一种船舶的故障控制方法、装置、设备及介质与流程

1.本技术涉及船舶控制技术领域，具体而言，涉及一种船舶的故障控制方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.目前，船舶的负载故障是船舶电力系统中的最常见的故障之一，占所有故障的80％以上。其负载的故障类型有相间短路故障，接地故障等。当负载故障发生时，需要快速对其进行检测与隔离。
3.在船舶配电系统中，包含蓄电池和超级电容的混合储能系统通过变流器与直流母线相连，在发生负载故障时，储能系统会和电源一起输出短路电流。功率变流器的限流作用给短路故障保护带来了新挑战。尽管故障电流的能量有限，但由于故障电流幅值和梯度非常接近励磁涌流、过流，这使得故障诊断更加困难。导致传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种船舶的故障控制方法、装置、设备及介质，能够通过对目标端口的输出等效阻抗值的测量和计算，判断目标船舶负载是否存在故障，并对目标开关进行控制，解决了现有技术中存在的传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统的问题，达到有效诊断目标船舶负载是否存在故障，并在故障出现时，对目标端口输出到目标船舶负载的电能进行有效隔离，进而达到隔离故障、保护船舶的航行安全的效果。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种船舶的故障控制方法，所述方法包括：获取目标端口的第一电流值和第一电压值，所述目标端口为在船舶的供电电路中距离目标船舶负载最近、且用于为目标船舶负载进行供电的电源端口；根据所述目标端口的第一电流值和第一电压值，计算所述目标端口的第一输出等效阻抗值；根据所述第一输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障；若所述目标船舶负载存在故障，则控制第一目标开关断开，所述第一目标开关设置于所述目标端口与所述目标船舶负载之间，用于控制所述目标端口是否为所述目标船舶负载进行供电。
6.可选地，通过以下步骤控制第一目标开关断开：在确定所述目标船舶负载存在故障、且持续预设时间之后，获取所述目标端口的第二电流值和第二电压值；根据所述目标端口的第二电流值和第二电压值，计算所述目标端口的第二输出等效阻抗值；根据所述第二输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否仍存在故障；若所述目标船舶负载仍存在故障，则控制第一目标开关断开。
7.可选地，所述目标端口连接到船舶的主电源，以由主电源为目标船舶负载进行供电，所述船舶还包括备用电源，所述方法还包括：判断所述第一目标开关是否被断开；若是，则控制第二目标开关闭合，所述第二目标开关用于控制备用电源是否为所述目标船舶负载
进行供电。
8.可选地，所述方法还包括：获取目标端口的第三电流值和第三电压值，所述目标端口连接到船舶的备用电源，以由备用电源为目标船舶负载进行供电；根据所述目标端口的第三电流值和第三电压值，计算所述目标端口的第三输出等效阻抗值；根据所述第三输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障；若所述目标船舶负载存在故障，则控制第二目标开关断开。
9.可选地，通过以下步骤控制第二目标开关断开：在确定所述目标船舶负载存在故障、且持续预设时间后，获取所述目标端口的第四电流值和第四电压值；根据所述目标端口的第四电流值和第四电压值，计算所述目标端口的第四输出等效阻抗值；根据所述第四输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否仍存在故障；若所述目标船舶负载仍存在故障，则控制第二目标开关断开。
10.可选地，通过以下步骤确定所述目标船舶负载的阻抗阈值：根据所述目标船舶负载的额定电压值和额定功率值，计算中间阻抗值；判断所述中间阻抗值是否大于所述船舶的最大负载阻抗值；若所述中间阻抗值大于所述船舶的最大负载阻抗值，则将所述船舶的最大负载阻抗值确定为所述目标船舶负载的阻抗阈值；若所述中间阻抗值小于或等于所述船舶的最大负载阻抗值，则将所述船舶的中间阻抗值确定为所述目标船舶负载的阻抗阈值。
11.可选地，通过以下公式根据所述目标船舶负载的额定电压值和额定功率值，计算中间阻抗值：
[0012][0013]
其中，z为中间阻抗值，v为目标船舶负载的额定电压值，p为目标船舶负载的额定功率值。
[0014]
第二方面，本技术实施例还提供了一种船舶的故障控制装置，所述装置包括滤波电路、第一目标开关和控制模块，所述第一目标开关的一端与目标端口的正极连接，所述第一目标开关的另一端与所述滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与目标船舶负载的正极连接，所述目标船舶负载的负极与所述目标端口的负极连接，所述控制模块的数据检测端连接至目标端口的正极与第一目标开关之间，以获取目标端口的第一电流值和第一电压值，所述控制模块的控制端连接至所述第一目标开关的控制端，以控制所述第一目标开关的闭合或断开，其中，所述控制模块包括：
[0015]
目标端口测量单元，用于获取目标端口的第一电流值和第一电压值，所述目标端口为在船舶的供电电路中距离目标船舶负载最近、且用于为目标船舶负载进行供电的电源端口；
[0016]
第一输出等效阻抗值计算单元，用于根据所述目标端口的第一电流值和第一电压值，计算所述目标端口的第一输出等效阻抗值；
[0017]
目标船舶负载故障判断单元，用于根据所述第一输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障；
[0018]
第一目标开关控制单元，用于若所述目标船舶负载存在故障，则控制第一目标开关断开，所述第一目标开关设置于所述目标端口与所述目标船舶负载之间，用于控制所述
目标端口是否为所述目标船舶负载进行供电。
[0019]
第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的船舶的故障控制方法的步骤。
[0020]
第四方面，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的船舶的故障控制方法的步骤。
[0021]
本技术实施例提供的一种船舶的故障控制方法、装置、设备及介质，通过对目标端口的输出等效阻抗值的测量和计算，判断目标船舶负载是否存在故障，并对目标开关进行控制，解决了现有技术中存在的传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统的问题，达到有效诊断目标船舶负载是否存在故障，并在故障出现时，对目标端口输出到目标船舶负载的电能进行有效隔离，进而达到隔离故障、保护船舶的航行安全的效果。
[0022]
为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]
图1为本技术实施例所提供的一种船舶的故障控制方法的流程图；
[0025]
图2为本技术实施例所提供的另一种船舶的故障控制方法的流程图；
[0026]
图3为本技术实施例所提供的一种船舶的故障控制装置的结构示意图；
[0027]
图4为本技术实施例所提供的一种控制模块的结构示意图；
[0028]
图5本技术实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]
首先，对本技术可适用的应用场景进行介绍。本技术可应用于船舶控制技术领域。
[0031]
经研究发现，目前，船舶的负载故障是船舶电力系统中的最常见的故障之一，占所有故障的80％以上。其负载的故障类型有相间短路故障，接地故障等。当负载故障发生时，需要快速对其进行检测与隔离。
[0032]
在船舶配电系统中，包含蓄电池和超级电容的混合储能系统通过变流器与直流母线相连，在发生负载故障时，储能系统会和电源一起输出短路电流。功率变流器的限流作用给短路故障保护带来了新挑战。尽管故障电流的能量有限，但由于故障电流幅值和梯度非常接近励磁涌流、过流，这使得故障诊断更加困难。导致传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统。
[0033]
基于此，本技术实施例提供了一种船舶的故障控制方法、装置、设备及介质，达到有效诊断目标船舶负载是否存在故障，并在故障出现时，对目标端口输出到目标船舶负载的电能进行有效隔离，进而达到隔离故障、保护船舶的航行安全的效果。
[0034]
请参阅图1，图1为本技术实施例所提供的一种船舶的故障控制方法的流程图。如图1中所示，本技术实施例提供的船舶的故障控制方法，包括：
[0035]
s101、获取目标端口的第一电流值和第一电压值。
[0036]
其中，所述目标端口为在船舶的供电电路中距离目标船舶负载最近、且用于为目标船舶负载进行供电的电源端口。
[0037]
s102、根据所述目标端口的第一电流值和第一电压值，计算所述目标端口的第一输出等效阻抗值。
[0038]
具体的，可以通过以下公式计算第一输出等效阻抗值：
[0039][0040]
其中，z
eq1
为第一输出等效阻抗值，v1为第一电压值，i1第一电流值。
[0041]
s103、根据所述第一输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障。
[0042]
具体的，可以通过以下步骤确定所述目标船舶负载的阻抗阈值：根据所述目标船舶负载的额定电压值和额定功率值，计算中间阻抗值；判断所述中间阻抗值是否大于所述船舶的最大负载阻抗值；若所述中间阻抗值大于所述船舶的最大负载阻抗值，则将所述船舶的最大负载阻抗值确定为所述目标船舶负载的阻抗阈值；若所述中间阻抗值小于或等于所述船舶的最大负载阻抗值，则将所述船舶的中间阻抗值确定为所述目标船舶负载的阻抗阈值。
[0043]
其中，可以通过以下公式根据所述目标船舶负载的额定电压值和额定功率值，计算中间阻抗值：
[0044][0045]
其中，zr为中间阻抗值，v为目标船舶负载的额定电压值，p为目标船舶负载的额定功率值。
[0046]
这里，正常对目标船舶负载的阻抗值的计算为额定电压值除以额定功率值，但在本技术中应取额定电压值的平方值对阻抗值进行计算，这样，就在正常工作条件与故障工作条件之间的提供了一个故障测量的冗余度，保证了不会由于目标负载的短时负载增加，导致故障误判。
[0047]
s104、若所述目标船舶负载存在故障，则控制第一目标开关断开。
[0048]
其中，所述第一目标开关设置于所述目标端口与所述目标船舶负载之间，用于控制所述目标端口是否为所述目标船舶负载进行供电。
[0049]
具体的，可以通过以下步骤控制第一目标开关断开，请参阅图2，图2为本技术实施例提供的另一种船舶的故障控制方法的流程图。如图2中所示，本技术实施例提供的船舶的故障控制方法，包括：
[0050]
s201、在确定所述目标船舶负载存在故障、且持续预设时间之后，获取所述目标端口的第二电流值和第二电压值。
[0051]
s202、根据所述目标端口的第二电流值和第二电压值，计算所述目标端口的第二输出等效阻抗值。
[0052]
具体的，可以通过以下公式计算第二输出等效阻抗值：
[0053][0054]
其中，z
eq2
为第二输出等效阻抗值，v2为第二电压值，i2第二电流值。
[0055]
s203、根据所述第二输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否仍存在故障；
[0056]
s204、若所述目标船舶负载仍存在故障，则控制第一目标开关断开。
[0057]
这样，通过设立预设时间，在预设时间的延迟之后，再对目标船舶负载进行判断，可以避免目标船舶负载在启动瞬间或大功率负载接入造成系统震荡时产生故障误判。
[0058]
可选的，所述目标端口连接到船舶的主电源，以由主电源为目标船舶负载进行供电，所述船舶还包括备用电源，所述方法还包括：判断所述第一目标开关是否被断开；若是，则控制第二目标开关闭合，所述第二目标开关用于控制备用电源是否为所述目标船舶负载进行供电。
[0059]
这样，在正常的供电线路出现负载异常时，可以尝试由备用电源继续为目标船舶负载进行供电。
[0060]
具体的，当备用电源的输出作为目标端口为目标船舶负载进行供电时，所述方法还包括：获取目标端口的第三电流值和第三电压值，所述目标端口连接到船舶的备用电源，以由备用电源为目标船舶负载进行供电；根据所述目标端口的第三电流值和第三电压值，计算所述目标端口的第三输出等效阻抗值；根据所述第三输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障；若所述目标船舶负载存在故障，则控制第二目标开关断开。
[0061]
其中，可以通过以下步骤控制第二目标开关断开：在确定所述目标船舶负载存在故障、且持续预设时间后，获取所述目标端口的第四电流值和第四电压值；根据所述目标端口的第四电流值和第四电压值，计算所述目标端口的第四输出等效阻抗值；根据所述第四输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否仍存在故障；若所述目标船舶负载仍存在故障，则控制第二目标开关断开。
[0062]
其中，对备用电源的输出作为目标端口为目标船舶负载进行供电时的故障控制方法的描述可以参照s101至s104的描述，并且能达到相同的技术效果，对此不做赘述。
[0063]
这样，在船舶切换备用电源为船舶目标负载进行供电时，通过上述方法对船舶的故障进行隔离，进而保证了船舶的航行安全。
[0064]
可选地，所述方法还包括：判断所述第一电流值是否小于零，若所述第一电流值小于零，则控制第一目标开关断开。
[0065]
这样，保证了在电流的方向出现错误时，通过断开目标开关来保护目标船舶负载不会由于电流方向错误，导致目标船舶负载出现损伤。
[0066]
本技术实施例提供的船舶的故障控制方法，通过对目标端口的输出等效阻抗值的测量和计算，判断目标船舶负载是否存在故障，并对目标开关进行控制，解决了现有技术中存在的传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统的问题，达到有效诊断目标船舶负载是否存在故障，并在故障出现时，对目标端口输出到目标船舶负载的电能进行有效隔离，进而达到隔离故障、保护船舶的航行安全的效果。
[0067]
基于同一发明构思，本技术实施例中还提供了与船舶的故障控制方法对应的船舶的故障控制装置，由于本技术实施例中的装置解决问题的原理与本技术实施例上述船舶的故障控制方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
[0068]
请参阅图3，图3为本技术实施例所提供的一种船舶的故障控制装置的结构示意图。如图3中所示，船舶的故障控制装置包括：目标端口301、滤波电路303、第一目标开关302、控制模块304和目标船舶负载305。
[0069]
其中，第一目标开关302的一端与目标端口301的正极连接，第一目标开关302的另一端与滤波电路303的一端连接，滤波电路303的另一端与目标船舶负载305的正极连接，目标船舶负载305的负极与目标端口301的负极连接，控制模块304的数据检测端连接至目标端口301的正极与第一目标开关302之间，以获取目标端口301的第一电流值和第一电压值，控制模块304的控制端连接至第一目标开关302的控制端，以控制第一目标开关302的闭合或断开。
[0070]
这样，通过滤波电路303的滤波，可以准确的对目标端口301的电流和电压值进行测量，保证了测量的精度。
[0071]
请参阅图4，基于上述船舶的故障控制装置的结构，图4为本技术实施例所提供的一种控制模块的结构示意图。如图4中所示，所述控制模块400包括：
[0072]
目标端口测量单元401，用于获取目标端口的第一电流值和第一电压值，所述目标端口为在船舶的供电电路中距离目标船舶负载最近、且用于为目标船舶负载进行供电的电源端口。
[0073]
第一输出等效阻抗值计算单元402，用于根据所述目标端口的第一电流值和第一电压值，计算所述目标端口的第一输出等效阻抗值。
[0074]
目标船舶负载故障判断单元403，用于根据所述第一输出等效阻抗值和所述目标船舶负载的阻抗阈值，判断所述目标船舶负载是否存在故障。
[0075]
第一目标开关控制单元404，用于若所述目标船舶负载存在故障，则控制第一目标开关断开，所述第一目标开关设置于所述目标端口与所述目标船舶负载之间，用于控制所述目标端口是否为所述目标船舶负载进行供电。
[0076]
本技术实施例提供的控制装置，能够通过对目标端口的输出等效阻抗值的测量和计算，判断目标船舶负载是否存在故障，并对目标开关进行控制，解决了现有技术中存在的传统的故障诊断方法难以适用于船舶的多端直流配电系统的问题，达到有效诊断目标船舶负载是否存在故障，并在故障出现时，对目标端口输出到目标船舶负载的电能进行有效隔
离，进而达到隔离故障、保护船舶的航行安全的效果。
[0077]
请参阅图5，图5为本技术实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图5中所示，所述电子设备500包括处理器510、存储器520和总线530。
[0078]
所述存储器520存储有所述处理器510可执行的机器可读指令，当电子设备500运行时，所述处理器510与所述存储器520之间通过总线530通信，所述机器可读指令被所述处理器510执行时，可以执行如上述图1以及图2所示方法实施例中的船舶的故障控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0079]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1以及图2所示方法实施例中的船舶的故障控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0080]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0081]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0082]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0083]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0084]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0085]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。