海上平台电力系统综合故障诊断系统的研制

张昌荣

【摘要】海上平台电力系统日趋复杂，经常出现安全事故，给海上平台正常运行带来很多困扰。因此必须研制一套针对海上平台电力系统的故障诊断系统来保证海上平台的安全运行。本文叙述了新研制的海上平台电力系统综合故障诊断系统的结构和主要功能，简单介绍了系统硬件电路。

【关键词】海上平台；电能质量；故障选相；故障选线

1、引言

海上平台电力系统是由发电装置、配电装置和负载以特定的方式连接而成。电力系统的主要设备包括发电机组、变压器组、电动机和连接线。平台与平台之间的连接线电压等级为35kV，通常用電设备处要经过变压器降压，将压力等级降到400V。海上平台电力系统不同于陆地电网，其有自身特殊性，其故障诊断也较为复杂。随着海上平台技术的发展，越来越多的变频节能设备应用在平台系统互联系统中，海上平台电力系统日趋复杂化，经常发生安全事故。急需一套针对性强的综合故障诊断系统来保证电力系统的正常工作。传统的故障诊断系统主要是应用电能质量分析仪和故障录波器等仪器进行信息采集、记录和分析，该设备存在很多不足的地方，如功能单一、智能化不高、信息不能共享、设备占地面积大等。由于传统故障诊断系统存在的缺点导致技术人员不能及时获得故障信息并进行故障处理，影响平台正常工作。本文所介绍的综合故障诊断系统可以实现电气设备的在线状态检测、故障分析、故障定位，并将信息传输到异地中控系统进行分析处理。该故障诊断系统工作效率高、时效性强，可以提高生产效率和经济效益。

2、新研制故障诊断系统具有的功能

海上平台电力系统的谐波污染严重、频率波动大、自调能力低且运行方式多变，根据这些特点，综合故障诊断系统要有以下基本功能：①诊断系统能够实时监控整个电力系统的节点电压、系统频率和谐波情况等；②实时分析整个电力系统的各个电能质量参数，设定阈值，当电能质量参数超越阈值可以自动报警，并生成相应的越限报告；③当电力系统的低压段发生短路时，诊断系统能及时确定故障点并发出接地警报信号；④诊断系统能够准确诊断电动机故障，给出详细故障信息并记录数据；⑤故障诊断系统具有智能故障分析功能，当发生故障时可以迅速准确定位故障点、判断故障类型并进行相应的保护动作。⑥系统所有记录的信息查询方便，保证可以在多种端口对信息数据进行查询和输出；⑦诊断系统有良好的连接性和扩展性，当电气设备更新时可以及时扩展相应系统功能。

综合而言，故障诊断系统的功能主要是实时监视电力系统，对电能质量参数进行在线分析，发生故障时可以及时进行故障定位、故障诊断并自动进行保护动作，对信息数据可以进行异地多端口查询、输出。

3、故障诊断系统的结构

该故障诊断系统装置的结构为分层分布式。通过通信网络将各个电气间的信息采集单元与分析单元连接在一起，共同实现诊断系统的故障监测和分析功能。诊断系统分为三层，分别为中央控制层、信息采集层和网络层。主要由远程网络接口、数据处理服务器、交换机、数据采集单元和同步触发单元等组成。数据采集单元对电气设备的现场模拟量进行监测和收集，然后将采集数据经由同步触发单元和交换机上传到服务器，服务器再对采集数据进行分析计算，判断是否存在故障，从而完成电动机故障诊断、电能质量分析、低压电流接地故障等功能。该诊断系统主要组成部分包括：两台服务器、一台同步出发单元、43台数据采集单元和一台交换机。系统的结构清晰，服务器负荷小，当数据采集单元数量发生变化时不影响交换机的数量。下面主要介绍数据采集单元和同步触发单元两个主要系统单元。

数据采集单元是PCI-E总线的从属设备，其主要功能是接收自主设备的同步信号，并将采集的数据传输到主设备。数据采集单元包括16个模拟量输入通道和8个开关量输入通道。数据采集单元是以25.6kHZ的通道采集率对电动机进行故障诊断的，其他数据采集单元是以6.4kHZ速率的采样值进行上传的。在数据采集单元中，模拟信号通过转换芯片再经过并行总线与CPU连接，保证数据采集的实时同步，精度误差在±1%以下。

同步触发单元是PCI-E总线的主设备，其主要作用是向数据采集单元输送同步信号并读取数据采集单元传输过来的开关量和模拟量信息。同步触发单元有两个1000M的以太网接口，可以设置独立的IP地址，可以安全可靠的传输实时数据。一个以太网接口是采用UDP协议进行实时数据传输，另一个接口采用TCP协议进行非实时数据传输。同步触发单元使用内置看门狗和外置看门狗对处理器进行双重监视，保证程序运行的稳定性。

3、结语

本文主要介绍了一套集成性高、实时性强的海上平台电力系统综合故障诊断系统。该系统可以对电能质量进行实时监测，并有越限报警和智能保护动作等功能。该系统可以为电力系统运行维护人员及时排除故障、恢复生产提供有力保障。

参考文献

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