[发明专利]电力分配系统的使用定向电流检测和保护继电器内的逻辑的保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力分配系统（electrical power distribution system）、特别是用于被动态定位的船舶（vessel）的电力分配系统，并且涉及一种用于电力分配的方法，特别是涉及一种使用在现代保护继电器（protective relay）内部可用的可编程逻辑的定向过流故障保护（directional overcurrent fault protection）。特别地，本发明涉及使用保护继电器内的可编程逻辑的增强型电力分配定向故障电流保护，所述增强型电力分配定向故障电流保护特别适于像在被动态定位的船舶上被发现的那些一样的孤立电力系统（isolated power system），在那里要求高可靠性。此外特别地，本发明涉及一种电力分配系统、特别是用于可动态定位的船舶的电力分配系统，其中电力分配系统具有环形拓扑，从而使得能够相对于故障采取措施。被设计来分离被包括在电力分配系统中的有故障的总线，而不影响电力分配系统的剩余总线的工作。

背景技术

被动态定位的船和船舶（诸如海基（sea-based）海上平台、石油平台或钻井平台或钻机（drillings rig））可以使用它们的船舶推进装置（propeller）或侧推器（thruster）来停留在其中要求静止工作的位置，并且这种类型的船舶可以包括用于（特别是从在海地基处的钻孔）输送石油和/或天然气的钻机和/或修井作业机（production rig）。为了使用电推进（propulsion）（船舶推进装置或侧推器），这些船舶可以与可靠的发电和电力分配有关，以给电推进机器供给电能，以便维持在海上的想要的位置，并且以便因而实现安全的海上作业。特别地，这种船舶动态定位（DP）可以被用在升降式钻油台（jack-up rig）和锚泊系统是不可实行的水深和区域中。

常规的发电系统或电力分配系统可以被设计为以致数个孤立的电力分配组（一般为2到8个）工作，使得如果一个组失效，那么剩下的组可以足以把船舶固定在适当的位置。特别地，在常规的系统中，冗余发电（诸如大量发电机）可以被要求在常规的发电系统的数个组或所有组内。

特别地，在一些船舶上，冗余转换器和DC链路可以被用在常规系统中，以通过使用转换器和DC链路来连接孤立的发电和电力分配岛（island）之间的能量流而获得容错电力系统。这可以消除或至少减少运行过量数目的发电机的问题，但是可以产生昂贵的转换器阵列。从而，附加的转换器可能显著地增加发电系统或电力分配系统的成本。该电力分配系统也可能需要更多维护工作，并且可能包含附加的故障源。使用诸如作为保护方案的部分的自动化系统之类的船舶管理系统已经针对一些项目被评估，但是已经部分地由于具有响应时间的问题而被放弃。可能不想要与附加的用于电故障保护的系统有关。这对于船级社（classification societies）和许多消费者也可能是不可接受的。

文献EP 1 940 002 A2公开了一种继电器设备和一种相对应的方法，其中第一值被分配给流到偏微分区（partial differential zone）中的故障电流的方向，第二值被分配给流出偏微分区的故障电流的方向，被分配给故障电流的值被比较，并且确定故障电流是否正流到偏微分区中。从而，每个节点与中央处理器304接口连接，以提供用于处理、做出判定等的节点数据。

文献US 3,553,968公开了一种位于相对深的水体中并且由刚性固定的竖立支架（upright leg）所支撑的稳定的海上平台。

文献EP 1 335 470 A2公开了一种用于保护电力传输线的定向比较距离继电器系统，所述用于保护电力传输线的定向比较距离继电器系统包括定向距离继电器元件，用于判定故障在正向方向上还是在反向方向上。

可能存在对于用于被动态定位的船舶的电力分配系统以及对于用于电力分配的方法的需求，所述用于电力分配的方法关于故障处理被改进并且同时并不要求大量发电机或转换器。此外，可能存在对于电力分配系统以及对于用于电力分配的方法的需求，其中电力分配系统内的单个失效或故障不会导致船舶慢慢离开该船舶的位置。

差动保护经常被使用在网络中来隔离有故障的总线。在石油开采和钻井中涉及的船舶上，通过差动保护系统，瞬变状况可能引起反复无常的跳闸（erratic trip）。这些瞬变状况由较小的孤立的电力网络上的大电动机和负载的起动引起，从而引起比针对路基电系统正常观察到的情况更大的频率、电压和谐波含量波动。

发明内容