一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法及系统与流程

本发明涉及核动力系统船舶中的电气技术领域，尤其涉及一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法及系统。

背景技术：

现有技术公开了一种快速切换系统(cn202535048)，该专利主要技术内容为通过设有控制器和保护动作模块的快速切换系统，与系统两段母线及各进线断路器、母联断路器及互感器进行连接。在短时间内恢复两段母线正常供电，保证瞬间失电的高压电动机在未完全停止运行的情况下迅速得电恢复运行。

但其存在以下缺点：

1)该快速切换系统在失电母线电压降到额定电压20％～40％切换时，由于下游电动机自起动反馈较大电流，对内部供电网络可靠性影响较大，不适宜应用于船舶内部电源切换；

2)该切换系统在发电端接入对象为无穷大电网时，切换过程中对电网影响可以忽略不计，但当发电端接入对象为较脆弱的小容量电网时，切换过程中产生的扰动可能拉垮整个微网。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法，适用于所述核动力船舶中压交流系统，包括：至少两条供电母线以及至少两条受电母线包括以下步骤：

s1、检测受电母线中的失电母线，并判断所述失电母线为计划停电或故障失电；

s2、故障失电时，根据所述失电母线与一正常受电母线的电压状态量的比较结果，按照预设优先级选择电源快速切换模式或同期切换模式或慢速切换模式，所述失电母线切换至由所述正常受电母线对应的供电母线进行供电。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换方法中，所述步骤s1包括：

s1-1、实时采集各受电母线的电压状态量，包括：电压幅值、工作频率以及相位角，判断各受电母线之间是否存在压差、频差以及角差，若是，则判断电压降低的受电母线为失电母线，电压不变的受电母线为正常受电母线；

s1-2、检测到所述失电母线时，判断是否接收到所述失电母线对应的供电端发送的计划停电信号，若是，则判断所述失电母线为计划停电，检测所述失电母线与所述正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动计划停电切换；若否，则判断所述失电母线为故障失电，检测所述失电母线与所述正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动故障失电切换。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换方法中，所述步骤s2包括：

s2-1、故障失电时，判断所述失电母线与一正常受电母线之间的频差是否小于预设频差整定值，若是，则执行步骤s2-2，所述失电母线与所述正常受电母线之间的工作频率相同，所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差为固定值；

s2-2、判断所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差小于预设角差整定值时，则进入快速切换模式，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换方法中，所述步骤s2还包括：

s2-3、判断所述失电母线与所述正常受电母线之间的频差大于预设频差整定值时，则进入同期切换模式、或快速切换模式下所述失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由快速切换模式转为同期切换模式；

s2-4、同期切换模式下，所述失电母线与所述正常受电母线之间存在频差，所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差随时间变化，对所述失电母线的相位角进行角度校正，补偿断路器合闸补偿角，判断补偿后的所述失电母线与所述正常受电母线的角差是递减或递增，若是递减，则进行同期捕捉，递减至所述失电母线与所述正常受电母线的角差为0°时，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行；

若是递增，且判断所述失电母线与所述正常受电母线的角差小于预设角差整定值时，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换方法中，所述步骤s2还包括：

s2-5、判断所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差大于预设角差整定值时、或同期切换模式下所述失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由同期切换模式转为慢速切换模式；

s2-6、慢速切换模式下，检测到所述失电母线的电压衰减至额定值的20％-40％时，延时再次判断所述失电母线的电压是否衰减至额定值的20％-40％，若是，则发送卸载信号至所述失电母线下游的部分负荷设备，控制自动卸载，所述失电母线为下游重要负荷设备正常供电；

s2-7、所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，并发送加载信号至已卸载的部分负荷设备，控制启动加载程序，所述部分负荷设备完成自动加载，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换方法中，所述步骤s2还包括：

s2-8、计划停电时，检测所述失电母线对应的供电母线与所述正常受电母线对应的供电母线之间的母联断路器和是否同时闭合，若是，则所述失电母线对应的供电母线与所述正常受电母线对应的供电母线之间为并列运行，执行步骤s2-9；若否，则所述失电母线对应的供电母线与所述正常受电母线对应的供电母线之间为分列运行，执行步骤s2-10；

s2-9、判断所述失电母线与所述正常受电母线对应的供电母线之间的压差、频差、角差是否均相同，若相同，则首先闭合所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器，再断开所述失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行；

s2-10、判断所述失电母线与所述正常受电母线对应的供电母线的角差为0时，达到同期点，首先断开所述失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，再闭合所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行。

本发明还构造了一种核动力船舶中压交流系统的电源切换系统，适用于所述核动力船舶中压交流系统，包括：至少两条供电母线以及至少两条受电母线，包括：

失电检测模块，用于检测各受电母线中的失电母线，并判断所述失电母线为计划停电或故障失电；

切换判断模块，用于根据所述检测模式检测到所述失电母线为故障失电时，比较所述受电母线中的失电母线和一正常受电母线的电压状态量；

切换模块，用于根据所述切换判断模块的比较结果，按照预设优先级选择电源快速切换模式或同期切换模式或慢速切换模式，所述失电母线切换至由所述正常受电母线对应的供电母线进行供电。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换系统中，所述失电检测模块包括：

采集模块，用于实时采集各受电母线的电压状态量，包括：电压幅值、工作频率以及相位角；

失电判断模块，用于根据所述采集模块采集到的各受电母线的电压状态量，判断各受电母线之间是否存在压差、频差以及角差，若是，则判断所述失电母线为计划停电，检测所述失电母线与所述正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动计划停电切换；若否，则判断所述失电母线为故障失电，检测所述失电母线与所述正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动故障失电切换；

故障判断模块，用于所述失电判断模块检测到所述失电母线时，判断是否接收到所述失电母线对应的供电端发送的计划停电信号，若是，则判断所述失电母线为计划停电，若否，则判断所述失电母线为故障失电。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换系统中，所述切换判断模块包括：

快速切换判断模块，用于所述失电检测模块判断所述失电母线为故障失电时，判断所述失电母线与一正常受电母线之间的频差是否小于预设频差整定值，以及判断所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差是否小于预设角差整定值；

同期切换判断模块，用于判断在快速切换模式下所述失电母线的电压值是否在预设时间内未恢复至额定值、判断补偿后的所述失电母线与所述正常受电母线的角差是递减或递增、以及在所述角差递增时判断所述失电母线与所述正常受电母线的角差是否小于预设角差整定值；

慢速切换判断模块，用于判断在同期切换模式下所述失电母线的电压值是否在预设时间内未恢复至额定值。

优选地，在本发明所述的核动力船舶中压交流系统的电源切换系统中，所述切换模块包括：

快速切换模块，用于根据所述快速切换判断模块判断得到所述失电母线与所述正常母线之间的频差小于预设频差整定值时，则所述失电母线与所述正常受电母线之间的工作频率相同，所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差为固定值；以及根据所述快速切换判断模块判断得到所述失电母线与所述正常母线之间的角差小于预设角差整定值时，则进入快速切换模式，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行；

同期切换模块，用于根据所述快速切换判断模块判断得到所述失电母线与所述正常受电母线之间的频差大于预设频差整定值时、或所述同期切换判断模块判断得到所述快速切换模式下所述失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由快速切换模式转为同期切换模式；同期切换模式下，所述失电母线与所述正常受电母线之间存在频差，所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差随时间变化，对所述失电母线的相位角进行角度校正，补偿断路器合闸补偿角，根据所述同期切换判断模块判断得到的补偿后的所述失电母线与所述正常受电母线的角差是递减时，则进行同期捕捉，递减至所述失电母线与所述正常受电母线的角差为0°时，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行；根据所述同期切换判断模块判断得到的补偿后的所述失电母线与所述正常受电母线的角差是递增，且所述失电母线与所述正常受电母线的角差小于预设角差整定值时，控制所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行；

慢速切换模块，用于根据所述同期切换模块判断得到的所述失电母线与所述正常受电母线之间的角差大于预设角差整定值时、或根据所述慢速判断模块判断得到同期切换模式下所述失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由同期切换模式转为慢速切换模式；慢速切换模式下，检测到所述失电母线的电压衰减至额定值的20％-40％时，延时再次判断所述失电母线的电压是否衰减至额定值的20％-40％，若是，则发送卸载信号至所述失电母线下游的部分负荷设备，控制自动卸载，所述失电母线为下游重要负荷设备正常供电；所述失电母线与所述正常受电母线之间的母联断路器合闸，并发送加载信号至已卸载的部分负荷设备，控制启动加载程序，所述部分负荷设备完成自动加载，所述失电母线由所述正常受电母线对应的供电母线恢复供电，所述失电母线的下游负荷设备正常运行。

通过实施本发明的一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法及系统，具有以下有益效果：

1、本发明针对核动力船舶中压交流系统进行适应性设计，将电源切换系统应用于核电船，提高了核电船供电网络的安全性与可靠性；

2、本发明采用电源快速切换、同期切换、慢速切换相结合的方法，通过对失电母线与正常受电母线电压幅值、工作频率以及相位角的比较，按照优先级选择切换方式，保证电源切换影响范围最小化；

3、本发明根据船舶平台电网特点，设计慢速切换方式，通过自动卸载母线下游负荷及延时，防止切换过程中电机自起动产生的起动电流过大拉垮船舶供电网络，扩大事故范围；

4、本发明可克服传统海洋发电平台内部电源切换对接入微电网造成的系统扰动问题，提高微电网的稳定性；

5、解决了现有快速切换技术中“残压切换”过程中电机自起动电流过大问题；

6、解决了切换时因残压与电源相角差过大引起的冲击电流；

7、解决了因微电网稳定性差，导致快速切换成功率较低的问题，增强电源的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明核动力船舶中压交流系统的电源切换方法的流程图；

图2是本发明核动力船舶中压交流系统的接线示意图；

图3是本发明核动力船舶中压交流系统电源故障失电时进行电源切换的流程图；

图4是本发明核动力船舶中压交流系统电源计划停电时进行电源切换的流程图；

图5是本发明核动力船舶中压交流系统的电源切换系统的模块图。

附图2中，a：第一中压母线，b：第二中压母线，c：第三中压母线，d：第四中压母线，1：第一进线断路器，2：第二进线断路器，3：第三进线断路器3，4：第四进线断路器，5：第五母联断路器，6：第六母联断路器，7：第七母联断路器，8：第八母联断路器，9：九进线电流互感器，10：第十进线电流互感器，11：第十一进线电流互感器，12：第十二进线电流互感器，13：第十三母联电流互感器，14：第十四母联电流互感器，15：第十五电压互感器，16：第十六电压互感器，17：第十七电压互感器手车，18：第十八电压互感器手车，19：电源切换系统，g1：第一供电端，g2：第二供电端。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

核电船中压交流系统下游所带设备为核辅助设备，是保证核电船安全及正常生产的重要关键设备，由于核电船供电系统较为复杂，因此，提高中压交流系统供电可靠性是防止核电船由于电力故障扩展为核安全事件的重要环节。本发明基于核动力船舶中压交流系统电源供电可靠性要求高的特点，在传统电源切换的基础上提高了电源切换供电的可靠性及成功率，设计了一套含正常电源切换及事故快速切换、同期切换、慢速切换的中压交流系统电源切换系统。该电源切换系统较目前传统的电源快速切换设计更为可靠，针对核动力船舶及接入微电网特点做适应性设计，以保证核电船中压交流系统电源的可靠性，以及在设计扩展方式下的可用性。

第一实施例，图1是本发明核动力船舶中压交流系统的电源切换方法的流程图，如图1所示，本发明构造了一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法，适用于核动力船舶中压交流系统，包括：至少两条供电母线以及至少两条受电母线，包括以下步骤：

s1、检测受电母线中的失电母线，并判断失电母线为计划停电或故障失电；

s2、故障失电时，根据失电母线与一正常受电母线的电压状态量的比较结果，按照预设优先级选择电源快速切换模式或同期切换模式或慢速切换模式，失电母线切换至由正常受电母线对应的供电母线进行供电。

具体地，步骤s1包括：

s1-1、实时采集各受电母线的电压状态量，包括：电压幅值、工作频率以及相位角，判断各受电母线之间是否存在压差、频差以及角差，若是，则判断电压降低的受电母线为失电母线，电压不变的受电母线为正常受电母线；在其他实施例中，可实时自动检测供电母线的电压信号、受电母线与供电母线之间的进线断路器、供电母线之间的母联断路器以及受电母线之间的母联断路器的状态，发现异常及时报警，报警的方式可以选择指示灯警示或者声音报警；

s1-2、检测到失电母线时，判断是否接收到失电母线对应的供电端发送的计划停电信号，若是，则判断失电母线为计划停电，检测失电母线与正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动计划停电切换；若否，则判断失电母线为故障失电，检测失电母线与正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动故障失电切换。其中，计划停电为有计划的停电，失电母线上游电源进行正常的切换，而故障失电则为事故失电，因为失电母线上游电源故障；

失电母线上游一段供电母线因故障失电时，可快速切换失电母线至另一段正常受电母线对应的供电母线，短时间内实现供电，步骤s2包括：

s2-1、故障失电时，判断失电母线与一正常受电母线之间的频差是否小于预设频差整定值，若是，则执行步骤s2-2，失电母线与正常受电母线之间的工作频率相同，失电母线与正常受电母线之间的角差为固定值；其中，该预设频差整定值是预设阈值，可根据实际情况进行设置；

s2-2、判断失电母线与正常受电母线之间的角差小于预设角差整定值时，则进入快速切换模式，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行，快速切换时间为60ms～80ms，核电船失电母线失电时间很短；其中，预设角差整定值优选为2°；

s2-3、判断失电母线与正常受电母线之间的频差大于预设频差整定值时，则进入同期切换模式、或快速切换模式下失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由快速切换模式转为同期切换模式；其中，预设时间是失电母线下游电动机不会自起动反馈较大电流的时间，可根据实际情况进行设置；

s2-4、同期切换模式下，失电母线与正常受电母线之间存在频差，失电母线与正常受电母线之间的角差随时间变化，对失电母线的相位角进行角度校正，补偿断路器合闸补偿角，判断补偿后的失电母线与正常受电母线的角差是递减或递增，若是递减，则进行同期捕捉，递减至失电母线与正常受电母线的角差为0°时，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

若是递增，且判断失电母线与正常受电母线的角差小于预设角差整定值时，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

s2-5、判断失电母线与正常受电母线之间的角差大于预设角差整定值时、或同期切换模式下失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由同期切换模式转为慢速切换模式；

s2-6、慢速切换模式下，检测到失电母线的电压衰减至额定值的20％-40％时，延时再次判断失电母线的电压是否衰减至额定值的20％-40％，若是，则发送卸载信号至失电母线下游的部分负荷设备，控制自动卸载，失电母线为下游重要负荷设备正常供电；其中，延时再次判断是为了判断电压衰减的信号是否存在误报警的情况，优选延时1s。

s2-7、失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，并发送加载信号至已卸载的部分负荷设备，控制启动加载程序，部分负荷设备完成自动加载，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行。

s2-8、计划停电时，检测失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间的母联断路器和是否同时闭合，若是，则失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为并列运行，执行步骤s2-9；若否，则失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为分列运行，执行步骤s2-10；

s2-9、判断失电母线与正常受电母线对应的供电母线之间的压差、频差、角差是否均相同，若相同，则首先闭合失电母线与正常受电母线之间的母联断路器，再断开失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，失电母线由正常受电母线对应的供电母线供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

s2-10、判断失电母线与正常受电母线对应的供电母线的角差为0时，达到同期点，首先断开失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，再闭合失电母线与正常受电母线之间的母联断路器，失电母线由正常受电母线对应的供电母线供电，失电母线的下游负荷设备正常运行。

第二实施例，图2是本发明核动力船舶中压交流系统的接线示意图，如图2所示，以两条供电母线c和d，两条受电母线a和b为例进行说明，由第一供电端g1和第二供电端g2为核动力船舶中压交流系统供电，包括优选为汽轮发电机组，亦可以为柴油机组。核动力船舶中压交流系统包括：10kv的第一中压母线a、10kv的第二中压母线b、与第一供电端g1电连接的10kv的第三中压母线c、与第二供电端g2电连接的10kv的第四中压母线d、第三中压母线c与第一中压母线a之间的第一进线断路器1和第二进线断路器2、第四中压母线d与第二中压母线b之间的第三进线断路器3和第四进线断路器4、第三中压母线c第四中压母线d之间的第五母联断路器5和第六母联断路器6、第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7和第八母联断路器8、第三中压母线c与第一中压母线a之间的第九进线电流互感器9和第十进线电流互感器10、第四中压母线d与第二中压母线b之间的第十一进线电流互感器11和第十二进线电流互感器12、第三中压母线c与第四中压母线d之间的第十三母联电流互感器13、第一中压母线a与第二中压母线b之间的第十四母联电流互感器14、第一中压母线a上的第十五电压互感器15、第二中压母线b上的第十六电压互感器16、第一中压母线a上的第十七电压互感器手车17、第二中压母线b上的第十八电压互感器手车18、电源切换系统19。

第一中压母线a和第二中压母线b为双回路供电系统，分别由第三中压母线c为第一中压母线a供电，由第四中压母线d为第二中压母线b供电。正常运行方式下，第一进线断路器1和第二进线断路器2闭合，第一中压母线a由第三中压母线c供电，第一进线断路器1闭锁；第三进线断路器3和第四进线断路器4闭合，第二中压母线b由第四中压母线d供电，第三进线断路器3闭锁。第一中压母线a和第二中压母线b分列运行，第八母联断路器8闭合，第七母联断路器7无闭锁。

核电船中压交流系统电源切换系统功能主要包括电源正常切换及电源事故切换，电源正常切换时失电母线为计划停电，电源事故切换时为故障失电，系统功能主要通过电源切换系统19实现，电源切换系统19分别连接第一进线断路器1、第二进线断路器2、第三进线断路器3、第四进线断路器4、第五母联断路器5、第六母联断路器6、第七母联断路器7和第八母联断路器8。

以第一中压母线a上游段第三中压母线c失电，而第二中压母线b正常工作为例进行说明，可快速切换至第二中压母线b对应的第四中压母线d，短时间内实现供电，如图3所示，图3是本发明核动力船舶中压交流系统电源故障失电时进行电源切换的流程图，包括以下步骤：

s1-1、实时采集第一中压母线a和第二中压母线b的电压状态量，包括：电压幅值、工作频率以及相位角，判断第一中压母线a和第二中压母线b之间是否存在压差、频差以及角差，若是，则判断电压降低的受电母线为失电母线，电压不变的受电母线为正常受电母线。此时，检测到第一中压母线a为失电母线，第二中压母线b为正常受电母线；在其他实施例中，电源切换系统19可以还可以采集第三中压母线c和第四中压母线d的电压信号、第一进线断路器1、第二进线断路器2、第三进线断路器3、第四进线断路器4、第五母联断路器5、第六母联断路器6、第七母联断路器7和第八母联断路器8的状态，发现异常及时报警；

s1-2、检测到失电母线时，判断是否接收到第一中压母线a对应的第一供电端g1发送的计划停电信号，若是，则判断第一中压母线a为计划停电，检测第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7无闭锁信号时，则启动计划停电切换；若否，则判断第一中压母线a为故障失电，检测第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7无闭锁信号时，则启动故障失电切换。其中，计划停电为有计划的停电，失电母线上游电源进行正常的切换，而故障失电则为事故失电，因为失电母线上游电源故障；

s2-1、故障失电时，判断第一中压母线a与第二中压母线b之间的频差是否小于预设频差整定值，若是，则执行步骤s2-2，第一中压母线a与第二中压母线b之间的工作频率相同，第一中压母线a与第二中压母线b之间的角差为固定值；

s2-2、判断第一中压母线a与第二中压母线b之间的角差小于预设角差整定值时，则进入快速切换模式，控制第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7合闸，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行，快速切换时间为60ms～80ms，核电船第一中压母线a失电时间很短；

s2-3、判断第一中压母线a与第二中压母线b之间的频差大于预设频差整定值时，则进入同期切换模式、或快速切换模式下第一中压母线a的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，即快速切换失败，则由快速切换模式转为同期切换模式；

s2-4、同期切换模式下，第一中压母线a与第二中压母线b之间存在频差，第一中压母线a与第二中压母线b之间的角差随时间变化，对第一中压母线a的相位角进行角度校正，补偿断路器合闸补偿角，判断补偿后的第一中压母线a与第二中压母线b的角差是递减或递增，若是递减，则进行同期捕捉，递减至第一中压母线a与第二中压母线b的角差为0°时，控制第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7合闸，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行；

若是递增，且判断第一中压母线a与第二中压母线b的角差小于预设角差整定值时，控制第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7合闸，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行，同期切换由于切换时第一中压母线a与第二中压母线b之间的电压相位差接近0°，系统产生的冲击电流减小；

s2-5、判断第一中压母线a与第二中压母线b之间的角差大于预设角差整定值时，即同期捕捉失败、或同期切换模式下第一中压母线a的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，即同期切换失败，则由同期切换模式转为慢速切换模式；

s2-6、慢速切换模式下，检测到第一中压母线a的电压衰减至额定值的20％-40％时，延时1s再次判断第一中压母线a的电压是否衰减至额定值的20％-40％，若是，则发送卸载信号至第一中压母线a下游的部分负荷设备，控制自动卸载，第一中压母线a为下游重要负荷设备正常供电；

s2-7、第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7合闸，并发送加载信号至已卸载的部分负荷设备，控制启动加载程序，部分负荷设备完成自动加载，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行。母线负荷自动卸载、慢速切换能保证重要负荷的正常供电，同时防止较大的电机自起动电流对核电船供电网络产生冲击，待慢速切换成功后自动加载下游负荷。

s2-8、如图4所示，图4是本发明核动力船舶中压交流系统电源计划停电时进行电源切换的流程图；计划停电时，检测第一中压母线a对应的第三中压母线c与第二中压母线b对应的第四中压母线d之间的第五母联断路器5和第六母联断路器6是否同时闭合，若是，则第三中压母线c与第四中压母线d之间为并列运行，执行步骤s2-9；若否，则第三中压母线c与第四中压母线d之间为分列运行，执行步骤s2-10；

s2-9、判断第一中压母线a与第四中压母线d之间的压差、频差、角差是否均相同，若相同，则首先闭合第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7，再断开第一中压母线a与第三中压母线c之间的第二进线断路器2，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行；

s2-10、判断第一中压母线a与第四中压母线d之间的角差为0时，达到同期点，首先断开第一中压母线a与第三中压母线c之间的第二进线断路器2，再闭合第一中压母线a与第二中压母线b之间的第七母联断路器7，第一中压母线a由第二中压母线b对应的第四中压母线d恢复供电，第一中压母线a的下游负荷设备正常运行。在此，需要说明的是，分列运行与并列运行闭合或断开第七母联断路器7和第二进线断路器2的顺序不同，是为了避免在分列运行时，两台发电机之间会形成环流，这种情况是由于两台发电机为一个孤岛供电时，分列运行时两台发电机相当于两条线，有可能会存在环，并列运行时，两台发电机相当于一条线，就不会存在环。

图5是本发明核动力船舶中压交流系统的电源切换系统的模块图，如图5所示，本发明还构造了一种核动力船舶中压交流系统的电源切换系统，适用于核动力船舶中压交流系统，包括：至少两条供电母线以及至少两条受电母线，包括：

失电检测模块，用于检测各受电母线中的失电母线，并判断失电母线为计划停电或故障失电；

切换判断模块，用于根据检测模式检测到失电母线为故障失电时，比较受电母线中的失电母线和一正常受电母线的电压状态量；

切换模块，用于根据切换判断模块的比较结果，按照预设优先级选择电源快速切换模式或同期切换模式或慢速切换模式，失电母线切换至由正常受电母线对应的供电母线进行供电。

具体地，失电检测模块包括：

采集模块，用于实时采集各受电母线的电压状态量，包括：电压幅值、工作频率以及相位角；

失电判断模块，用于根据采集模块采集到的各受电母线的电压状态量，判断各受电母线之间是否存在压差、频差以及角差，若是，则判断电压降低的受电母线为失电母线，电压不变的受电母线为正常受电母线；

故障判断模块，用于失电判断模块检测到失电母线时，判断是否接收到失电母线对应的供电端发送的计划停电信号，若是，则判断失电母线为计划停电，检测失电母线与正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动计划停电切换；若否，则判断失电母线为故障失电，检测失电母线与正常受电母线之间无闭锁信号时，则启动故障失电切换。其中，计划停电为有计划的停电，失电母线上游电源进行正常的切换，而故障失电则为事故失电，因为失电母线上游电源故障。

切换判断模块包括：

快速切换判断模块，用于失电检测模块判断失电母线为故障失电时，判断失电母线与一正常受电母线之间的频差是否小于预设频差整定值，以及判断失电母线与正常受电母线之间的角差是否小于预设角差整定值；

同期切换判断模块，用于判断在快速切换模式下失电母线的电压值是否在预设时间内未恢复至额定值、判断补偿后的失电母线与正常受电母线的角差是递减或递增、以及在角差递增时判断失电母线与正常受电母线的角差是否小于预设角差整定值；

慢速切换判断模块，用于判断在同期切换模式下失电母线的电压值是否在预设时间内未恢复至额定值。

切换模块包括：

快速切换模块，用于根据快速切换判断模块判断得到失电母线与正常母线之间的频差小于预设频差整定值时，则失电母线与正常受电母线之间的工作频率相同，失电母线与正常受电母线之间的角差为固定值；以及根据快速切换判断模块判断得到失电母线与正常母线之间的角差小于预设角差整定值时，则进入快速切换模式，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

同期切换模块，用于根据快速切换判断模块判断得到失电母线与正常受电母线之间的频差大于预设频差整定值时、或同期切换判断模块判断得到快速切换模式下失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由快速切换模式转为同期切换模式；同期切换模式下，失电母线与正常受电母线之间存在频差，失电母线与正常受电母线之间的角差随时间变化，对失电母线的相位角进行角度校正，补偿断路器合闸补偿角，根据同期切换判断模块判断得到的补偿后的失电母线与正常受电母线的角差是递减时，则进行同期捕捉，递减至失电母线与正常受电母线的角差为0°时，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；根据同期切换判断模块判断得到的补偿后的失电母线与正常受电母线的角差是递增，且失电母线与正常受电母线的角差小于预设角差整定值时，控制失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

慢速切换模块，用于根据同期切换模块判断得到的失电母线与正常受电母线之间的角差大于预设角差整定值时、或根据慢速判断模块判断得到同期切换模式下失电母线的电压值在预设时间内未恢复至额定值时，则由同期切换模式转为慢速切换模式；慢速切换模式下，检测到失电母线的电压衰减至额定值的20％-40％时，延时再次判断失电母线的电压是否衰减至额定值的20％-40％，若是，则发送卸载信号至失电母线下游的部分负荷设备，控制自动卸载，失电母线为下游重要负荷设备正常供电；失电母线与正常受电母线之间的母联断路器合闸，并发送加载信号至已卸载的部分负荷设备，控制启动加载程序，部分负荷设备完成自动加载，失电母线由正常受电母线对应的供电母线恢复供电，失电母线的下游负荷设备正常运行。其中，延时再次判断是为了判断电压衰减的信号是否存在误报警的情况，优选延时1s。

另外，电源切换系统还包括：

运行判断模块，用于根据失电检测模块检测到失电母线为计划停电时，检测失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间的母联断路器和是否同时闭合，若是，则失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为并列运行，若否，则失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为分列运行；

供电模块，用于运行判断模块判断得到失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为并列运行时，判断失电母线与正常受电母线对应的供电母线之间的压差、频差、角差是否均相同，若相同，则首先闭合失电母线与正常受电母线之间的母联断路器，再断开失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，失电母线由正常受电母线对应的供电母线供电，失电母线的下游负荷设备正常运行；

以及，用于运行判断模块判断得到失电母线对应的供电母线与正常受电母线对应的供电母线之间为分列运行时，判断失电母线与正常受电母线对应的供电母线的角差为0时，达到同期点，首先断开失电母线与对应的供电母线之间的进线断路器，再闭合失电母线与正常受电母线之间的母联断路器，失电母线由正常受电母线对应的供电母线供电，失电母线的下游负荷设备正常运行。

通过实施本发明的一种核动力船舶中压交流系统的电源切换方法及系统，具有以下有益效果：

1、本发明针对核动力船舶中压交流系统进行适应性设计，将电源切换系统应用于核电船，提高了核电船供电网络的安全性与可靠性；

2、本发明采用电源快速切换、同期切换、慢速切换相结合的方法，通过对失电母线与正常受电母线电压幅值、工作频率以及相位角的比较，按照优先级选择切换方式，保证电源切换影响范围最小化；

3、本发明根据船舶平台电网特点，设计慢速切换方式，通过自动卸载母线下游负荷及延时，防止切换过程中电机自起动产生的起动电流过大拉垮船舶供电网络，扩大事故范围；

4、本发明可克服传统海洋发电平台内部电源切换对接入微电网造成的系统扰动问题，提高微电网的稳定性；

5、解决了现有快速切换技术中“残压切换”过程中电机自起动电流过大问题；

6、解决了切换时因残压与电源相角差过大引起的冲击电流；

7、解决了因微电网稳定性差，导致快速切换成功率较低的问题，增强电源的可靠性。

本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。