环网短路无通道保护装置的制作方法

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种环网短路无通道保护装置。

背景技术：

当船舶电力系统环网运行时，短路电流将通过两条支路向短路点提供短路电流，但当一侧断路器断开后，另一侧支路将承担系统的全部电流。电网因为采用电缆输电，线路阻抗远小于系统阻抗，所以短路点对端断路器跳闸前后，短路点的短路电流几乎不变，从而导致本端支路将承担全部的短路电流，使流过本端保护的短路电流增大，容易造成电网的损坏。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在电路短时对电网进行有效的保护。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种环网短路无通道保护装置，所述装置包括：

电流积累值确定模块，用于获取本端当前故障电流值，并根据所述故障电流值确定电流积累值；

第一电流积分值确定模块，用于从当前时刻开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第一电流积分值；

第一保护模块，用于计算所述电流积累值与第一电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则所述对端的断路器断开，启动本端第一保护装置。

进一步地，所述第一保护模块还用于断开本端第一断路器。

进一步地，所述装置还包括：

第二电流积分值确定模块，用于从断开本端的第一断路器开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第二电流积分值；

第二保护模块，用于计算所述电流积累值与第二电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则启动本端第二保护装置。

进一步地，所述第二保护模块还用于断开本端第二断路器。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明通过比较本端故障电流的变化来判别对端断路器的动作状态，再按照时限特性加速启动本端保护的方法，实现了在短路发生时对电网的有效保护。

附图说明

图1为本发明实中的环网结构示意图。

图2为本发明实施例公开的方向过电流保护的阶梯型时限特性图。

图3为本发明实施例公开的加速过电流保护的阶梯型时限特性图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

从主变保护的构成和盲区产生的原因可以知道，主变阻抗较大导致高压侧复合序电压无法可靠动作是导致其产生的主要原因，因此需要针对这种故障发生时的特点进行逻辑补充和完善。从两种盲区产生时低压侧断路器均在断开位置的情况，可以考虑利用这个特点来开放复合序电压的闭锁功能。

一种环网短路无通道保护方法，所述方法包括如下步骤：

获取本端当前故障电流值，并根据所述故障电流值确定电流积累值；

从当前时刻开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第一电流积分值；

计算所述电流积累值与第一电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则所述对端的断路器断开，启动本端第一保护装置，例如断开本端第一断路器。

本发明通过比较本端故障电流的变化来判别对端断路器的动作状态，再按照时限特性加速启动本端保护的方法，实现了在短路发生时对电网的有效保护。

在一个实施例中，所述环网短路无通道保护方法还包括如下步骤：

从断开本端的第一断路器开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第二电流积分值；

计算所述电流积累值与第二电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则启动本端第二保护装置，例如断开本端第二断路器。

对应于上述方法，本发明还提供了一种环网短路无通道保护装置，所述装置包括：

电流积累值确定模块，用于获取本端当前故障电流值，并根据所述故障电流值确定电流积累值；

第一电流积分值确定模块，用于从当前时刻开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第一电流积分值；

第一保护模块，用于计算所述电流积累值与第一电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则所述对端的断路器断开，启动本端第一保护装置。所述第一保护模块还用于断开本端第一断路器。

在一个实施例中，所述环网短路无通道保护装置还包括：

第二电流积分值确定模块，用于从断开本端的第一断路器开始，对故障电流进行预定时间长度的积分，得到第二电流积分值；

第二保护模块，用于计算所述电流积累值与第二电流积分值的差值，并判断所述差值是否大于预定值，若大于预定值，则启动本端第二保护装置。所述第二保护模块还用于断开本端第二断路器。

当船舶电力系统环网运行时，短路电流将通过两条支路向短路点提供短路电流，但当一侧断路器断开后，另一侧支路将承担系统的全部电流。其特征为通过比较本端故障电流的变化来判别对端断路器的动作状态，再按照时限特性加速启动本端保护。

如图1所示为船舶电力系统环网结构图，包括两台船舶电站、两台主推电机、若干负载、方向过流保护r1～r12和电缆，详细参数见附录a。为保证重要负荷的供电连续性，电机均连接于主配电板上，其中，电缆长度分别为lab＝lbc＝lcd＝lde＝lef＝lfg＝0.05km。当f2点发生短路时，保护r8跳闸前后f2点短路电流几乎不变，而流过保护r1和r2的短路电流会增大。特别地，当短路点f1靠近分配电板d时，电站通过两条支路对短路点f1提供电流，且大小基本相等，当r9跳闸后，流过r1～r3的短路电流将增大一倍；而当短路点f3靠近配电板a时，电缆短的那条支路承担了绝大部分的短路电流，故r9跳闸后，流过r1的短路电流基本不变。

如图2为方向过电流保护的阶梯型时限特性，设上下级时间差为0.4s，时间延迟最短的保护r6和r7在故障发生后0.1s动作，传统保护方法为当f1点发生短路故障时，保护装置r1、r2、r3、r9、r10、r11和r12检测到故障信号，根据阶梯时限特性，保护r9和r3分别延时至0.9s和1.3s跳闸，使电网完全切除故障线路。现将方向保护装r1～r12分为两组，且保护动作方向与传统的保护方向相同。第一组包括r7、r8、r9、r4、r5和r6，为传统的方向保护装置，其动作时限如图2所示；第二组包括r1、r2、r3、r10、r11和r12，为方向加速保护装置，其动作时间略慢于其对端的传统保护。当线路发生短路故障时，对应的传统保护装置先动作，此时加速保护装置检测到对端保护动作后再动作。

如图3为加速保护的时限特性图，考虑加速保护本身的计算、判断与动作时间以及裕度，最快动作的保护r3和r10将在对端断路器断开后0.1s时动作，其余保护等对端断路器断开后按图3时限特性动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。