直流区域配电系统的保护方法.pdf

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1、V01．31No．62011．6船电技术l电力系统直流区域配电系统的保护方法贺天元(海军驻湖南地区军事代表室，湘潭411101)摘要：本文主要研究了利用电力电子器件来保护系统的方法。电力电子变换器通过监测流过其中的电流，识别短路故障的发生，从而控制电力电子器件关断，实现故障的隔离。在PSCAD／EMTDC中搭建系统模型，仿真研究了系统中典型短路故障点的电流波形，以及电力电子变换器作为断路器的运行情况和对系统正常运行的影响，为今后舰船电网的保护提供了新的思路。关键词：保护直流区域配电电力电子变换器故障隔离中图分类号：TM771文献标识码：A文章编号：1003．48

2、62(2011)06—0025—05ProtectionMethodsofDCZonalPowerDistributionSystemsHeTianyuan(('NavalRepresentatiVesOfficeofHunan，Xiangtan411101，China))Abstract：／nthispaper,themethodsofutilizingtheconvertersascircuitbreakersforsystemprotectionisinvestig’ated．砌Pconvertersdetecttheshort-circuitfaul括b

3、Ymonitoringthecurrentsandisolatethefaul捃byturningoftheswitches．ThesystemissimulatedbyPSCAD／EMTDcJshort-circuitcurren船andreactionsoJtheconvertersundertypicalshort-circuitfaultsarestudied．Theeffectiveness嘭theproposedmethodsistoopenmindfortheshipboardprotection．Keywords：protection；DCzon

4、alpowerdistribution；powerelectronicconverters；faultisolation直流电力系统近年来成为研究的热点，在电动汽车、地铁、船舶、高压直流输电等方面的研究成果层出不穷。随着电力电子器件性能的不断提升、新型电力电子器件的出现、控制方式的日益成熟，直流电力系统在电能质量、效率、结构等方面的优越性将得到更大的体现。基于直流区域配电的综合电力系统作为舰船综合电力系统的选择方案之一，与传统交流电力系统相比有许多优点[1~3】：1)提高功率密度；2)简化系统结构，有利于系统模块化；3)提高舰船的生命力；4)适应未来高能武器的需

5、要。以美国为首的西方发达国家都在积极从事舰船综合电力系统的研究，针对美国海军的DDGl000“朱姆沃尔特”级驱逐舰和英国的45级驱逐舰，两国都进行了基于直流区域配电【4】的综合电力系统的研究。收稿日期：2010．12．16作者简介：贺天元(1984．)，男，助理工程师，研究方向：电机。直流断路器的缺乏成为制约直流电力系统进入工程应用的一个主要因素。至今，许多直流系统中仍使用基于交流系统设计制造的断路器来实现保护功能。不同于交流系统，直流电力系统中没有电流过零点，因此，在直流电力系统中采用传统的交流断路器分断直流电弧要困难很多【5】，需要附加电路人工产生电流过零点

6、来分断故障。为解决直流系统的保护问题，各种直流限流器、断路器[6叫受到了广泛的研究。本文针对一种典型的直流区域配电系统，分析了利用区域配电模块中电力电子变换器来实现区域保护的方法，通过仿真研究了保护的快速性、有效性以及整个系统保护的协同性。1直流区域配电系统一种基于直流区域配电系统的舰船综合电力系统见图1。直流区域配电系统中包含了大量的电力电子变换器来实现电能的转换，主要包括整流器、逆变器和斩波器三种，其功能和结构如下：25船电技术I电力系统V01．31No．6201i．6推进电机K确／，、nD入f1、二y八低压直邛pc}-一直流I流母线一垃DH亟载J阿直流区域

7、-1旦≤b}一配电系统—1D全H墨刊皿凶吲、0y7：入V推进电机图1基于直流区域配电的舰船综合电力系统11整流器它采用三相桥式不控整流，将交流发电机发出的交流电转换成直流电供给中压直流母线。21逆变器逆变器的结构为三相桥式逆变器，主要实现三种功能：第一种是将中压直流电逆变为中压交流电为推进电动机供电；第二种是将低压直流电逆变为380V、50Hz的交流电为日常负荷电站供电：第三种是将低压直流电逆变为400V、400Hz的交流电为中频负荷电站供电。31斩波器斩波器采用降压的BuCk变换器。第一级斩波器的主要作用是将中压直流母线上的直流电降为低压直流，为直流区域配电系

8、统中的各逆变器、斩波器供