一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置，每個區(qū)域的差動電流信號送入對應的各個節(jié)點控制裝置處理，節(jié)點控制裝置輸出控制指令到對應的保護執(zhí)行單元，各個節(jié)點控制裝置通過CAN總線與區(qū)域控制主機交換數(shù)據(jù)，差動電流信號為經(jīng)過二級電流互感器輸出的毫安級信號，經(jīng)過濾波電路后送A/D轉換器轉換為數(shù)字信號送控制處理器處理，控制處理器經(jīng)判斷后輸出保護指令到保護執(zhí)行單元，同時通過CAN通訊接口向區(qū)域控制主機發(fā)送判斷結果，可實現(xiàn)對一次網(wǎng)絡短路故障進行快速定位并予以切除的功能，可在故障發(fā)生后有效限制供電中斷區(qū)域、減小故障影響的范圍和程度，可實現(xiàn)供電網(wǎng)絡的三相和相間短路的完全選擇性保護，保證供電系統(tǒng)可靠運行。
【專利說明】—種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種供電系統(tǒng)保護裝置，特別涉及一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)船舶供電系統(tǒng)電網(wǎng)保護的主要方法是通過將系統(tǒng)解列的方式來隔離故障，具體講是通過整定各斷路器的長延時、短延時、瞬時的動作電流值，實現(xiàn)短路的選擇性保護的。例如，當系統(tǒng)中任意一點發(fā)生短路故障后，保護動作的先后順序為:跨接斷路器、母聯(lián)斷路器、發(fā)電機斷路器。這樣，雖然可以最終達到可靠隔離故障的作用，但基本沒有故障定位的功能，有可能會使非故障區(qū)域斷電，達不到較好的選擇性，用這種解列的方式雖然最終隔離了故障，但并沒有良好的選擇性，而且影響了其它無故障區(qū)域的正常運行。
[0003]傳統(tǒng)方法實現(xiàn)差動保護功能一般使用差動保護繼電器，該器件動作時間較長(一般在50ms)，測量精度不高，在實現(xiàn)差動保護的同時并不能完成快速的故障隔離和精確的故障定位。
【發(fā)明內容】
[0004]本實用新型是針對常用差動保護精度不高，響應速度不快，復雜網(wǎng)絡供電系統(tǒng)使用傳統(tǒng)過流保護無法實現(xiàn)完全選擇性保護的問題，提出了一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置，可實現(xiàn)對一次網(wǎng)絡短路故障進行快速定位并予以切除的功能，可在故障發(fā)生后有效限制供電中斷區(qū)域、減小故障影響的范圍和程度，可實現(xiàn)供電網(wǎng)絡的三相和相間短路的完全選擇性保護，保證供電系統(tǒng)可靠運行。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置，每個區(qū)域的差動電流信號送入對應的各個節(jié)點控制裝置處理，節(jié)點控制裝置輸出控制指令到對應的保護執(zhí)行單元，各個節(jié)點控制裝置通過CAN總線與區(qū)域控制主機交換數(shù)據(jù)，節(jié)點控制裝置包括二級電流互感器、濾波電路、A/D轉換器、控制處理器和CAN通訊接口，差動電流信號為經(jīng)過二級電流互感器輸出的毫安級信號，經(jīng)過濾波電路后送A/D轉換器轉換為數(shù)字信號送控制處理器處理，控制處理器處理數(shù)據(jù)輸出保護指令到保護執(zhí)行單元，同時通過CAN通訊接口向區(qū)域控制主機發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0006]本實用新型的有益效果在于:本實用新型一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置，在船舶復雜供電網(wǎng)絡結構形式和供電方式下，本實用新型裝置實現(xiàn)三相短路和相間短路的精確測量、快速精確故障定位和快速故障隔離功能，完全實現(xiàn)選擇性保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為線路差動保護原理示意圖；
[0008]圖2為母排差動保護原理示意圖；
[0009]圖3為本實用新型差動保護實現(xiàn)原理框圖；[0010]圖4為本實用新型節(jié)點控制裝置原理框圖；
[0011]圖5為本實用新型實施例差動保護裝置系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0012]差動保護是指用引導線將輸電線兩端的電氣量測量裝置縱向連接起來，將兩端的電氣量進行比較，也可以對某保護區(qū)域的多個進出節(jié)點進行矢量求和，如果當流入該區(qū)域的電流等于流出該區(qū)域的電流時，認為其中沒有短路故障，反之認為其中有故障，瞬時切除與之相關聯(lián)的所有斷路器，隔離故障區(qū)域。差動判別原理如圖1，圖2所示。測量支路“M”的支路電流增大為故障判別的依據(jù)。
[0013]差動保護實現(xiàn)原理框圖及節(jié)點控制裝置原理框圖如圖3、圖4所示:每個供電網(wǎng)絡將被分為多個被保護區(qū)域分別進行差動判別。每個區(qū)域的差動電流信號經(jīng)節(jié)點控制裝置整理和A/D轉換后，被送入節(jié)點控制裝置中控制處理器，由軟件進行實時故障判別，短路故障時直接發(fā)送控制指令至保護執(zhí)行單元(如斷路器)，完成瞬時跳閘保護動作。設一臺控制主機，與本區(qū)域下本地節(jié)點控制裝置通訊，用于監(jiān)測各本地模塊狀態(tài)，存儲故障信息，并與監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
[0014]本地節(jié)點控制裝置位于數(shù)據(jù)采集點本地，輸入信號為該點電流互感器的二次側三相全電流信號，六通道數(shù)據(jù)經(jīng)二級電流互感器變換轉換成為毫安級信號，再經(jīng)濾波整理送A/D采樣。得出的數(shù)字信號送模塊內自帶CPU進行軟件運算，判別被保護區(qū)域的故障信息。故障時向斷路器發(fā)出跳閘命令，并將故障時的全電流信號通過現(xiàn)場總線送本區(qū)域控制主機。
[0015]由于差動保護功能對實時性要求較高，為減少多路信號同時送入上位機處理產(chǎn)生大量的信號傳輸時間和數(shù)據(jù)處理時間，同時也為故障時能瞬時分斷斷路器隔離故障，要求被保護區(qū)域的節(jié)點控制裝置采用智能處理器進行數(shù)據(jù)采集整理、A/D轉換，以及數(shù)據(jù)處理與指令控制，并將結果通過現(xiàn)場總線與控制主機通訊。
[0016]為滿足上述需求，并考慮本地裝置需要尺寸較小，本地節(jié)點控制裝置宜采用DSP技術進行處理。
[0017]控制主機通過總線接口收集本區(qū)域所有故障時信號采集點的電流信息，判別故障區(qū)域及故障相，進行故障定位并將詳細故障信息傳送至監(jiān)控系統(tǒng)。
[0018]由于在控制主機中，主要任務是結合網(wǎng)絡拓撲結構完成多組數(shù)據(jù)計算，與本地節(jié)點控制裝置通訊，并考慮實時性、編程簡單性，和可實現(xiàn)性方面的因素，采用加固機作為控制主機的核心，操作系統(tǒng)采用VxWorks作為控制主機的軟件平臺。
[0019]由于差動保護對數(shù)據(jù)采集和處理的高實時性要求，本地節(jié)點控制裝置與控制主機之間采用現(xiàn)場總線進行通訊。CAN總線具有網(wǎng)絡各節(jié)點間數(shù)據(jù)通信實時性強、抗干擾性強、結構簡單等特性，考慮設備間通信的環(huán)境要求及實時性要求，本方案中采用CAN總線為控制主機與節(jié)點控制裝置間的通訊方式。
[0020]以如圖5所示的供電系統(tǒng)網(wǎng)絡結構為例，該區(qū)域設有三臺發(fā)電機組(Gl?G3)，三個負載接入點，兩個母聯(lián)斷路器，兩個跨接斷路器。
[0021]該結構下使用本差動保護裝置，可在以下三種線路上實現(xiàn)保護功能:
[0022]a.發(fā)電機出線至發(fā)電機主開關的線路；[0023]b.負載出線至負載側的線路；
[0024]c.區(qū)域間的跨接線路。
[0025]在需要保護的線路兩端各安裝一組(3相，每相的兩個需配對安裝)差動保護電流互感器，同時配置一臺節(jié)點控制裝置用于判斷該段線路的故障情況，如:發(fā)電機出線至主開關這段線路做保護時，應在發(fā)電機定子三相各安裝一只電流互感器，該機組對應的主開關下端口每相各安裝一只電流互感器，同時在該機組處安裝一臺節(jié)點控制裝置，其他線路的保護與此配置相同。
[0026]每個區(qū)域配置一臺控制主機及顯示報警單元用于對該區(qū)域各節(jié)點控制裝置的巡檢，報警，顯示。
[0027]高不飽和倍數(shù)的電流互感器和DSP技術實現(xiàn)了本地快速判別故障，定位故障及高精度測量；使用固態(tài)繼電器實現(xiàn)了高速保護動作的輸出，同時通過CAN網(wǎng)絡實現(xiàn)了全船差動保護系統(tǒng)的分布采集與集中管理。
【權利要求】
1.一種船用網(wǎng)絡型差動保護裝置，其特征在于，每個區(qū)域的差動電流信號送入對應的各個節(jié)點控制裝置處理，節(jié)點控制裝置輸出控制指令到對應的保護執(zhí)行單元，各個節(jié)點控制裝置通過CAN總線與區(qū)域控制主機交換數(shù)據(jù)，節(jié)點控制裝置包括二級電流互感器、濾波電路、A/D轉換器、控制處理器和CAN通訊接口，差動電流信號為經(jīng)過二級電流互感器輸出的毫安級信號，經(jīng)過濾波電路后送A/D轉換器轉換為數(shù)字信號送控制處理器處理，控制處理器處理數(shù)據(jù)輸出保護指令到保護執(zhí)行單元，同時通過CAN通訊接口向區(qū)域控制主機發(fā)送數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H02H7/26GK203398774SQ201320410912
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權日:2013年7月11日
【發(fā)明者】曹爽, 趙躍平, 王卿宇, 張曉峻 申請人:中國船舶重工集團公司第七0四研究所