[发明专利]用于检测DC系统中的接地故障的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及直流系统，以及更具体来说，涉及用于检测直流系统中的接地故障的系统和方法。

背景技术

直流(DC)电力传输系统相比交流(AC)电力传输系统越来越普遍地用于在各种应用中传送电力。一种这样的应用包括海洋应用，其还可包括海洋应用的船舶构建和推进系统。DC电力传输系统优先于AC电力传输系统被船只拥有者采用，因为DC电力传输系统具有优于AC电力传输系统的多个优点。优点的一部分可包括例如更好的效率、更低的发射、更低的噪声级和更高的可用性。

但是，当前可用的DC电力传输系统在检测DC电力传输系统中发生的接地故障方面具有局限性。常规DC电力传输系统采用一种接地机制，其包括并联耦合到电源的多个电阻器和多个电容器。多个电阻器和多个电容器分别帮助提供接地参考电压和使接地参考电压稳定。但是在负载处的故障发生时，多个电容器经由地回路放电，这生成脉冲电流。常规DC电力传输系统中采用的接地机构无法检测这种脉冲电流，这导致不合需要的结果。

因此，存在对用于检测DC电力传输系统中的接地故障的改进系统和方法的需要。

发明内容

简言之，按照一个实施例，提供一种用于定位直流(DC)电力传输系统中的接地故障的接地故障检测系统。该接地故障检测系统包括接地故障检测组件和电流传感器。接地故障检测组件包括第一开关和第一电阻元件，其按照串联配置相互电耦合。接地故障检测组件还包括第二开关和第二电阻元件，其按照串联配置相互电耦合。此外，电流传感器在操作上耦合到负载，并且配置成在将第一开关或第二开关的至少一个切换成导通状态时测量负载处的故障电流。

在另一个实施例中，提供一种直流(DC)电力传输系统。该DC电力传输系统包括：电源，配置成提供DC电力；DC母线，配置成传送来自电源的DC电力；至少一个负载，在操作上耦合到DC母线；以及接地故障检测系统，在操作上耦合到DC母线。接地故障检测系统包括接地故障检测组件和至少一个电流传感器。接地故障检测组件包括第一开关和第一电阻元件，其按照串联配置相互电耦合。接地故障检测组件还包括第二开关和第二电阻元件，其按照串联配置相互电耦合。此外，至少一个电流传感器在操作上耦合到至少一个负载，并且配置成在将第一开关或第二开关的至少一个切换成导通状态时测量至少一个负载处的故障电流。

在又一个实施例中，提供一种用于检测和定位DC电力传输系统中的接地故障的方法。该方法包括识别DC电力传输系统中的接地故障，在识别DC电力传输系统中的接地故障时切换接地故障检测组件中的第一开关和第二开关的至少一个，分别在切换第一开关或第二开关时通过第一电阻元件和第二电阻元件的至少一个来传递故障电流以增加故障电流的幅值，使用操作上耦合到各负载的电流传感器在增加故障电流的幅值时测量一个或多个负载处的故障电流，基于各负载处的所测量故障电流来检测接地故障的位置。

技术方案1：一种用于定位直流(DC)电力传输系统中的接地故障的接地故障检测系统，包括：

接地故障检测组件，包括：

第一开关和第二开关；

第一电阻元件和第二电阻元件；

其中分别按照串联配置将所述第一开关电耦合到所述第一电阻元件以及将所述第二开关电耦合到所述第二电阻元件，以及

电流传感器，在操作上耦合到负载，并且配置成在将所述第一开关或所述第二开关的至少一个切换成导通状态时测量所述负载处的故障电流。

技术方案2：如技术方案1所述的接地故障检测系统，其中，所述第一开关和所述第二开关包括机械开关或者半导体开关。

技术方案3：如技术方案1所述的接地故障检测系统，还包括配置成提供平衡接地参考电压的DC接地组件。

技术方案4：如技术方案3所述的接地故障检测系统，其中，所述DC接地组件包括第三电阻元件和第四电阻元件、第一电容元件和第二电容元件或者其组合，用于提供所述平衡接地参考电压。

技术方案5：如技术方案3所述的接地故障检测系统，其中，所述DC接地组件的接地阻抗高于所述接地故障检测组件的检测器阻抗。

技术方案6：如技术方案1所述的接地故障检测系统，其中，所述第一开关在所述DC电力传输系统中的DC母线的负汇流条上的所述接地故障发生时被切换成导通状态，而所述第二开关在所述DC电力传输系统中的所述DC母线的正汇流条上的所述接地故障发生时被切换。