舰船电力系统保护性能指标计算方法

戚双斌　杨学春

摘 要：舰船电力系统自身拥有十分复杂的结构装置，其设计制造的优劣会对舰船稳定综合性能获取造成直接影响，起到决定性作用。舰船电力系统中涉及应用的各类电子设备均须依赖电力网络实现运行作业，充分保障舰船电力系统保护装置性能，维护系统整体可靠稳定性是舰船电力系统完成高效运行的关键所在。在此，本文将针对舰船电力系统保护性能指标计算方法进行简要探讨。

关键词：舰船；电力系统；保护性能；指标计算

1 舰船电力系统保护性能指标分析

对于舰船而言，在其电力系统整个运行进程当中，要求对应配备保护装置必须具备快速性以及完全性、可靠性、灵敏性等特征。当舰船电力系统进行保护装置以及保护方式、保护整定时等的合理选择时，应全面参考上述性能需求，就各个保护设计方案展开有效的性能评估。能够将整个电力系统保护系统划分为保护方与硬件设备两方面内容。保护方法主要指的是整个保护系统应该采用哪种保护原理，如何正确设定每个保护设备的整定值；硬件设备则是指在整个系统中涉及使用的全部保护设备，涵盖有信号通道以及保护传感器、熔断器以及断路器等设备。其中，信号通道以及保护传感器所起作用是测量，熔断器以及断路器所起作用则是执行保护。

结合舰船电力系统继电保护相关任务作用可得如下原则要求。第一，完全性。充分确保整个系统涉及的各类电气设备与全部电路均须进行对应类型保护的合理设置，同时将所有保护的实际覆盖范围细化明确，使得保护部分界限以及各个部分保护方法构成得以正确确定，旨在让电力系统中涉及运用的各类电器设备与相关电路均能在最大程度上被保护。第二，快速性。其主要是指一旦电力系统形成故障问题，则能够让对应保护装置快速做出反应，实现对故障的迅速切除。第三，选择性。主要是指针对动作实施保护的进程当中，在整个电力系统只是切除故障元件，力求将停电影响控制在较小范围，进而尽可能确保没有产生故障问题的部分仍然持续供电操作。第四，灵敏性。保护灵敏性一般所描述的是在电力系统正常运行进程当中保护装置相关的整定值及检测值、处于故障状态下检测值三方所存在相互关系，若发生故障，要求保护装置检测值对比其整定值相对较大，旨在确保保护方法不得发出拒动信号；要求保护整定值相对运行检测值应远远较大，旨在确保保护方法不得形成并发出误动信号。

2 舰船电力系统保护性能指标计算

舰船电力系统输电网整体呈现出环形结构，在此供电模式下能够形成大量电源到负载的通路，旨在促进船舶电站实现可靠供电，电站运行拥有旺盛生命力，这也是网状网络以及梯形网络的基本构成。如图1所展示的是某典型舰船环形电力系统网络结构示意图。

在输电网络中，断路器涵盖有发电机出口断路器B1～B4以及跨接断路器B7～B10。就所存在的短路故障问题，断路器整定值涵盖有短延时电流整定值Idi以及瞬动电流整定值Idi、短延时时间整定值tdi。为充分确保断路器能够实现可靠分断，须将短延时整定时间间隔控制在超过Δt范围内，通常而言，Δt取值为0.1～0.2s。使用字母S针对跨接线以及母线、发电机出口电缆等多个线路实施合理标记，整个输电网络主要是由断路器B以及发电机G、线路S共同构成的。针对故障点j来说，输电网络中涉及的各个断路器上所流过的短路电流是Ifji。由故障点开始回溯搜索各个进行短路电流提供的发电机，能够获得Mj条短路路径，在其中，各条短路路径结构为。在此须根据相关原则判断各条短路路径断路器，若，则能够将其称作是断路器Bi的瞬动条件，若，则能够被称作是断路器Bi的短延时条件。若是在短路路径上仅有唯一主保护断路器或者是不存在主保护断路器，但是其却出现拒动行为，此时无断路器进行动作实现对故障问题切除，唯有让发电机设备退出运行方可。假设发电机内部位置尚且仍有一个断路器BGjt，如果没有切除其所在路径故障情况，待到一定时间后其能够被有效断开。如此一来，各条电路上可生成主保护断路器集合Zjh以及后備保护断路器集合Hjh，一共涵盖有七种分类结果，如表1所示。

3 实例分析

实例选取某典型舰船环形电网进行其保护性能计算，这个拥有环形结构的电网主要是由两个电站共同组成，各个电站均配备有三台2MW发电机，输电网对应使得中压交流6kV，S1～S2各个主配电板对应负载是6kV，纵观其整个输电网络，断路器保护整定值以及额定值参图2和表2。

在下述工况下针对输电网保护性能进行合理计算，具体地，断开断路器BK2，BK4，BK13，BK14，而后闭合余下的断路器，让发电机G1以及G3，G5以及G6处于运行进程当中，主配电板S1～S6都可实现带满功率负载。就母线S所出现的短路问题，首先应针对各个断路器中经过电流值展开仿真计算，而后基于拓扑搜索方式将各短路路径及时找出，并参考之前所述断路器判断准则把各条短路路径对应的主保护及后备保护断路器准确找出，集合主保护断路器以及后备保护断路器，就剩余短路点而言，可使用相同手段获取结果。

根据断路器不同可靠性下保护性能计算结果分析可知，通过运用时间电流保护方式，伴随着断路器可靠性所发生的改变，保护性能指标变化幅度相对较小；若断路器可靠性被弱化，那么差动保护性能指标会呈现出显著上升趋势，这说明差动保护性能跟断路器可靠性相互间存在较大关系，若其可靠性趋向变差，那么差动保护性能会随之减弱，在此凸显出差动保护不存在有效的后备保护的问题缺陷，其拥有良好的保护性能，若主保护发生拒动，那么难以确保其良好保护性能。

4 结语

综上所述，立足舰船电力系统继电保护的完全性以及快速性、选择性、灵敏性、可靠性等原则出发，基于保护性能所受断路器拒动的影响分析，针对舰船电力系统保护性能展开细化计算，旨在为其系统稳定运行奠定良好基础，应用意义十分深远。

参考文献

[1]方明，付立军，叶志浩，等.舰船电力系统保护性能指标计算方法[J].华中科技大学学报：自然科学版，2013，41（5）：127-132.

[2]叶志浩，肖晗，王刚，等.舰船电力系统短路保护性能量化评估方法[J].电机与控制学报，2015，19（12）：1-6.

（作者单位：1.91404部队91分队；2.93413部队）