[發明專利]一種中壓船舶電力系統單相接地故障報警器設計方法

有效

• 申請號: 201811365359.3
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109375037B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 徐曉濱;翁旭;胡燕祝;高海波;高迪駒
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種中壓船舶電力系統單相接地故障報警器設計方法，屬于船舶安全運行維護領域。本發明先將每一時刻的含有不確定性的兩個報警置信度利用報警置信度靜態融合規則進行靜態融合，得到每一時刻的靜態報警置信度，再利用報警置信度動態融合規則將當前時刻的靜態報警置信度與其以往時刻的動態報警置信度進行動態融合，得到當前時刻的動態報警置信度，并在相關判定準則下判定是否發出警報，這種靜態融合與動態融合相結合的置信度融合過程可以有效降低報警器的誤報率和漏報率。

技術領域

本發明涉及一種中壓船舶電力系統單相接地故障報警器設計方法，屬于船舶安全運行維護領域。

背景技術

在中壓船用電力系統中，電纜數量多，總長度長，等效對地電容顯著大于低壓船舶電力系統，單相接地故障的危害已經不能忽視。單相接地故障作為一種頻發故障，會造成非接地相對地電壓升高，長期帶故障運行將影響電纜的絕緣水平，造成電纜的加速老化。還會引起接地點(間斷性)電弧，導致故障嚴重化，進而發展為兩相、三相(短路)接地故障。一般情況下，通過設置合適的方向性零序過電流保護可實現對此類故障的有效保護。

中壓船用電力系統中的單相接地故障，就是要對產生的零序電壓，電流的相位與幅值做量化分析，然后設計報警器對中壓電力系統的單相接地狀態進行有效實時的監測。但是普通的報警器只能根據單一的輸入信號變量是否觸發設定的報警閾值來確定報警與否，這種單一變量下的閾值觸發報警產生的機制，在中壓電力系統的實際應用中，常常會導致誤報、漏報等情況發生。通常衡量一個報警器性能的基本指標為誤報率、漏報率和平均延遲時間。數字濾波、時間延遲、設置死區是幾類常用的基于絕對閾值判別方式的報警器設計方法，這些傳統的報警方法采用過程變量超過閾值則立即報警、低于閾值報警即刻解除的機制。但是，考慮到中壓電力系統的復雜情況，這些傳統方法并不能很好的消除中壓電力系統運行及傳感器信息采集中各種不確定性干擾，導致誤報率和漏報率過大，無法達到精準判定中壓電力系統運行狀態的目的。

發明內容

本發明的目的是提出一種中壓船舶電力系統單相接地故障報警器設計方法，與傳統報警器設計方法中采用的絕對閾值報警判別方式不同，本發明所提方法先將每一時刻的含有不確定性的兩個報警置信度利用報警置信度靜態融合規則進行靜態融合，得到每一時刻的靜態報警置信度，再利用報警置信度動態融合規則將當前時刻的靜態報警置信度與其以往時刻的動態報警置信度進行動態融合，得到當前時刻的動態報警置信度，并在相關判定準則下判定是否發出警報，這種靜態融合與動態融合相結合的置信度融合過程可以有效降低報警器的誤報率和漏報率。

本發明包括以下各步驟：

(1)對于中壓船舶電力系統，其中壓部分的拓撲多為母排分段結構，每段母排上至少由一臺發電機供電，日用變壓器和推進變頻器等負載設備分開連接至不同的母排分段上，根據《鋼制海船入級規范》，當系統中發生單相接地故障時，在故障點和地之間形成3.3KV～10.8KV不等的零序電壓U，通過線纜和設備的對地電容以及發電機中性點電阻對地產生零序電流I及其相位D，由零序電流傳感器采集得到零序電流信號，經傅里葉分解得到其峰值，記為x₁，由零序電流傳感器采集得到零序電流相位，記為x₂，零序電流峰值x₁由0開始增大，零序電流相位x₂從180°開始向-90°方向偏離，同時中壓電力系統由正常工作狀態變為故障狀態，傳感器每隔1秒采集一次零序電流信號和零序電流相位。

(2)設定單相接地故障報警器的辨識框架為Θ＝{NA,A}，其中NA＝0表示電力系統處于正常運行狀態，A＝1表示電力系統處于單相接地故障狀態。