[发明专利]基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置

说明书

本发明涉及一种基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置，解决现有保护方法无法实现的闭环电力系统保护问题，每套发电机保护装置采集运行状态相关数据，根据电力系统分配及发电机保护装置内部模型进行算法处理，实现对电力系统中各个部件进行故障监测和故障判定；并根据故障判定输出切除故障回路或排除受损电路执行信号到执行元件，保证非故障回路的连续供电。以实现尽可能少的发电机组提供尽可能长时间的电力供应目标，通过自身保护算法输出的动作指令和深入掌握发电机组的工作特性，确保当发电机组出现故障或者健康发电机组达到即将故障边界时，尽快仅切除故障回路，使故障涉及范围最小化，同时兼顾系统的选择性和最大限度地保证非故障回路连续供电。

技术领域

本发明涉及一种船舶电力保护装置，特别涉及一种基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置。

背景技术

随着节能减排政策的推行以及电力系统保护技术的迅速发展，船舶行业越来越关注在DP2/DP3动力定位船舶上采用闭环电力系统的相关应用。相对于传统DP2/DP3动力定位系统采用的开环电力系统运行方案，可以带来许多好处，比如减少油耗和废气排放、减少柴油机的运营成本以及增加动力定位推进的灵活性。但是在close ring(闭合环)/close bustie(封闭母线)模式下运行系统的不利之处在于可能使系统易受故障影响，因此，系统发生短路故障或发电机存在潜在故障等任何故障会使整船断电。对于船舶、人员生命和环境来说高风险运行的动力定位船，必须想尽一切办法避免断电。因此，对于采用DP2/DP3动力定位船舶，使用close ring/close bus tie运行时，为实现适当的保护和隔离效果，必须装设额外的保护装置。

根据DNV规范的相关要求，针对DP2/DP3动力定位采用close bus tie或closering运行的系统的船舶需要设计一个专门针对发电机组故障的增强型保护系统(Enhancedgenerator protection，EGP)，EGP是独立于自动调压装置(Automatic Voltageregulator，AVR)和原动机调速器之外的一个保护装置，并能与系统级保护功能协调配合来实现防止系统失电故障的发生，保证系统的可靠运行。

发明内容

本发明是针对动力定位采用闭环电力运行系统对发动机保护提升的问题，提出了一种基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置，包含了传统保护装置的基本保护功能，与此同时还能识别传统继电器无法确认的故障，其提供了冗余的系统保护概念，并可与系统级保护方案选择性配合。

本发明的技术方案为：一种基于闭环船舶电力系统的发电机保护装置，发电机保护装置包含发电机保护装置控制箱、UPS模块和远程监测站，每台发电机都配备独立的发电机保护装置，每套发电机保护装置都由专用于每个母线段的UPS供电；每套发电机保护装置与其对应的配电板、能量管理系统、自动调压装置、调速器、推进控制系统通过接口交互进行数据通讯，不同发电机保护装置之间通过总线通讯方式实现数据实时交换，每台发电机保护装置通过网线与远程监测站通讯；

每套发电机保护装置采集发电机转速、频率、有功功率、齿条位置运行状态，进行发电机调速器故障监测和故障判定；每套发电机保护装置采集发电机无功功率、励磁电流和电网电压，进行自动调压装置监测和故障判定；每套发电机保护装置实时采集配电板上的电网电压、电流、功率及相关断路器状态信号，并与能量管理系统之间进行发电机的启停控制指令及状态信息交互，对自动调压装置、调速器、综合继电保护装置、发电机保护装置自身故障引起的故障进行故障监测和故障判定；保护装置根据故障判定输出切除故障回路或排除受损电路执行信号到执行元件，保证非故障回路的连续供电。

所述发电机保护装置进行发电机调速器故障监测和故障判定：

发电机保护装置控制策略基于投票系统，通过搭建的内部发电机模型，不断比较模型的负荷分配设定点和计算得出的估算值与系统的实际测量的有功功率、转速、齿条位置和电网频率之间的偏差，实时监测每台发电机所在的配电板的相关参数状态以及其他发电机保护装置的状态；