[发明专利]一种多电能变换的船舶直流配电系统

权利要求书

1.一种多电能变换的船舶直流配电系统，其特征在于：包括至少两组冗余的直流配电子系统以及重要负载配电柜，供电取自发电机或后备蓄电池；所述每组直流配电子系统包含直流主配电柜和多电能变换配电单元，直流主配电柜通过多电能变换配电单元对不同电制负载供电；所述重要负载配电柜在各直流配电子系统之间自动切换，对重要负载进行不间断供电；

所述的多电能变换配电单元还包括在线绝缘监测子系统，所述在线绝缘监测子系统采用多主机低频小幅信号注入和绝缘监测组网技术，对直流配电子系统和重要负载配电柜中配电回路进行绝缘检测；

所述在线绝缘监测子系统包括位于直流主配电柜中的绝缘监测系统Ⅰ，位于重要负载配电柜中的绝缘监测系统Ⅱ、位于变频器控制柜中的绝缘监测系统Ⅲ、位于逆变电源柜中的绝缘监测系统Ⅳ、位于整流电源柜中的绝缘监测系统Ⅴ；绝缘监测系统Ⅰ包括主机模块Ⅰ，与主机模块Ⅰ连接的定位模块Ⅰ，与主机模块Ⅰ和定位模块Ⅰ连接的通讯模块Ⅰ，以及设置在直流主配电柜中直流配电回路、且与定位模块Ⅰ连接的电流互感器Ⅰ；绝缘监测系统Ⅱ包括定位模块Ⅱ，以及与定位模块Ⅱ连接、设置在重要负载配电柜中直流配电回路上的电流互感器Ⅱ；绝缘监测系统Ⅲ包括定位模块Ⅲ，以及与定位模块Ⅲ连接、且设置在变频器控制柜中与直流主配电柜连接的直流主配电回路上的电流互感器Ⅲ；绝缘监测系统Ⅳ包括主机模块Ⅳ，与主机模块Ⅳ连接的定位模块Ⅳ，与主机模块Ⅳ和定位模块Ⅳ连接的通讯模块Ⅳ，以及设置在逆变电源柜中交流配电回路上、且与定位模块Ⅳ连接的电流互感器Ⅳ；绝缘监测系统Ⅴ包括主机模块Ⅴ，与主机模块Ⅴ连接的定位模块Ⅴ，与主机模块Ⅴ和定位模块Ⅴ连接的通讯模块Ⅴ，以及设置在整流电源柜中交流配电回路上、且与定位模块Ⅴ连接的电流互感器Ⅴ；所述主机模块Ⅰ注入低频小幅交流信号到直流主配电柜进线端，如果某个配电回路出现绝缘电阻降低或接地故障，定位模块Ⅰ通过电流互感器Ⅰ监测到主机模块Ⅰ注入的低频小幅交流信号，并识别出故障回路及绝缘电阻值；定位模块Ⅱ、定位模块Ⅲ通过电流互感器Ⅱ、电流互感器Ⅲ也能监测到主机模块Ⅰ注入的低频小幅交流信号；定位模块Ⅰ、定位模块Ⅱ、定位模块Ⅲ监测到的绝缘检测信息通过通讯模块Ⅰ分别传输到主机模块Ⅰ，还能通过通讯模块Ⅰ与上位机交换绝缘监测数据；主机模块Ⅳ和主机模块Ⅴ分别在逆变电源柜交流配电母线和直流配电母线进线端注入低频小幅信号，定位模块Ⅳ通过电流互感器Ⅳ监测交流配电回路绝缘故障，定位模块Ⅴ通过电流互感器Ⅴ监测低电压直流配电回路绝缘故障，定位模块Ⅳ、定位模块Ⅴ分别通过通讯模块Ⅳ、通讯模块Ⅴ将绝缘检测信息传输到主机模块Ⅳ、主机模块Ⅴ；通讯模块Ⅰ、通讯模块Ⅳ、通讯模块Ⅴ之间还能通过组网进行数据交换，实现直流配电系统组网监测。

2.根据权利要求1所述的多电能变换的船舶直流配电系统，其特征在于：多电能变换配电单元包括逆变电源柜、整流电源柜和变频器控制柜；逆变电源柜、整流电源柜和变频器控制柜分别连接到直流主配电柜，布置在所需电制的负载配电区域，且均集成电能变换、配电和故障保护功能。

3.根据权利要求2所述的多电能变换的船舶直流配电系统，其特征在于：直流主配电柜进线端、直流主配电柜馈线推进电机负载端、直流主配电柜变频器控制柜负载端均设置有大电流熔断器；发生故障时，直流主配电柜馈线推进电机负载端、直流主配电柜变频器控制柜负载端设置的大电流熔断器先于在直流主配电柜进线端设置的大电流熔断器熔断；在直流主配电柜整流电源柜负载端、直流主配电柜逆变电源柜负载端还分别设置有一断路器。

4.根据权利要求2所述的多电能变换的船舶直流配电系统，其特征在于：逆变电源柜包括连接到直流主配电柜的逆变电源以及与逆变电源输出端连接的交流配电回路；在逆变电源输入端以及交流配电回路分别设置断路器；交流配电回路采用上下两级断路器，上一级断路器采用三段式保护特性断路器，为下一级断路器提供选择式配电保护。

5.根据权利要求2所述的多电能变换的船舶直流配电系统，其特征在于：整流电源柜包括连接到直流主配电柜的整流电源以及与整流电源输出端连接的低电压直流配电回路，连接在低电压直流配电回路上的蓄电池组；在整流电源输入端以及低电压直流配电回路分别设置断路器；低电压直流配电回路采用上下两级断路器，上一级断路器采用三段式保护特性断路器，为下一级断路器提供选择式配电保护。