[发明专利]船艇供配电智能检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及检测系统，尤其涉及一种船艇供配电智能检测系统。

背景技术

由于舰船上的舵机、辅机、武备、电子、照明、通风、消磁等都需要使用电力，供配电系统的可靠性和供电的连续性对舰船的作战效能的发挥起着决定性作用。069型船艇采用不接地的配电系统，也就是采用三相三线绝缘的配电系统，虽然这种配电制有着诸多优点，但在实际运行中存在产生过电压、故障定位困难等不足。就069船艇本身组成及结构而言，存在以下问题：（1）器件数量多，故障检测及排除时间长；（2）缺乏检测设备及手段，故障原因排除困难；（3）器件老化，使用寿命及可靠性存在不确定因素。

我国在故障预诊断与健康管理（PHM）方面的研究才刚刚起步，2005年北京航空航天大学曾声奎作了PHM技术的研究现状综述，2006年国防科技大学木志高设计了PHM系统的大体结构，提出采用分布式结构，利用故障诊断预测模块接收异常状态信息并进行判断，故障趋势预测模块接收趋势信息，将诊断和预测结果供给分析决策模块以提供维修需求信息；2008年哈尔滨工业大学张嘉钟分析了国外航空设备的PHM系统，指出该系统包括设备的状态检测、状态预报、故障诊断、故障评估及故障处理等；沈阳航空工业学院王瑞芳针对机器人维护的特点研究了基于统计过程控制的机器人系统的故障预测；空军工程大学张亮针对新一代作战飞机的技术特点以及在维修保障方面的需求，提出了机载PHM系统的体系结构，设计了3种分离的推理机：异常检测推理机、故障诊断推理机和故障预测推理机。目前我国的PHM技术主要应用在民航，如COMPASS，ECM，ADEPT等，主要是飞机或发动机的性能状态监控的软件系统，但功能很有限，PHM核心技术的研究更谈不上成熟。

现有技术大多是针对各类电子系统开展故障诊断的研究，很少涉及到系统的状态监测与健康管理研究。就舰船供配电系统系统而言，在运行过程中更需要的是能够对系统进行在线状态监测，密切关注系统的健康状况变化，以便能够根据供配电系统的实际健康状况来决定维修与否(即视情维修)。在系统出现早期故障时，通常由于故障信号的微弱变化很难直接检测出来，如何把不易检测的早期故障信号转变为容易观测到的信息，评价当前状态偏离正常态的程度并估计系统的健康状况，给视情维修提供依据，是项目研究的核心内容。由于早期故障信号的微弱性，仅以一个时间点上的观测信号来估计系统的健康状况是远远不够的，应当对供配电系统进行多次信号检测并以此来估计系统的健康状态。

在视情维修的情况下，需对供配电系统的早期故障进行监测与识别，以便在系统出现故障之前就及时发现和替换这些潜在的早期故障元件，而早期故障特征的微弱性大大增加了故障诊断的难度。因此如何有效地辨别出故障元件显得尤为重要，特征提取的研究是故障诊断技术中非常重要的步骤，尤其是在早期故障的诊断过程中。由于单类特征包含的信息总是有限的，不同类型的特征包含了供配电系统不同角度的状态信息。因此，当采集到供配电系统不同类型的特征时，如何实现对这些特征的有效融合，充分挖掘出其中的有用信息，以期望能够提高故障识别率。

状态监测与早期故障诊断是基于监测点瞬时数据来实现的，但是很难了解系统的行为特征，实际中还需利用供配电系统的历史信息和动态信息，实现对供配电系统未来的运行状态和发展趋势做出估计，防止灾难性故障的发生，因此需要有效的预测模型来监督供配电系统劣化的变化趋势。状态预测以当前系统的状态为起点，结合被预测对象的近期监测数据及历史数据，通过相应的预测算法对被监测数据进行分析，对系统未来时刻的运行状态进行预测、分析与决策，以便及时在故障发生之前采取有效措施保证系统的顺利运行，实现对故障的提前预警，以便及早采取相应的措施，为系统后续的正常运行争取时间，其次也增加了系统的故障预测能力，对装备在未来时刻中可能出现的故障进行预测，以便进行预防维修。配电系统中各类电器在使用过程中的某些部件老化、磨损、疲劳等性能逐渐下降，最终超出允许值而发生的故障，这类故障占有相当大的比重，具有一定的规律性，能够通过早期的状态运行数据进行预测和防止。

综上所述，对主配电板的工作状态进行实时监测、对各个低压电器进行健康管理、对供配电系统进行故障检测与预测是提高舰船工作可靠性、保障作战效能的重要手段。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种船艇供配电智能检测系统，它具有故障检测范围广、检测精度高、故障预测准、操作简便灵活等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：