一种船用配电板母排短路故障的智能保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于船舶技术领域，更具体地，涉及一种船用配电板母排短路故障的智能保护装置。
【背景技术】
[0002]配电板是船舶及海洋平台上最重要的设备之一，是船舶及海洋平台配电系统电力分配及保护的核心装置。具有DP2及以上动力定位要求的船舶及海洋平台，其配电板一般采用多段母排结构，配电板接收来自船上多台发电机组输出的电能，将电能分配至下级分配电板、分电箱、控制柜等设备，保证各个用电设备电源的可靠供给，保证船舶及海洋平台的安全、稳定运行。
[0003]若具有多段母排结构的配电板(以下简称多段母排配电板)出现故障，会影响整个配电系统的稳定性，小则影响用电设备的正常运行；大则影响船舶及海洋平台的安全，造成重大经济损失和人员损失，还有可能引发政治及生态环境灾难。
[0004]多段母排配电板的故障种类很多，最严重最有可能引起连锁反应的故障是短路故障。常见的短路故障有控制线路短路故障、电源输入侧线路短路故障、负载输出侧线路短路故障、母排短路故障。
[0005]控制线路短路故障会引起多段母排配电板局部控制功能的丧失，一般不会对整个配电系统产生严重影响；该短路故障电流较小，一般在控制回路中设置熔断器或微型断路器就可以及时切除故障回路，有效实现控制线路短路故障的保护。
[0006]电源输入侧线路短路故障和负载输出侧线路短路故障均是非常严重的故障，它们会影响船上电源的正常供应和负载设备的正常工作，如果不能将故障及时切除，将会使故障扩大化，损坏故障线路的电源设备和负载设备，影响整个多段母排配电板的正常运行，最终造成配电系统失电或全船失电。该类型短路故障的保护通常是由电源开关和负载开关实现的，开关具备短路保护功能，当出现短路故障时，相应主开关迅速分断，隔离故障回路。当电源设备或负载设备功率较大时，一般会设置差动保护装置，实现短路保护，如图1所示“差动保护装置实现图例”，在电源开关两侧分别设置电流互感器TA1、TA2，其信号接入“差动保护装置1”中，当电源输入侧线路出现短路时，“差动保护装置1”动作，使电源开关DG2QF可靠分断，及时切除故障回路；在负载开关两侧分别设置电流互感器TA3、TA4，其信号接入“差动保护装置2”中，当负载输出侧线路出现短路时，“差动保护装置2”动作，使负载开关3QF可靠分断，及时切除故障回路。差动保护装置是比较成熟的产品，已被广泛使用，可有效实现电源侧和负载侧线路短路故障的保护。
[0007]现有的诸如熔断器、微型断路器、开关、差动保护装置等短路故障保护装置主要实现了控制回路、电源侧及负载侧的短路故障保护，当多段母排配电板发生母排短路故障时，以上装置或方法均不能有效实现保护，分析如下:
[0008](1)熔断器、微型断路器只能实现短路电流较小的控制回路保护，但当母排发生短路故障时，短路电流很大，一般能达到几千安培甚至几万安培。
[0009](2)开关的分断能力较强，能够承受短路故障时短时间的大电流，可以实现开关上级电源侧、下级负载的短路保护，但多段母排配电板内一段母排上一般设置有多台电源开关和负载开关，当母排发生短路时，该段母排及其它段母排上的开关均可能分断或出现不应该分断的开关分断，会造成短路故障扩大化，影响整个配电系统安全运行，就无法实现短路故障的选择性保护。
[0010](3)差动保护装置一般只用于实现配电板电源侧或负载侧的短路故障的保护，是市场上较成熟的、功能固定化、输入/输出接口数量固定化的产品，无法满足多支路信号输入、多路控制信号输出的保护要求，因此当母排短路故障发生时，无法实现短路故障的选择性保护。
【发明内容】
[0011]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种船用配电板母排短路故障的智能保护装置，旨在解决现有技术中当多段母排中的任意一段母排发生短路故障时，无法实现短路故障的选择性保护的技术问题。
[0012]本发明提供了一种船用配电板母排短路故障的智能保护装置，智能保护装置设置在具有多段母排的配电板上，每段母排上均连接有一个智能保护装置，当多段母排中的任意一段母排发生短路故障时，通过与该段母排连接的智能保护装置实现对发生故障的母排的电源进行切断，从而不影响其他母排的正常供电；所述智能保护装置包括:采集模块，用于采集母排上每条支路的三相电流信号；AD转换模块，其输入端连接至所述采集模块的输出端，用于将电流信号转换为数字量信号；数据处理模块，用于对多个数字量信号进行矢量运算获得矢量和；并将矢量和与设定的阈值进行比较，根据比较结果判断该段母排是否发生短路故障；当发生短路故障时输出短路控制信号；开关量处理模块，将所述短路控制信号转换为开关量控制信号，并根据所述开关量控制信号切断该段母排的电源，从而对发生短路故障的母排进行保护。
[0013]更进一步地，所述智能保护装置还包括电源模块，用于给所述数据处理模块、所述AD转换模块和所述开关量处理模块提供电源。
[0014]更进一步地，所述采集模块包括多个电流传感器，分别设置在每段母排的各个支路上，用于采集每条支路的三相电流信号。
[0015]更进一步地，所述AD转换模块包括依次连接的调理模块和AD转换芯片，所述调理模块用于对采集的信号进行滤波处理，所述AD转换芯片用于对滤波后的模拟信号转换为数字信号。
[0016]更进一步地，所述数据处理模块包括CPU芯片、与所述CPU芯片连接的通讯模块、以及与所述CPU芯片连接的显示模块；所述CPU芯片用于处理来自AD转换芯片送过来的数字量信号，并进行矢量和运算，并将运行结果送给通讯模块、显示模块、开关量处理模块；所述通讯模块用于接收来自CPU芯片送过来的数据，并将数据以通讯方式(RS485、以太网或CAN)传送至外部其它监控设备；所述显示模块接收来自CPU芯片送过来的数据，并对数据进行实时显示，也可以通过显示模块实现对与矢量和相比较的设定阀值的在线修改。
[0017]更进一步地，所述开关量处理模块为继电器模块；继电器模块用于接收数据处理模块的处理结果，并将结果转化为无源开关量控制信号，输送至各个不同的控制保护回路，实现母排短路故障的快速保护，也可输送至船上报警系统，实现母排短路故障报警。
[0018]本发明提供的智能保护装置设置在具有多段母排的配电板上，每段母排上均连接有一个智能保护装置，当多段母排中的任意一段母排发生短路故障时，通过与该段母排连接的智能保护装置实现对发生故障的母排的电源进行切断，从而不影响其他母排的正常供电，实现了母排短路故障的选择性保护。
【附图说明】
[0019]图1为现有技术中差动保护装置的实现原理结构示意图；
[0020]图2为两段母排配电板单线图；
[0021]图3为配有母排短路故障智能保护装置的单线图；
[0022]图4为本发明实施例提供的智能保护装置实现母排短路故障保护的流程图；
[0023]图5为本发明实施例提供的母排短路故障智能保护装置原理框图；
[0024]图6母排短路故障智能保护装置实现图例。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]本发明提供的智能保护装置适用于船舶及海洋平台上多段母排配电板的母排短路故障的选择性保护，尤其适用于具有DP2级或DP3级动力定位要求或发生单点母排短路故障不允许全船失电的特殊船舶及海工平台。
[0027]多段母排配电板母排配置母排短路故障智能保护装置，在出现母排短路故障时，该智能装置自动识别母排短路故障，并输出控制指令将相关电源开关快速分断，保证船舶不因单点短路故障而使故障扩大化，可有效防止全船失电的严重后果；可以满足各国船级社对具有DP2或DP3级动力定位要求船舶在出现单点母排短路故障情况下，船舶动力定位功能不丧失的规范要求。
[0028]船舶及海工平台主配电板一般由两段及以上母排组成，如图2所示“两段母排配电板单线图”。如果母排BUS-A、BUS-B处均不配置任何短路保护装置，当母排BUS-A处发生短路时，发电机组(电源)主开关DG1QF、DG2QF、DG3QF均会瞬时保护分断，造成全船失电，可能给船舶带来严重损失，并危及人员安全。
[0029]如图3所示“配有母排短路故障智能保护装置的单线图”，当母排BUS-A发生短路故障时，智能保护装置立即响应，输出保护指令分断发电机组(电源)主开关DG1QF、DG2QF及母联开关BTA-B，母排BUS-A失电，但发电机组主开