用于DC配电系统的区域故障保护的技术技术方案

用于检测DC电配电系统中的故障位置的技术包括监测DC电气母线的母线保护单元。母线保护单元包括至少一个传感器，以产生指示由母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性的传感器数据。母线保护单元监测传感器数据、基于传感器数据来确定故障是否已发生、以及响应于确定故障已发生来确定故障是否发生在由DC电气母线限定的母线区内。此外，母线保护单元响应于确定故障发生在母线区内或来自另一母线保护单元的指示故障发生在母线区内的通信而使母线区内的隔离装置跳闸。母线保护单元响应于确定故障已发生而将母线故障指示信号发送至另一母线保护单元。

【技术实现步骤摘要】

直流(DC)配电系统被用于诸如例如航空器功率供给系统、电动船、可再生能量收集网格、微电网、数据中心功率供给系统和其他应用等的各种应用。DC配电系统往往被利用以提高系统效率和/或提供与所使用的物理设备相关联的空间和重量节省。
技术介绍
对于DC配电系统，归因于小的电路阻抗和限制转换器的功能的故障电流的影响，获得快速且可靠的故障检测和位置确定往往是非常具有挑战性的。差动保护、电流方向、阻抗保护、瞬态能量和/或过流的方法可以在各种实施例中用于DC配电系统中的短路保护。然而，这些方法中的每一个都具有相应的应用特征和功能限制。例如，差动保护和阻抗保护的方法可以适合于DC配电系统但可能不能获得速度和性能要求。
技术实现思路
根据一个方面，一种用于检测直流(DC)配电系统中的故障位置的母线保护单元可以包括：至少一个传感器，以产生指示由母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性的传感器数据；故障检测模块，以监测传感器数据、基于产生的传感器数据来确定故障是否已发生和响应于确定故障已发生来确定故障是否发生在由DC电气母线限定的母线区内；故障隔离模块，以响应于确定故障发生在母线区内或来自另一母线保护单元的指示故障发生在母线区内的通信而使母线区内的隔离装置跳闸；和通信模块，以响应于确定故障已发生而将故障指示信号发送至相邻的母线保护单元。在一些实施例中，监测传感器数据可以包括监测DC电气母线的母线电压和/或DC电气母线的电流。确定故障是否发生可以包括将故障检测算法应用于产生的传感器数据。隔离装置可以包括电气开关。在一些实施例中，通信模块进一步将故障指示信号发送至被通信联接至母线保护单元的各其他的母线保护单元。将故障指示信号发送至相邻的母线保护单元可以包括将将数字信号发送至相邻的母线保护单元。在一些实施例中，母线保护单元可以进一步包括故障定时器模块，以响应于将故障指示信号发送至相邻母线保护单元而建立跳闸定时器和响应于确定跳闸定时器已超过预定阈值而使隔离装置跳闸。母线保护单元可以包括监测被电联接至主母线和负载节点的DC配电母线的配电母线保护单元。配电母线保护单元可以被通信联接至监测主母线的主母线保护单元和监测负载节点的负载节点保护单元。在一些实施例中，母线保护单元可以包括监测被电联接至配电母线的DC负载节点的负载节点保护单元。母线保护单元可以包括监测被电联接至公共事业功率系统和配电母线的DC主母线的主母线的主母线保护单元。在一些实施例中，主母线保护单元可以包括微控制器。根据另一方面，一种用于检测直流(DC)电配电系统中的故障的位置的方法可以包括：通过母线保护单元监测由母线保护单元的至少一个传感器产生的传感器数据；通过母线保护单元基于产生的传感器数据来确定故障是否已发生并响应于确定故障已发生来确定故障是否发生在由DC电气母线限定的母线区内；通过母线保护单元响应于确定故障发生在母线区内或接收到来自另一母线保护单元的指示故障发生在母线区内的通信而使母线区内的隔离装置跳闸；和通过母线保护单元响应于确定故障已发生而将母线故障指示信号发送至相邻的母线保护单元。传感器数据可以指示由母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性。在一些实施例中，检测传感器数据可以包括监测DC电气母线的母线电压或电流中的至少一个。方法可以进一步包括通过母线保护单元将故障指示信号发送至被通信联接至母线保护单元的各其他的母线保护单元。在一些实施例中，方法包括：通过母线保护单元响应于将故障指示信号发送至相邻母线保护单元而建立跳闸定时器；和通过母线保护单元响应于确定跳闸定时器已超过预定阈值而使隔离装置跳闸。根据又另一方面，一个或多个机器可读存储介质，包括存储于其上的多个指令，指令响应于通过母线保护单元的执行而引起母线保护单元：监测由母线保护单元的至少一个传感器产生的传感器数据；基于产生的传感器数据来确定故障是否已发生；响应于确定故障已发生来确定故障是否发生在由DC电气母线限定的母线区内；响应于确定故障发生在母线区内或来自另一母线保护单元的指示故障发生在母线区内的通信而使母线区内的隔离装置跳闸；和响应于确定故障已发生而将母线故障指示信号发送至相邻的母线保护单元。传感器数据可以指示由母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性。在一些实施例中，监测传感器数据可以包括监测DC电气母线的母线电压或电流中的至少一个。将故障指示信号发送至相邻的母线保护单元可以包括将数字信号发送至相邻的母线保护单元。附图说明这里所描述的概念通过示例的方式但不是限制的方式被图示在附图中。为了图示的简单和清楚，图中图示出的元件并不一定按比例绘制。在认为适当时，附图标记在图之中重复以指示相应或类似的元件。图1是用于区域故障保护的DC配电系统的至少一个实施例的简化框图；图2是图1的DC配电系统的至少一个实施例的简化框图；图3是图1的DC配电系统的至少一个其他实施例的简化框图；图4是图2至图3的母线保护单元的至少一个实施例的简化框图；图5是图4的母线保护单元的环境的至少一个实施例的简化框图；图6至图7是用于检测DC配电系统中的故障位置的方法的至少一个实施例的简化流程图；和图8是用于在没有通信的情况下检测DC配电系统中的故障位置的至少一个实施例的简化流程图。具体实施方式虽然本公开的概念可采用各种修改和可替代的形式，但已通过示例的方式在附图中示出了并且将在下面详细地描述其具体实施例。然而，应该理解的是，没有将本公开的概念限制成所公开的特定形式的意图，而是相反，意在覆盖与本公开和随附权利要求一致的所有修改、等效物和替代方案。说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“说明性实施例”等的提及指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每一个实施例都可能包括或者可能不一定包括特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定是指相同实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例有关地描述时，提出了它在本领域技术人员的知识内影响与其他实施例有关的这样的特征、结构或特性而不管是否明确地描述。另外，应该领会的是，在呈“至少一个A、B和C”形式的列表中所包括的项目可以意味着(A)；(B)；(C)：(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。类似地，呈“A、B或C中的至少一个”形式列出的项目可以意味着(A)；(B)；(C)：(A和B)；(B和C)；(A和C)；或(A、B和C)。所公开的实施例可以在一些情况中在硬件、固件、软件或其任何组合中实施。所公开的实施例也可以实施为由可通过一个或多个处理器读取并执行的一个或多个瞬时性或非瞬时性机器可读(例如，计算机可读)存储介质携带的或存储于其上的指令。机器可读存储介质可以被体现为用于存储或传输呈可由机器(例如，易失性或非易失性存储器、介质盘或其他介质装置)读取的形式的信息的任何存储装置、机构或其他物理结构。在附图中，一些结构或方法特征可能以具体布置和/或排序示出。然而，应该领会的是，这样的具体布置和/或排序可以不是要求的。而是，在一些实施例中，这样的特征可以以除说明性附图中所示出的以外的不同方式和/或顺序来布置。另外，在特定附图中的结构或方法特征的包括不意味着暗示这样的特征是所有实施例中要求的，并且在一些实施例中可以不包括或者可以与其他特征组合。如下面详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测直流(DC)配电系统中的故障位置的母线保护单元，所述母线保护单元包括：至少一个传感器，以产生指示由所述母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性的传感器数据；故障检测模块，以(i)监测所述传感器数据，(ii)基于所产生的传感器数据来确定故障是否已发生，和(iii)响应于确定所述故障已发生来确定所述故障是否发生在由所述DC电气母线限定的母线区内；故障隔离模块，以响应于(i)确定所述故障已发生在所述母线区内或(ii)来自另一母线保护单元的指示所述故障已发生在所述母线区内的通信，而使所述母线区内的隔离装置跳闸；和通信模块，以响应于确定所述故障已发生而将故障指示信号发送至相邻的母线保护单元。

【技术特征摘要】
2015.06.16 US 14/741,4121.一种用于检测直流(DC)配电系统中的故障位置的母线保护单元，所述母线保护单元包括：至少一个传感器，以产生指示由所述母线保护单元监测的DC电气母线的一个或多个特性的传感器数据；故障检测模块，以(i)监测所述传感器数据，(ii)基于所产生的传感器数据来确定故障是否已发生，和(iii)响应于确定所述故障已发生来确定所述故障是否发生在由所述DC电气母线限定的母线区内；故障隔离模块，以响应于(i)确定所述故障已发生在所述母线区内或(ii)来自另一母线保护单元的指示所述故障已发生在所述母线区内的通信，而使所述母线区内的隔离装置跳闸；和通信模块，以响应于确定所述故障已发生而将故障指示信号发送至相邻的母线保护单元。2.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中监测所述传感器数据包括监测所述DC电气母线的母线电压。3.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中监测所述传感器数据包括监测所述DC电气母线的电流。4.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中确定所述故障是否已发生包括将故障检测算法应用于所产生的传感器数据。5.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中所述隔离装置包括电气开关。6.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中所述通信模块进一步将所述故障指示信号发送至被通信联接至所述母线保护单元的各其他的母线保护单元。7.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中将所述故障指示信号发送至所述相邻的母线保护单元包括将将数字信号发送至所述相邻的母线保护单元。8.根据权利要求1所述的母线保护单元，进一步包括故障定时器模块，以(i)响应于将所述故障指示信号发送至所述相邻母线保护单元而建立跳闸定时器和(ii)响应于确定所述跳闸定时器已超过预定阈值而使所述隔离装置跳闸。9.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中所述母线保护单元包括监测被电联接至主母线和负载节点的DC配电母线的配电母线保护单元。10.根据权利要求9所述的母线保护单元，其中所述配电母线保护单元被通信联接至监测所述主母线的主母线保护单元和监测所述负载节点的负载节点保护单元。11.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中所述母线保护单元包括监测被电联接至配电母线的DC负载节点的负载节点保护单元。12.根据权利要求1所述的母线保护单元，其中所述母线保护单元包括监测被电联接至公共事业功率系统和配电母线的DC主母线的主母线的主母线保护单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘久平，亓丽，冯先勇，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH