电力推进船舶电力系统多功能故障监视报警装置研发.pdf

第 5 2卷第 6期 2 0 1 5年3月 2 5日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me nt I n s t r u m e nt a t i o n Vo I 5 2 NO 6 M a r 2 5 2 0 1 5 电力推进船舶电力系统多功能故障监视报警装置研发 术 施伟锋， 包艳， 周左晗， 张威， 李伟翔 ( 上海海事大学 电气 自动化 系， 上海 2 0 1 3 0 6 ) 摘要 ： 针对电力推进船舶电力系统 ， 研发了以现场总线与工控以太网技术为基础 ， 以电力参数测量仪表 、 电能质 量监测仪表 、 模拟量指针式仪表 、 P L C 、 触摸屏和工控机为核心的多功能故障监视报警装置 与系统。装置的硬 件实现 ， 运用了基于 M o d b u s 现场总线的集中监视系统结构设计技术与设备配置方法 ； 软件实现 ， 运用了故 障报 警逻辑判别 、 集中监视人机界面设计、 故障信息处理和设备之间的报文传输技术。对发 电、 传输和推进负荷 的 多个装置组成监视系统， 在船舶电力系统实验室的应用表明其监视与报警功能满足要求、 提高了电力系统的安 全可靠性。 关键词： 船舶电力系统 ； 故障监视报警装置 ； 监视与故障报警系统 ； 可靠性 ； 现场总线 中图分类号 ： T M 7 7 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 5 ) 0 6 - 0 0 8 2 - 0 7 De v e l o pme nt o f t he m u l t i - f u nc t i o n a l f a u l t mo n i t o r i ng a l a r m de v i c e f o r t he e l e c t r i c a l l y pr o p u l s i v e s hi p po we r s y s t e m S h i W e i f e n g，Ba o Ya n，Zh o u Z u o h a n，Z ha n g W e i ，L i W e i x i a n g ( D e p a r t me n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n ， S h a n g h a i Ma r i t i m e U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 1 3 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Fo r t h e e l e c t ric a l l y p r o p u l s i v e s h i p p o we r s y s t e m ，a mu l t i f u n c t i o n a l f a u l t mo n i t o rin g a l a r m d e v i c e a n d s y s t e rn w e r e r e s e a r c h e d a n d d e v e l o p e d，w i t h t h e fi e l d b u s a n d i n d u s t r i a l E t h e r n e t t e c h n o l o g y a s t h e fou n d a t i o n，a n d t h e e l e c t r i c p a r a me t e r me a s u r i n g i n s t r u me n t ， po we r q u a l i t y mo n i t o rin g i n s t rume n t ， a n a l o g p o i n t e r g a u g e， PLC，t o u c h s c r e e n a n d i n d u s t ri a l c o mp u t e r a s t h e c o r e e q u i p me n t F o r t h e h a r d w a r e i mp l e me n t a t i o n o f t h e d e v i c e s ， t h e Mo d b u s fi e l d b u s c e n t r a l i z e d mo ni t o r i n g s y s t e m s t r u c t u r e de s i g n t e c h no l o gy a nd e q ui p me n t c o n fig u r a t i o n me t h o d we r e a p p l i e d，a n d f o r t h e s o f t w a r e i m p l e m e n t a t i o n ，t h e f a u l t a l a r m l o g i c a l j u d g me n t ， c e n t r a l i z e d m o n i t o r i n g a n d h u ma n - c o mp u t e r i n t e r f a c e d e s i g n，f a u l t i n f o r ma t i o n p r o c e s s i n g a n d me s s a g e t r a n s mi s s i o n t e c h n o l o gy b e t we e n d e v i c e s we r e a do p t e dTh e mo n i t o r i n g s y s t e m wa s c o mp o s e d o f s e v e r a l d e v i c e s o f p o we r g e n e r a t i o n，p o w e r t r a n s mi s s i o n a n d p r o p u l s i o n l o a d T h e a p p l i c a t i o n o f t he d e v i c e s t o t h e l a bs i n t h e s h i p po we r s y s t e m i n d i c a t e d t h a t t h e mo n i t o rin g a n d a l a r m f un c t i o ns me t t h e r e q u i r e me n t s a n d i mp r o v e d t he s a f e t y a nd r e l i a b i l i t y o f the po we r s y s t e m Ke ywo r ds： s h i p p o we r s y s t e m ，f a u l t mo n i t o r i n g a l a r m d e v i c e，mo n i t o rin g a n d f a u l t a l a r m s y s t e m ，r e l i a bi l i t y，fie l d b us 0 引 言 电力推进提高了船舶的有效载重空间和船舶机 动性、 降低了维护成本 、 减少了噪音和污染 ； 在提高 船舶动力装置 的功率密度 、 工作效率 和灵 活配置上 有明显的优势 ， 因此得到应用 ， 产生 了船舶 内燃机 推进动力装置的重大变革 。由于电力推进船舶 电力 系统推进 电机 负荷 巨大 ， 单一负荷 额定功率超过发 基金项 目： 高等学校博士学科点专项科研基金 ( 2 0 1 2 3 1 2 1 1 1 0 0 0 3 ) 上海市教委科研创新重点项 目( 1 2 Z Z 1 5 5 ) 电机单机额定 功率， 促使船舶 电力系统 的容量产 生 跨越式增长 J 。电力推进船舶航行 中， 海浪对推进 电机产生的推进功率大扰动传递至电力系统造成了 大的负荷冲击 ， 可能造成船舶 电力 系统故障。由于 故障发生存在时间上的随机性 、 故障源 的不确定性 ， 因此对船舶 电力系统的安全提 出了高要求 J ， 非 常 需要对船舶电力系统的运行加强实时监视 与故障报 警_ 4 J 。 目前在船舶 使用的故障监 视报警装置 ， 总体 上容错性能 、 人机友好性 和监视全 面实施方 面可 以 进一步提高。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m