[发明专利]基于闭环船舶电力系统的保护设计方法

权利要求书

1.一种基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，将电力系统划分为若干个区域，每个区域包括1台发电机、1台推进器或加上1台用电设备，每一个区域具有独立的检测和保护方案；每个区域对一个母线段，每个母线段通过母联断路器CB_hR、CB_iL与其左侧母线段相连接，通过母联断路器CB_iR、CB_iL与其右侧母线段相连接；每个母线段上对应发电机、推进器和用电设备与母线连接段分别有的发电机断路器、推进变压器断路器以及主变压器断路器；母联电力系统短路保护配置如下:

其中t₁为推进或主变压器支路保护动作时间整定值；t₂为母联方向比较式纵联保护动作时间整定值；发电机定时限过电流保护动作时间整定值为t₁+Δt；母联定时限过电流保护时间整定值可设为t₁+2Δt；同时，为满足母联方向比较式纵联保护先于定时限过电流保护动作，有关系t₂t₁+2Δt。

2.根据权利要求1所述基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，所述发电机调速器故障监测和故障判定：

基于投票系统，通过搭建的内部发电机模型，不断比较模型的负荷分配设定点和计算得出的估算值与系统的实际测量的有功功率、转速、齿条位置和电网频率之间的偏差，实时监测每台发电机所在的配电板的相关参数状态以及其他发电机保护装置的状态；发电机保护装置根据电力系统分配数据采用下垂特性或恒频特性时进行发电机调整，如果此时系统实测参数不符合内部发电机模型，发电机保护装置将状态信号发送给能量管理系统发出报警信号并启动备用发电机组，并将此时评估的发电机有功功率及电网频率送至内部调速器故障模型进行判定，如果评估数据和实测参数之间的偏差超过调速器故障模型规定的限制，发电机保护装置将发出发电机断路器脱扣指令或发出母联跨接断路器脱扣指令；

所述发电机调压器故障监测和故障判定：

基于投票系统，通过搭建的内部发电机模型，不断比较内部发电机模型的负荷分配设定点和计算得出的估算值与系统的实际测量的无功功率、励磁电流和电网电压之间的偏差，实时监测每台发电机所在的配电板的相关参数状态以及其他发电机保护装置的状态；发电机保护装置根据电力系统分配数据采用下垂特性进行发电机调整，如果此时系统实测参数不符合内部发电机模型，将状态信号发送给能量管理系统发出报警信号并启动备用发电机组，并将此时评估的发电机无功功率、励磁电流及电网电压送内部自动调压装置故障模型进行判定，如果评估数据和实测参数之间的偏差超过了自动调压装置故障模型规定的限制，发电机保护装置将发出发电机断路器脱扣指令或发出母联跨接断路器脱扣指令。

3.根据权利要求1或2所述基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，所述电力系统隐藏故障保护设计方法：对断路器故障、断路器跳闸回路脱扣故障以及传感器故障进行监测及后备保护实现，将确定的隐藏故障及时隔离。

4.根据权利要求3所述基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，所述对电力系统中发电机、推进变频器以及低压辅助设备进行故障穿越能力设计，以使最大的故障穿越能力持续系统工作，持续时间超过系统发生各种短路故障所需的最大清除时间。

5.根据权利要求3所述基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，所述电力系统在电网失电后快速恢复设计方法：

通过检测直流母线的电压传感器信号，如果此时电网发生失电故障，电压互感器的电压信号会快速跌到0V，同时发电机断路器、母联跨接断路器都处于分位，而日用变压器进线断路器和重要设备辅助供电设备的断路器不带有欠压脱扣将保持失电前状态，处于合闸位置，此时控制系统将自动快速启动失电重启逻辑。

6.根据权利要求4或5所述基于闭环船舶电力系统的保护设计方法，其特征在于，所述电力系统保护方案搭建硬件在环试验系统，对保护方案中保护功能进行验证，同时各保护功能动作电流按照系统短路计算结果进行整定；

搭建方法为：船舶电力系统作为虚拟对象，其模型在仿真环境中进行搭建并载入实时仿真机中运行；综合继电保护装置和发电机保护装置作为实际控制器，采样并分析系统中各电流互感器输出的电流信号，执行保护功能。