摘 要

环形配电网结构船舶生命力较高，环形结构也保证了供电可靠性，因此在大型船舶电力系统中，环形配电结构逐渐得以广泛应用。在环网中，把阶段式电流保护基础上的方向性电流保护作为船舶传统的保护方法，这种方法很难在短时间内将故障完全切除还会造成保护误动。针对船舶环形电网的特点，本文提出了两种无通道保护方法，方法一通过加速保护的动作时限特性来判断故障区间，使对端保护得到加速，方法二通过电流比值判据来判断故障区间，最终实现加速故障切除。然后将传统方法和两种无通道保护方法进行比较，通过比较数据得出无通道保护确实能加速线路切除故障，优于传统环网保护方法，并且相对于经济耗费大的有通道保护方法，无通道保护方法性价比更高。最后通过MATLAB/simulink对电压和短路电流进行仿真，结合电压电流的相位，判断断路器是否动作。

关键词：船舶环形配电网；无通道保护方法；继电保护；MATLAB/simulink

Abstract

The ring distribution network structure has high ship vitality and power supply reliability, and is gradually applied in large ship electric power system. In the ring network, the directional current protection based on the stage current protection As a traditional protection method of the ship, it is difficult to completely remove the fault near the power station in a short time. According to the characteristics of ship 's ring power grid, two kinds of channelless protection methods are proposed. The two methods use the short circuit fault and the line side protection trip to cause the other side of the branch current change, the method one and the method two respectively through the accelerated protection action time limit characteristic and the current ratio criterion to judge the breakdown interval, And then compared the traditional method and two kinds of channelless protection methods, through the comparison data obtained no channel protection can really accelerate the line removal fault, better than the traditional ring network protection method, and relative to the channel protection method, no channel The protection method has the economic advantage. Finally, the voltage and short circuit current are simulated by MATLAB / simulink, and the phase of the voltage and current is used to judge whether the circuit breaker is moving.

Keywords:Ship ring distribution network; no channel protection method; relay protection; MATLAB / simulink

目 录

第1章 绪论 1

第2章 阶段式电流保护 3

2.1 国内外配电网介绍 3

2.2 阶段式电流保护简介 6

2.3 阶段式电流保护整定原则 6

2.3.1 瞬时电流速断保护整定原则 7

2.3.2 限时电流速断保护 7

2.3.3 定时限过电流保护 8

2.4 阶段式电流保护在环网中的运用局限 9

2.4.1 电流分析 9

2.4.2 时限分析 9

2.5本章小结 10

第3章 方向性电流保护 12

3.1 方向性电流保护定义 12

3.2 方向性电流保护设置 12

3.3 方向性电流保护时限特性 12

3.4 本章小结 13

第4章 无通道保护 14

4.1 背景介绍 14

4.2 有通道保护与无通道保护 14

4.3 无通道保护方法一 14

4.3.1 无通道保护方法一简介 16

4.3.2 无通道保护方法一算法设计 17

4.4 无通道保护方法二 18

4.5 方案性能对比 20

4.6 本章小结 20

第5章 MATLAB仿真 21

5.1 f1短路时仿真 21

5.1.1 R3处波形 21

5.1.2 R9处波形 22

5.2 f2短路时仿真 23

5.2.1 R2处波形 23

5.2.2 R8处波形 24

5.2.3 R1处波形 25

5.3 f3短路时仿真 26

5.3.1 R1处波形 26

5.3.2 R7处波形 27

第6章 总结 29

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

近年来，环形配电网因其结构优势广泛应用于高端民用船舶和大中型战斗舰艇中。环形配电网络，其主要由以下几个模块构成：首先是母联开关，其次是跨接开关，最后则是跨接电缆。上述模块将主配电板拼接成存在着多种运行方式的，分别为开、闭环的环形结构。在上述两种运行结构中，Open-Loop的存在着增加供电通路的优势。因此其网络重构方式较多，相对灵活，有较高的供电生命力，应用领域为高端、以及军民用船舶等^[1]。Close-Loop构成电气闭环，任意一点发生断路故障时，负载的供电性能够得到保障；当发生短路故障时，故障点两端的断路器能迅速切除短路故障，不会对正常工作设备的供电状态造成影响。相较于Open-Loop，故障出现时、过流等情况下，整个系统的U和f跌落幅度不大，更为平稳；Close-Loop也存在着不足，在此基础上其他保护是必须添加的。

目前，许多电力系统和电网采用电压-时间型线路重合器来解决隔离线路短路故障问题，以及非故障线路恢复供电，其优点是设备配置简单，故障隔离成功率较高，性价比高等优点，但是隔离成功率高带来的问题是切除故障的选择性不高和切除故障所用时间过长，而且此法开关设备损耗大，综上所述，电压-时间型线路重合器无法应用于配电网闭环运行。