[发明专利]用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置及方法，将差动保护原理运用到直流组网中作为直流母排短路的主保护，再将整流器前端的交流断路器作为母排短路主保护中的瞬时保护，使得整个船舶直流组网只在母联开关处使用直流断路器，并在相应母排发生短路时开断。另外，还将逆变器前端的直流熔断器作为直流母排短路主保护中的短延时保护。本发明可准确、有选择性地断开故障母排，将短路故障影响区域控制在最小范围内，并减少了直流断路器的使用。

技术领域

本发明涉及船舶电力推进领域，尤其是涉及一种用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置及方法。

背景技术

相比于船舶传统的交流组网技术，船舶直流组网技术具有无需并车、系统运行前匹配电压频率和/或相位等技术优点，柴油发电机可以根据实际负荷调整转速，以达到提高柴油机燃油率、保证柴油发电机组始终保持在最具经济性的转速，提高系统的工作效率，同时，可以减小整个船舶电力推进系统的体积和重量。所以，很多船舶自动化企业都将直流组网技术视为未来船舶电力推进系统领域的发展方向。但目前船舶直流组网技术也存在着一系列限制其发展的制约因素，其中就包括直流组网技术中的继电保护策略如何在故障发生时最小范围地断开故障线路或设备，保证保护的选择性，以及尽量减小直流断路器的使用量以降低成本、提高市场竞争力，这些都是船舶直流组网待解决的问题。

发明内容

本发明需要提供一种不但能够准确判断出船舶电力推进系统短路发生位置并利用差动保护信号迅速断开保护该区域内的保护器件，起到将故障线路与船舶电力推进系统直流组网装置中的其他正常工作的电路隔离开来的作用，以将故障影响控制在最小范围内，同时，能够提供具有减少直流断路器的使用量效果的用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置，有效控制船舶直流组网方案的制造成本，提高船舶电力推进系统的竞争力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置，包括多段直流母排、连接各所述直流母排的母联开关以及接入每段直流母排的发电通路和负载通路，其特征在于，所述装置还包括母排短路保护电路，其中，该保护电路具备：第一保护模块，其设置于每路所述发电通路中的交流段，用于在获取到保护信号后断开；电流采集模块，其设置于所述直流母排分别与所述发电通路、所述负载通路以及所述母联开关的接入点处，用于采集各接入点处的电流；监测控制模块，其用于根据所述各接入点处的电流，计算每段直流母排的差动监测电流，利用预设的差动信号阈值确定当前装置中短路故障母排的位置并产生相应的所述保护信号，发送至与故障母排相连的所述第一保护模块和所述母联开关中，以将该故障母排与所述装置的发电通路和其它母排隔离。

优选地，所述保护电路还包括：第二保护模块，其设置于每路所述负载通路中的直流段，用于获取针对当前负载通路的输入电流，在该输入电流达到或高于预设的负载保护电流阈值时断开，将所述当前负载通路与其连接的直流母排段隔离，以对所述当前负载通路进行保护；或者所述第二保护模块，用于获取针对当前负载通路的输入电流，基于此，确定所述当前负载通路所积累的热量，在该热量达到或高于预设的负载保护热量阈值时断开，将所述当前负载通路与其连接的直流母排段隔离，以对所述当前负载通路进行保护。

优选地，进一步，所述监测控制模块，其用于接收各接入点电流的大小和方向，将同一段直流母排的相关接入点的电流进行矢量叠加处理，得到针对每段直流母排的所述差动监测电流，其中，与当前直流母排段的相关接入点包括：接入所述当前直流母排段的每路发电通路的输出端、接入所述当前直流母排段的每路负载通路的输入端、以及连接到所述当前直流母排段的所述母联开关的接入点。

优选地，所述差动信号阈值大于100A。

优选地，所述第一保护模块采用交流断路器，所述第二保护模块采用熔断器，所述母联开关采用直流断路器。

优选地，所述第二保护模块的熔断时间大于所述母联开关和所述当前负载通路的交流段保护设备的动作时间。