母线保护在船舶电力系统中的应用

本文认为在船舶中压交流系统中可采用母线差动保护作为应对汇流母排故障的主保护,提出了一种基于微机保护装置实现的适合复杂中压船舶电力系统使用的母线保护体系,该方案可兼顾保护选择性、速动性、可靠性。首先分析了母线差动保护原理、动作特性、保护接线方式,其次重点分析了母线保护的死区及其应对方法。最后针对船舶电力系统特殊环境讨论了增加母线保护可靠性的措施。本文分析结果可作为中压船舶电力系统保护设计的参考。     

大型舰船电力系统新型综合保护的研究

根据大型舰船电力系统的独特特性,确定电流差动保护作为本系统的首要保护策略的基础上,提出了以舰船电力系统快速区域保护为基础,基于矩阵算法的故障后电力网络快速重构的新方法。在快速故障诊断与故障隔离后,快速故障重构算法将迅速对电力网络剩余部分进行功率平衡,减少故障对电力系统的冲击。     

船舶直流电力系统选择性保护方法研究

为了解决船舶直流电力系统保护快速性与选择性矛盾的难题,提出了基于瞬时保护的选择性保护方法及基于差动保护的选择性保护方法.利用数字仿真对2种选择性保护方法进行了性能评估.评估结果表明,基于差动保护的选择性保护方法具有更优的整体保护性能,能有效提高船舶电力系统的安全水平.     

舰船电力系统保护性能优化的自适应算法

为满足舰船电力系统保护在快速性和选择性方面的要求,提出保护性能优化模型,根据电力系统的运行方式、拓扑结构和故障类型的变化,实时在线计算并修改保护整定值的自适应保护方法。将快速性和选择性指标作为保护性能综合指标的基本元素,采用模拟退火粒子群算法进行优化,最终实现不同运行工况下保护性能最优的整定值自适应调整。并在PSCAD/EMTDC软件中建立包含自适应保护算法的舰船电力系统保护仿真模型,仿真结果证明所提方法可有效提高系统保护性能。     

基于自适应保护原理的舰船电力系统的研究

近年来,船载自动化设备的装机量猛增,在提高船舶功能性、自动化水平的同时对船舶供电系统提出了更高的要求。此外,由于电力推进技术相对于传统的柴油机驱动技术有环保、功率稳定等优点,在舰船动力系统的应用逐渐广泛,也促进了舰船电力系统的发展。现代大型舰船的电力系统电压等级越来越高,输电网络结构也越来越复杂,导致舰船电力系统的故障率上升,甚至引发严重的事故。因此,研究电力系统的故障诊断和自适应保护具有重要的价值。本文充分结合大型舰船电力系统的网络结构,在此基础上提出一种基于自适应保护原理的综合电力系统,并对该系统的配电网络保护和变压器保护进行系统介绍。     

基于拓扑识别的舰船电力系统自适应保护策略

舰船电力系统使命的特殊性及系统配置的独特性使其继电保护策略与陆地电力系统有所不同.随着系统容量和网络结构的不断发展,以离线整定为特征的传统三段式电流保护已不能满足保护要求.通过分析舰船电力系统保护的特点和需求,提出基于拓扑识别的自适应保护策略,能根据系统网络拓扑结构自动在线调整保护整定值.典型实例的分析结果验证了其在改善保护性能方面的可行性及有效性.     

零序差动保护在船舶电力系统中的运用

中压船舶电力系统中普遍采用高阻接地,零序过流保护可对接地故障进行保护,但其快速性及选择性有时难以满足系统需求。本文采用零序差动电流保护实现船舶中压电力系统的接地故障保护,相较传统零序过流保护取得更好的保护快速性及选择性。分析了零序差动保护的原理、接线、动作特性,其次讨论了保护对零序电流互感器、继电保护装置的要求,最后通过硬件在环仿真验证了该保护的性能。     

船舶电力系统中的纵差动保护

随着船舶供电网络结构复杂程度和选择性保护要求的提高,将纵差动保护应用于船舶电力系统有着越来越大的实际意义.它可对各种两端电缆及多引出线的母线短路故障进行有选择性的保护,同时,数字式纵差动保护也将为整个保护策略和后续供电控制提供了一个全新的实现方法.     

多供电模式舰船电力系统保护策略

同时配置有柴油发电机组和逆变电源的舰船电力系统存在多种供电模式。由于逆变电源与柴油发电机组的短路输出特性不同,各种供电模式下舰船电力系统的短路特性也存在较大差异。传统舰船电力系统保护策略已不能满足多供电模式电力系统保护设计的需求。针对此问题,提出基于断路器本地测量数据、适应多供电模式的系统保护策略,结合低电压加速反时限过流保护技术,对逆变电源及负载断路器进行配置与整定。仿真结果表明,所提出的系统保护策略在逆变电源供电与柴油发电机组供电等模式下,均能实现较好的保护选择性和速动性,可为同类型舰船电力系统选择性保护设计提供参考。     

电推船舶变压器及母线的选择性保护设计分析

为解决变压器选择性保护指导方法与其断路器选型的匹配性差、船规对电推船舶母线保护及选择性的指导描述不多的问题,提出了基于厂家选择性匹配表选型的变压器选择性分析方法,及基于低电压穿越技术基础上的母线分段差动保护作为主保护、断路器间时间电流选择性或区域选择性作为后备保护的母线选择性分析方法。通过实船测试,采用母线分段差动保护的方法,提高了母线短路时的选择性能力,降低了推进逆变器的低电压穿越时间要求。     

船舶电力系统中基于BFS的开关动作排序控制方法

为了解决现有船舶电网保护方法难以达到复杂网络对保护选择性要求的弱势,提出基于广度优先搜索法(Breadth First Search)的开关动作排序法。该方法通过控制开关的延时长短,让上下级开关的时间设定值相互配合,达到保护选择性要求。最后用3个实例对比原有方法证明了新方法的优势和有效性。     

三电平SVPWM变频调速系统的PSCAD/EMTDC仿真

本文分析了三电平空间矢量脉宽调制的基本原理,应用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC搭建了基于三电平逆变器的感应电机调速系统模型,实现了电机的矢量控制。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于PSCAD的异步电动机直接转矩控制仿真

本文介绍了直接转矩控制的基本原理,利用PSCAD／EMTDC建立异步电动机直接转矩控制系统仿真平台。仿真结果表明直接转矩控制系统的调速性能优良,转矩响应速度快。     

有源前端变频器中PWM整流器的仿真研究

为了减小船舶电力系统中的谐波干扰和实现船舶制动时能量回馈,有源前端(Active Front End,AFE)变频器逐渐在电力推进船舶中得到应用。针对AFE变频器的关键部件PWM(Pulse Width Modulation)整流器进行了研究,在建立三相电压型PWM整流器数学模型的基础上,采用前馈解耦控制策略,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。通过PSCAD/EMTDC(Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transient in DC Sys-tem)软件环境下的仿真研究,对单位功率因数整流和有源逆变进行了比较,表明PWM整流器可以实现能量双向流动,控制系统具有较好的动态性能。     

基于 EMTDC-Simulink 的综合电力系统混合仿真

针对综合电力系统(Integrated Power System,简称 IPS) 包含大量非线性元件等特点,在传统电力系统混合仿真原理基础上提出时步保持算法,利用 EMTDC 软件的用户自定义模块及其与 Matlab 兼容的功能,在两种软件中分别搭建不同网络的仿真模型并采用不同步长进行仿真.利用该方法不用计算解耦后系统的等效网络,在未能获取含有大量开关器件及特殊元件的电磁网络诺顿等值参数的情况下仍能实现多步长混合仿真.对比验证了该方法的精确度、观测系统动态特性和可操作性.     

基于PSCAD的船用柴油发电机组仿真分析

船舶电力系统容量小,在受到较大扰动时,频率和电压不再保持为恒定,而是一个动态变化的过程。为了对船舶电力系统的过渡过程进行分析,本文利用PSCAD／EMTDC软件建立了柴油机及其调速系统以及发电机励磁系统的数学仿真模型,并对其各组成部分进行详细分析。最后利用分级突加突卸负载的方式对机组模型的正确性进行验证,指出通过对船舶电站同步发电机的励磁控制和柴油机的转速控制可以提高船舶电力系统稳定性。