線路出現(xiàn)短路時，“差動保護裝置I”動作，使電源開關(guān)DG2QF可靠分斷，及時切除故障回路;在負載開關(guān)兩側(cè)分別設(shè)置電流互感器TA3、TA4，其信號接入“差動保護裝置2”中，當(dāng)負載輸出側(cè)線路出現(xiàn)短路時，“差動保護裝置2”動作，使負載開關(guān)3QF可靠分斷，及時切除故障回路。差動保護裝置是比較成熟的產(chǎn)品，已被廣泛使用，可有效實現(xiàn)電源側(cè)和負載側(cè)線路短路故障的保護。
[0007]現(xiàn)有的諸如熔斷器、微型斷路器、開關(guān)、差動保護裝置等短路故障保護裝置主要實現(xiàn)了控制回路、電源側(cè)及負載側(cè)的短路故障保護，當(dāng)多段母排配電板發(fā)生母排短路故障時，以上裝置或方法均不能有效實現(xiàn)保護，分析如下：
[0008](I)熔斷器、微型斷路器只能實現(xiàn)短路電流較小的控制回路保護，但當(dāng)母排發(fā)生短路故障時，短路電流很大，一般能達到幾千安培甚至幾萬安培。
[0009](2)開關(guān)的分斷能力較強，能夠承受短路故障時短時間的大電流，可以實現(xiàn)開關(guān)上級電源側(cè)、下級負載的短路保護，但多段母排配電板內(nèi)一段母排上一般設(shè)置有多臺電源開關(guān)和負載開關(guān)，當(dāng)母排發(fā)生短路時，該段母排及其它段母排上的開關(guān)均可能分斷或出現(xiàn)不應(yīng)該分斷的開關(guān)分斷，會造成短路故障擴大化，影響整個配電系統(tǒng)安全運行，就無法實現(xiàn)短路故障的選擇性保護。
[0010](3)差動保護裝置一般只用于實現(xiàn)配電板電源側(cè)或負載側(cè)的短路故障的保護，是市場上較成熟的、功能固定化、輸入/輸出接口數(shù)量固定化的產(chǎn)品，無法滿足多支路信號輸入、多路控制信號輸出的保護要求，因此當(dāng)母排短路故障發(fā)生時，無法實現(xiàn)短路故障的選擇性保護。
【實用新型內(nèi)容】
[0011 ]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種船用配電板母排短路故障的智能保護裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)多段母排中的任意一段母排發(fā)生短路故障時，無法實現(xiàn)短路故障的選擇性保護的技術(shù)問題。
[0012]本實用新型提供了一種船用配電板母排短路故障的智能保護裝置，智能保護裝置設(shè)置在具有多段母排的配電板上，每段母排上均連接有一個智能保護裝置，當(dāng)多段母排中的任意一段母排發(fā)生短路故障時，通過與該段母排連接的智能保護裝置實現(xiàn)對發(fā)生故障的母排的電源進行切斷，從而不影響其他母排的正常供電；所述智能保護裝置包括:采集模塊，用于采集母排上每條支路的三相電流信號;AD轉(zhuǎn)換模塊，其輸入端連接至所述采集模塊的輸出端，用于將電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號;數(shù)據(jù)處理模塊，用于對多個數(shù)字量信號進行矢量運算獲得矢量和;并將矢量和與設(shè)定的閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷該段母排是否發(fā)生短路故障；當(dāng)發(fā)生短路故障時輸出短路控制信號;開關(guān)量處理模塊，將所述短路控制信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)量控制信號，并根據(jù)所述開關(guān)量控制信號切斷該段母排的電源，從而對發(fā)生短路故障的母排進行保護。
[0013]更進一步地，所述智能保護裝置還包括電源模塊，用于給所述數(shù)據(jù)處理模塊、所述AD轉(zhuǎn)換模塊和所述開關(guān)量處理模塊提供電源。
[0014]更進一步地，所述采集模塊包括多個電流傳感器，分別設(shè)置在每段母排的各個支路上，用于采集每條支路的三相電流信號。
[0015]更進一步地，所述AD轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的調(diào)理模塊和AD轉(zhuǎn)換芯片，所述調(diào)理模塊用于對采集的信號進行濾波處理，所述AD轉(zhuǎn)換芯片用于對濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0016]更進一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括CPU芯片、與所述CPU芯片連接的通訊模塊、以及與所述CHJ芯片連接的顯示模塊;所述CPU芯片用于處理來自AD轉(zhuǎn)換芯片送過來的數(shù)字量信號，并進行矢量和運算，并將運行結(jié)果送給通訊模塊、顯示模塊、開關(guān)量處理模塊;所述通訊模塊用于接收來自CPU芯片送過來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以通訊方式(RS485、以太網(wǎng)或CAN)傳送至外部其它監(jiān)控設(shè)備;所述顯示模塊接收來自CPU芯片送過來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行實時顯示，也可以通過顯示模塊實現(xiàn)對與矢量和相比較的設(shè)定閾值的在線修改。
[0017]更進一步地，所述開關(guān)量處理模塊為繼電器模塊;繼電器模塊用于接收數(shù)據(jù)處理模塊的處理結(jié)果，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為無源開關(guān)量控制信號，輸送至各個不同的控制保護回路，實現(xiàn)母排短路故障的快速保護，也可輸送至船上報警系統(tǒng)，實現(xiàn)母排短路故障報警。
[0018]本實用新型提供的智能保護裝置設(shè)置在具有多段母排的配電板上，每段母排上均連接有一個智能保護裝置，當(dāng)多段母排中的任意一段母排發(fā)生短路故障時，通過與該段母排連接的智能保護裝置實現(xiàn)對發(fā)生故障的母排的電源進行切斷，從而不影響其他母排的正常供電，實現(xiàn)了母排短路故障的選擇性保護。
【附圖說明】
[0019]圖I為現(xiàn)有技術(shù)中差動保護裝置的實現(xiàn)原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為兩段母排配電板單線圖；
[0021 ]圖3為配有母排短路故障智能保護裝置的單線圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例提供的智能保護裝置實現(xiàn)母排短路故障保護的流程圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例提供的母排短路故障智能保護裝置原理框圖；
[0024]圖6母排短路故障智能保護裝置實現(xiàn)圖例。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]本實用新型提供的智能保護裝置適用于船舶及海洋平臺上多段母排配電板的母排短路故障的選擇性保護，尤其適用于具有DP2級或DP3級動力定位要求或發(fā)生單點母排短路故障不允許全船失電的特殊船舶及海工平臺。
[0027]多段母排配電板母排配置母排短路故障智能保護裝置，在出現(xiàn)母排短路故障時，該智能裝置自動識別母排短路故障，并輸出控制指令將相關(guān)電源開關(guān)快速分斷，保證船舶不因單點短路故障而使故障擴大化，可有效防止全船失電的嚴重后果;可以滿足各國船級社對具有DP2或DP3級動力定位要求船舶在出現(xiàn)單點母排短路故障情況下，船舶動力定位功能不喪失的規(guī)范要求。
[0028]船舶及海工平臺主配電板一般由兩段及以上母排組成，如圖2所示“兩段母排配電板單線圖”。如果母排BUS-A、BUS-B處均不配置任何短路保護裝置，當(dāng)母排BUS-A處發(fā)生短路時，發(fā)電機組（電源）主開關(guān)DGIQF、DG2QF、DG3QF均會瞬時保護分斷，造成全船失電，可能給船舶帶來嚴重損失，并危及人員安全。
[0029]如圖3所示“配有母排短路故障智能保護裝置的單線圖”，當(dāng)母排BUS-A發(fā)生短路故障時，智能保護裝置立即響應(yīng)，輸出保護指令分斷發(fā)電機組（電源)主開關(guān)DG1QF、DG2QF及母聯(lián)開關(guān)BTA-B，母排BUS-