船舶电站信号采集方案设计.pdf

《船舶电站信号采集方案设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第4期2014年8月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．27No．4Aug．2014船舶电站信号采集方案设计于振国，许冬晨(谢克斯特(天津)海洋船舶工程有限公司，天津300467)摘要：文章介绍了为实现船舶电站的自动化监测和实时控制，需对船舶电站的相关参数采集，以提供给以数字信号处理器为处理核心进行计算控制，涉及到电压、电流、频率检测、相角等数据的采集，通过这些采集到的信号，可以判断船舶电站目前的运行状态和所需进行的操作。关键词：船舶电站；数字信号处理器；信号采集中图分类号：U672doi：10．13352／j．issn．1001—

2、8328．2014．04．009Abstract：Thisarticlemainlyfocusesonthemethodsofcollectingsignalfromshippowerstation，includingvoltage，current，frequencydetectionandphaseangle，whichcanbetransmittedtodigitalsignalprocessor(DSP)tomakethestate-judgementandoperationmoreconvenientmorereal—timeandmorea

3、utomatically．Keywords：shippowersystem；digitalsignalprocessor；signalcollection1研究的意义及国内外研究现状信号的采集可以说是监控船舶整个系统可靠运行的基础和前提，对于集成化程度日益提高的船舶电站，在日常的运行过程中，可能因为人为因素或其他原因，不可避免出现各种的故障和不正常的运行状态。一旦发生故障，监控系统必须第一时间采取反应、及时报警、切断故障源，否则会导致设备烧毁、产品寿命缩短，更严重会产生影响整船电力系统稳定性等严重后果。所以，必须要对电力系统进行有效的监控，对于不可抗

4、拒的事故发生应该做到及时发现，自动切断该设备。⋯目前，以单片机为处理模块的监控设备由于其CPU自身处理数据的局限性，使得保护装置无法选用先进而精确的数字滤波算法和保护算法，导致整体系统的反应速度和安全性远远不能满足日益复杂的船舶电力系统要求。近年来，飞速发展的DSP(数字信号处理器digitalsignalprocessor)已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的核心器件，成为电子产品更新换代的决定因素，国外公司以DSP为处理核心，研制的新一代监控系统技术已经逐步成熟，但由于其要求苛刻，价格昂贵，人机通话困难，使得国内船舶很少装配，因此研究具有自

5、主知识产权和适应中国船舶需求的监控保护系统显得日益急迫。口。12方案设计思路HJ此次设计的船舶监控装置通过采集测量船舶电站电机和母排的电压、电流、频率以及相角，实现对电站的逆功、过载、过压、过流、欠压、失电等一系列保护以及远程自动控制等功能，具体流程如图1所示。本装置采用TMS320LF2407ADSP作为系统处理器，控制模块主要功能是根据监控采集的电站信息，发出相应的控制／报警信号，将信息传递给显示模块和上位机。显示模块主要由单片机控制，液晶显示模块采用CM3240128点阵屏显示。单片机通过串口通讯协议获得船舶信息，通过显示屏显示船舶相关状态。上

6、位机通讯采用CAN总线技术，由于DSP集成了CAN控制器，只需接入CAN收发器即可实现与其他模块通讯，SN65HVD230D是1'I公司DSP芯片和CAN总线接口的专用收发器，能实现良好作者简介：于振国(1973．)，男，天津人，工程师，大学本科，主要从事船舶与海洋石油电气、仪表工程设计、技术咨询工作。·28·2014年第4期于振国，等：船舶电站信号采集方案设计第27卷通讯速率和抗干扰性，在实际应用中被广泛采用。图1硬件框图3信号采集方案悼。为实现船舶电站的准确监控，前提要能够对船舶电站和电网的电压、电流和频率实现有效准确实时的采集，然后通过对采集到

7、的信号进行处理，使模拟信号成为控制模块可以识别的数字信号。信号采集设计方案主要包括信号采集模块、信号预处理模块和模数转换模块。其中信号采集模块主要是电压电流互感器、隔离装置组成，主要是为了实现信号线性采集，以保证控制模块中算法的可靠和控制的精确。信号采集模块分为电压采集和电流采集两部分。电压采集使用电压互感器进行隔离降压，将信号提供给信号预处理模块。电流信号采集需要将电流互感器采集到的信号转换为电压再提供给信号预处理模块。预处理模块是本文的重点，主要包含滤波电路，转换电路和比较电路等。．500．000．500O．500．000．5005．ooO4．0

8、003．0002．0001．000O—1．000-2．000—3．000-4．000一5Ooo3．1滤波电路