[实用新型]一种船舶电力系统故障录波主机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种录波主机，具体地说是一种船舶电力系统故障录波主机。

背景技术

故障录波主机是一种在国家电网中普遍使用的智能设备，当电力系统正常运行时，装置只进行数据的采集和实时监测，一旦系统出现短路或振荡等扰动时便会触发录波过程，完整记录下故障前后全过程的电压、电流等模拟量的变化情况和继电保护、断路器等开关量的动作情况，技术人员可以从保存的录波文件中获取想要的故障信息，不但可以实现电气故障的快速定位和准确判断，而且有利于发现继电保护和自动装置的缺陷，便于日后进一步改进和完善。如果将其纳入船舶电力监控系统之中，无疑会大大提高管理人员的工作效率，为船舶电力系统的安全稳定运行保驾护航。

目前，国内外的故障录波主机主要有以下几个特点：

(1)目前，国内外陆用故障录波主机普遍采用基于外部时钟的组网同步，该方式通常以GPS、BDS等卫星授时信号为基准时间源，通过时钟服务器向需要同步的智能设备发布秒脉冲，采集单元与录波主机在接收到对时信号后，校准内部的从时钟来实现同步采样。

虽然外部时钟同步法在国家电网得到了广泛应用，但并不适用于船舶故障录波主机。首先，船舶上安装的卫星系统通常是为导航定位服务，尚未发挥时间同步的功能，同时由于船体结构复杂，位于舱底的录波主机很难取得甲板上层的对时信号。其次，受海上恶劣气候条件和船舶复杂电力环境的影响，卫星授时信号有时会受到严重干扰甚至中断，一旦时钟源发生问题，将导致整个系统的时间信息发生紊乱。再次，时钟服务器的引入增加了系统的复杂程度，一旦其发生故障将导致整个同步网络瘫痪，并且对时设备需要配置额外的时钟输入接口，增加了装置的设计难度和硬件成本。最后，卫星授时系统关系到一个国家的战略安全，一味依赖美国的GPS信号并不可取，而国内的BDS尚不能覆盖全球，无法为远洋航行提供对时。

(2)陆用故障录波主机通常会在采集单元和录波主机之间添加一至多台交换机，这样做主要有三个原因：一是交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵，每个端口都可视为独立的网段，各自享有全部网络带宽，有利于通信容量的提高；二是陆用电网规模庞大，采样点可以达到几百个，需要的采集单元数量比较多，通过交换机向录波主机传输底层数据可减少录波主机的采集端口数量，简化结构设计；三是由于陆用故障录波主机采用的是外部时钟同步方式，采集单元与录波主机内部的从时钟与授时网络的主时钟保持严格同步，因此不必考虑由交换机引起的存储转发延时，采集单元上传的报文中即包含准确的同步采样时刻。

上述方式虽然有诸多好处，但应用到船舶故障录波当中却存在一定的问题。首先，在将拉格朗日一次插值算法引入到船舶故障录波主机之后，采集单元便省去了对时接口，因此其上传的报文中不包含采样时刻。录波主机的时间信息从集控台发送的NTP报文中获取，当其接收到各间隔上传的报文后会打上绝对时间戳，在此基础上减去采集单元到录波主机的额定时延即可还原真实的采样时刻。如果依然采用交换模式传输采样数据的话，受录波主机一侧带宽承载能力的限制，所有采集单元发送的数据在经过交换机时会有一个存储转发的过程，延时较大且不固定，使得在插值同步的过程中无法推算出准确的采样时刻。其次，一旦交换机发生故障，则与之相连的多台采集单元将无法正常传输数据至录波主机，导致某些电力监控点即使发生异常也无法启动故障录波等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决目前船舶电力监控系统缺乏适应船舶工作环境的故障录波主机的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种船舶电力系统故障录波主机，包括通信处理器、复杂可编程逻辑器、存储控制器、FLASH闪存、用于贮存录波数据的固态硬盘、可编程门阵列芯片、以太网收发器、光电耦合器、用于实现USB端口的调试功能的通用异步收发器FT232、DEBUG调试卡、用于数据传输的一号千兆位以太网收发器及二号千兆位以太网收发器；其特征在于：

所述通信处理器通过SATA总线与固态硬盘相连、通过一号SPI总线与 FLASH闪存相连、通过二号SPI总线与存储控制器相连、通过一号本地总线 LBC与复杂可编程逻辑器相连、通过UART接口与光电耦合器相连、通过一号串行吉比特媒体独立接口SGMII与一号千兆位以太网收发器、通过二号串行吉比特媒体独立接口SGMII与二号千兆位以太网收发器、通过管理数据输入输出接口MDIO同时与一号千兆位以太网收发器和二号千兆位以太网收发器相连、通过PCIe接口和二号本地总线LBC与可编程门阵列芯片相连；