一种船舶直流组网电力推进系统及短路故障快速保护方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶直流组网电力推进系统，包括左舷直流母线和右舷直流母线，左舷直流母线和右舷直流母线上分别引出由整流单元和发电机组组成的发电机支路、由变频单元和负载组成的负载支路以及由变频单元和日用变压器组成的变压器支路，所述的左舷直流母线和右舷直流母线之间连接主路熔断器，左舷直流母线和右舷直流母线上分别配置快速保护单元，所述的快速保护单元、变频单元和整流单元均通过支路熔断器连接直流母线，还公开了其短路故障快速保护方法，本发明专利技术可在系统发生直流母线短路故障或支路短路故障时，迅速切除故障半舷或故障支路，保证非故障半舷或支路不发生欠压故障，避免系统出现停机掉电。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶直流组网电力推进系统及短路故障快速保护方法
本专利技术涉及一种船舶直流组网电力推进系统及短路故障快速保护方法，适用于使用柴油机组供电、电池供电或者柴油机组与电池混合供电的直流组网系统母线短路和支路短路的快速保护。
技术介绍
直流组网系统中为了实现系统的选择性保护和降低成本，使用熔断器作为各支路和母联的保护器件。直流组网系统的特点是直流母线上电容容量大，发生短路故障时所有的电容会对短路点快速放电，放电电流大、时间短，如果不能快速隔离故障点，阻断电容放电，一旦电容电压低于某一阈值，直流母线上设备将会瞬时欠压停机，导致全船失电，系统无法工作。由于直流系统中线路阻抗小，电容放电电流的大小及时间与电容内阻、线路上的分布参数、开关接触电阻及熔断器等元件的内阻等参数具有密切的关系，这些参数的数值极小，且分散性较大，工程中难以准确计算。选用常规的保护元件熔断器需要较为精确的电容放电电流计算值，因此在配合上存在一定的难度，而且熔断器本身关键参数（弧前焦耳积分与熔断焦耳积分）也存在一定的分散性，进一步增加了工程实施难度。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种简单有效的船舶直流组网电力推进系统及短路故障快速保护方法，实现直流母线短路或支路短路的快速保护等功能。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种船舶直流组网电力推进系统，包括左舷直流母线和右舷直流母线，所述的左舷直流母线和右舷直流母线上分别引出由整流单元和发电机组组成的发电机支路、由变频单元和负载组成的负载支路以及由变频单元和日用变压器组成的变压器支路，所述的左舷直流母线和右舷直流母线之间连接主路熔断器，左舷直流母线和右舷直流母线上分别配置快速保护单元，所述的快速保护单元、变频单元和整流单元均通过支路熔断器连接直流母线，所述的快速保护单元由预充电回路和电容器C串联组成，所述的预充电回路由开关K2与充电电阻R串联后再与开关K1并联组成，在上电时闭合开关K2，断开开关K1，通过充电电阻R给电容器C充电，充电完毕后闭合开关K1，断开开关K2，将电容器C连接到左舷直流母线和右舷直流母线。各直流母线支路和母联通过主支路熔断器实现各自的保护以及系统的选择性保护，并将熔断器的状态输出；在发生短路时，快速保护单元内的电容器C快速向故障点放电，加速故障点熔断器的熔断，保证非故障区的正常运行；船舶直流组网系统失电自动重启时，快速保护单元内包含预充电回路，在系统上电时给快速保护单元内的电容器C充电。一种船舶直流组网电力推进系统的短路故障快速保护方法，当左舷直流母线生短路时，所有支路向短路点放电，主路熔断器在右舷直流母线各支路发生欠压故障之前迅速熔断，将右舷直流母线隔离，右舷直流母线各支路正常运行，左舷直流母线各支路继续放电至发生欠压保护，从而保证半舷可以正常工作。一种船舶直流组网电力推进系统的短路故障快速保护方法，当右舷直流母线生短路时，所有支路向短路点放电，主路熔断器在左舷直流母线各支路发生欠压故障之前迅速熔断，将左舷直流母线隔离，左舷直流母线各支路正常运行，右舷直流母线各支路继续放电至发生欠压保护，从而保证半舷可以正常工作。进一步，某个发电机支路、负载支路或变压器支路发生短路时，包含两侧快速保护装置在内的所有支路向该支路放电，流经该支路的短路放电电流更大，迅速熔断支路熔断器，其他支路不发生欠压保护，从而保证非故障支路的其他支路都可以正常工作。本专利技术的主要有益效果在于：通过在左右舷直流母线上均配置快速保护单元，系统发生直流母线短路故障时，由于配置了快速保护装置，流经母联主路熔断器的短路放电电流更大，母联主路熔断器可以更快速的熔断，将发生故障的半舷隔离，而非故障侧的各支路不发生欠压故障，可以正常运行；在发生支路短路时，所有支路向短路点放电，由于配置了快速保护装置，左右两舷的快速保护装置均向短路点放电，加快了故障支路熔断器的熔断，将发生故障的支路隔离，而非故障支路的各支路不发生欠压故障，可以保持全船其他支路的正常运行。本专利技术可在系统发生直流母线短路故障或支路短路故障时，迅速切除故障半舷或故障支路，保证非故障半舷或支路不发生欠压故障，避免系统出现停机掉电。本专利技术的短路故障快速保护方法简单有效，易于推广。附图说明图1是本专利技术推进系统的结构示意图；图2是本专利技术快速保护单元的内部结构示意图；图3是本专利技术推进系统左舷直流母线发生短路时电流流向示意图；图4是本专利技术推进系统支路发生短路时电流流向示意图。具体实施方式下面结合实例和附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术使用主支路熔断器作为保护器件的直流组网电力推进系统，在支路以及直流母线发生短路时，提供一种简单有效的直流组网系统短路故障快速保护方法，实现直流母线短路或支路短路的快速保护等功能。直流组网系统可以使用柴油机组供电、电池供电或者柴油机组与电池混合供电。图1是本专利技术推进系统的结构示意图，包含多条整流单元接入直流母线支路和多条变频单元负载接出支路，母联以及每条支路都是通过主路熔断器来实现保护，快速保护单元分别配置在直流母线两侧。本专利技术推进系统包括左舷直流母线和右舷直流母线，所述的左舷直流母线和右舷直流母线上分别引出由整流单元和发电机组组成的发电机支路、由变频单元和负载组成的负载支路以及由变频单元和日用变压器组成的变压器支路，其特征在于：所述的左舷直流母线和右舷直流母线之间连接主路熔断器，左舷直流母线和右舷直流母线上分别配置快速保护单元，所述的快速保护单元、变频单元和整流单元均通过支路熔断器连接直流母线。图2是快速保护装置内部结构示意图，本专利技术的快速保护单元由开关K1、K2，充电电阻R和电容器C组成。由K1、K2，充电电阻R实现预充电功能，在上电时闭合K2，断开K1，通过充电电阻R给电容器C充电，充电完毕后闭合K1，断开K2，将电容器连接到直流母线，正常工作时，K1闭合，K2断开，电容器C直接连接在直流母线上。在上电时闭合开关K2，断开开关K1，通过充电电阻R给电容器C充电，充电完毕后闭合开关K1，断开开关K2，将电容器C连接到左舷直流母线和右舷直流母线。各直流母线支路和母联通过主支路熔断器实现各自的保护以及系统的选择性保护，并将熔断器的状态输出；在发生短路时，快速保护单元内的电容器C快速向故障点放电，加速故障点熔断器的熔断，保证非故障区的正常运行；船舶直流组网系统失电自动重启时，快速保护单元内包含预充电回路，在系统上电时给快速保护单元内的电容器C充电。直流组网系统短路有两种类型，一种是直流母线短路，一种是支路短路。在发生直流母线短路时，包括快速保护装置的所有支路向短路点放电，由于配置了快速保护装置，流经母联主路熔断器的短路放电电流更大，母联主路熔断器可以更快速的熔断，将发生故障的半舷隔离，而非故障侧的各支路不发生欠压故障，可以正常运行。在发生支路短路时，所有支路向短路点放电，由于配置了快速保护装置，左右两舷的快速保护装置均向短路点放电，流经故障支路的短路放电电流更大，故障支路熔断器可以更快速的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶直流组网电力推进系统，包括左舷直流母线和右舷直流母线，所述的左舷直流母线和右舷直流母线上分别引出由整流单元和发电机组组成的发电机支路、由变频单元和负载组成的负载支路以及由变频单元和日用变压器组成的变压器支路，其特征在于：所述的左舷直流母线和右舷直流母线之间连接主路熔断器，左舷直流母线和右舷直流母线上分别配置快速保护单元，所述的快速保护单元、变频单元和整流单元均通过支路熔断器连接直流母线，所述的快速保护单元由预充电回路和电容器C串联组成，所述的预充电回路由开关K2与充电电阻R串联后再与开关K1并联组成，在上电时闭合开关K2，断开开关K1，通过充电电阻R给电容器C充电，充电完毕后闭合开关K1，断开开关K2，将电容器C连接到左舷直流母线和右舷直流母线。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶直流组网电力推进系统，包括左舷直流母线和右舷直流母线，所述的左舷直流母线和右舷直流母线上分别引出由整流单元和发电机组组成的发电机支路、由变频单元和负载组成的负载支路以及由变频单元和日用变压器组成的变压器支路，其特征在于：所述的左舷直流母线和右舷直流母线之间连接主路熔断器，左舷直流母线和右舷直流母线上分别配置快速保护单元，所述的快速保护单元、变频单元和整流单元均通过支路熔断器连接直流母线，所述的快速保护单元由预充电回路和电容器C串联组成，所述的预充电回路由开关K2与充电电阻R串联后再与开关K1并联组成，在上电时闭合开关K2，断开开关K1，通过充电电阻R给电容器C充电，充电完毕后闭合开关K1，断开开关K2，将电容器C连接到左舷直流母线和右舷直流母线。

【专利技术属性】
技术研发人员：龚博，耿鹏，周兴，胡国昭，葛启桢，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42