[發明專利]一種船舶直流組網電力推進系統及短路故障快速保護方法

在審

• 申請號: 202011534826.8
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112615358A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 龔博;耿鵬;周興;胡國昭;葛啟楨
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: H02H7/22
• 分類號: H02H7/22;H02H7/26;H02H3/28;H02J7/34
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種船舶直流組網電力推進系統，包括左舷直流母線和右舷直流母線，左舷直流母線和右舷直流母線上分別引出由整流單元和發電機組組成的發電機支路、由變頻單元和負載組成的負載支路以及由變頻單元和日用變壓器組成的變壓器支路，所述的左舷直流母線和右舷直流母線之間連接主路熔斷器，左舷直流母線和右舷直流母線上分別配置快速保護單元，所述的快速保護單元、變頻單元和整流單元均通過支路熔斷器連接直流母線，還公開了其短路故障快速保護方法，本發明可在系統發生直流母線短路故障或支路短路故障時，迅速切除故障半舷或故障支路，保證非故障半舷或支路不發生欠壓故障，避免系統出現停機掉電。

技術領域

本發明涉及一種船舶直流組網電力推進系統及短路故障快速保護方法，適用于使用柴油機組供電、電池供電或者柴油機組與電池混合供電的直流組網系統母線短路和支路短路的快速保護。

背景技術

直流組網系統中為了實現系統的選擇性保護和降低成本，使用熔斷器作為各支路和母聯的保護器件。

直流組網系統的特點是直流母線上電容容量大，發生短路故障時所有的電容會對短路點快速放電，放電電流大、時間短，如果不能快速隔離故障點，阻斷電容放電，一旦電容電壓低于某一閾值，直流母線上設備將會瞬時欠壓停機，導致全船失電，系統無法工作。

由于直流系統中線路阻抗小，電容放電電流的大小及時間與電容內阻、線路上的分布參數、開關接觸電阻及熔斷器等元件的內阻等參數具有密切的關系，這些參數的數值極小，且分散性較大，工程中難以準確計算。

選用常規的保護元件熔斷器需要較為精確的電容放電電流計算值，因此在配合上存在一定的難度，而且熔斷器本身關鍵參數（弧前焦耳積分與熔斷焦耳積分）也存在一定的分散性，進一步增加了工程實施難度。

發明內容

本發明旨在提供一種簡單有效的船舶直流組網電力推進系統及短路故障快速保護方法，實現直流母線短路或支路短路的快速保護等功能。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種船舶直流組網電力推進系統，包括左舷直流母線和右舷直流母線，所述的左舷直流母線和右舷直流母線上分別引出由整流單元和發電機組組成的發電機支路、由變頻單元和負載組成的負載支路以及由變頻單元和日用變壓器組成的變壓器支路，所述的左舷直流母線和右舷直流母線之間連接主路熔斷器，左舷直流母線和右舷直流母線上分別配置快速保護單元，所述的快速保護單元、變頻單元和整流單元均通過支路熔斷器連接直流母線，所述的快速保護單元由預充電回路和電容器C串聯組成，所述的預充電回路由開關K2與充電電阻R串聯后再與開關K1并聯組成，在上電時閉合開關K2，斷開開關K1，通過充電電阻R給電容器C充電，充電完畢后閉合開關K1，斷開開關K2，將電容器C連接到左舷直流母線和右舷直流母線。各直流母線支路和母聯通過主支路熔斷器實現各自的保護以及系統的選擇性保護，并將熔斷器的狀態輸出；在發生短路時，快速保護單元內的電容器C快速向故障點放電，加速故障點熔斷器的熔斷，保證非故障區的正常運行；船舶直流組網系統失電自動重啟時，快速保護單元內包含預充電回路，在系統上電時給快速保護單元內的電容器C充電。

一種船舶直流組網電力推進系統的短路故障快速保護方法，當左舷直流母線生短路時，所有支路向短路點放電，主路熔斷器在右舷直流母線各支路發生欠壓故障之前迅速熔斷，將右舷直流母線隔離，右舷直流母線各支路正常運行，左舷直流母線各支路繼續放電至發生欠壓保護，從而保證半舷可以正常工作。

一種船舶直流組網電力推進系統的短路故障快速保護方法，當右舷直流母線生短路時，所有支路向短路點放電，主路熔斷器在左舷直流母線各支路發生欠壓故障之前迅速熔斷，將左舷直流母線隔離，左舷直流母線各支路正常運行，右舷直流母線各支路繼續放電至發生欠壓保護，從而保證半舷可以正常工作。

進一步，某個發電機支路、負載支路或變壓器支路發生短路時，包含兩側快速保護裝置在內的所有支路向該支路放電，流經該支路的短路放電電流更大，迅速熔斷支路熔斷器，其他支路不發生欠壓保護，從而保證非故障支路的其他支路都可以正常工作。