Insulation resistance monitoring of ship electrical systems using queuing theory

Abstract

The control of electrical insulation resistance is one of the important parameters characterizing the reliability of the ship's electric power system and the safety of its operation. A significant part of the faults and failures of elements of the shipboard power system is associated with reducing insulation electric resistance relative to the ship hull due to exposure to high humidity and temperature, and also mechanical damage of the insulating layer, electrical cables, wires, electrical machines and devices. The rules of technical operation establish the lowest values of insulation resistance of the elements of the ship's electric power system relative to the hull. At the same time, the presence of highly branched electrical networks on the ship complicates the task of centralized and localized control of insulation resistance. In addition, the increase in the number of power plants, possible change of the number of concurrent consumers in the power system, as well as increasing the share of high-voltage electrical equipment on the ship requires a more reliable control system of electrical insulation resistance. The author concludes that to ensure more reliable monitoring of insulation resistance of ship power system elements it seems relevant to use additionally new principles and methods for controlling the measurement information in the monitoring system and processing it, which differ from those traditionally used in the construction of such systems. For this purpose, as well as to improve the characteristics of the insulation resistance control system of the electric power system, it has been proposed to apply the Queuing theory with the assessment of its parameters. The presence on the vessel of a system of continuous automatic control of insulation resistance is an important component that ensures the reliability and safety of operation of the vessel by its crew.

Контроль сопротивления электрической изоляции является одним из важных параметров, характеризующих надежность работы судовой электроэнергетической системы и безопасность ее эксплуатации. Значительная часть неисправностей и отказов в работе элементов судовой электроэнергетической системы связана со снижением электрического сопротивления изоляции относительно корпуса судна, обусловленным воздействием повышенной влажности и температуры, а также механических повреждений изоляционного слоя электрических кабелей, проводов, обмоток электрических машин и аппаратов. Правилами технической эксплуатации установлены наименьшие значения сопротивления изоляции элементов судовой электроэнергетической системы относительно корпуса судна. В то же время наличие на судне сильно разветвленных электрических сетей усложняет задачу централизованного и локализованного контроля сопротивления изоляции. Кроме того, увеличение количества электростанций, возможное изменение количества одновременно работающих потребителей в энергосистеме, а также увеличение доли высоковольтного электрооборудования на судне требуют более надежной системы контроля сопротивления электрической изоляции. Автор приходит к выводу, что для обеспечения более надежного контроля сопротивления изоляции элементов судовой электроэнергетической системы представляется актуальным использовать дополнительно новые принципы и методы по управлению системой контроля и обработкой измерительной информации, отличающиеся от принятых традиционно при построении таких систем. С этой целью, а также для улучшения характеристик системы контроля сопротивления изоляции электроэнергетической системы в работе предложено применить теорию массового обслуживания с оценкой ее параметров. Наличие на судне системы непрерывного автоматического контроля сопротивления изоляции является важной составляющей, обеспечивающей надежность и безопасность эксплуатации судна его экипажем.