環形船舶電網的短路電流計算方法
2023-10-17 19:50:14
專利名稱：環形船舶電網的短路電流計算方法
技術領域：
本發明涉及一種船舶區域配電系統環形供電網絡的短路電流計算方法，屬於船舶電力系統領域。
背景技術：
隨著船舶電力系統容量的上升，網絡拓撲結構將會越來越複雜，傳統的船舶供配電網絡由於其結構的特點，使得供電可靠性較低，如果在母線附近短路，會使該點之後的所有負載失去供電；由於大型船舶電力系統的供配電網絡拓撲結構和其使命的特殊性，其網絡規劃、負載管理，以及在發生故障時供電網絡的重構方法等都不能照搬陸地電網的方法，一定要優先保證重要負載的供電，且對其快速性的要求也非常嚴格。傳統的船舶電網的形式已經成為制約船舶可靠性的一大難題，採用區域供電網絡是解決這一問題的良好途徑，區域供電在基於環形網絡的基礎上，根據負載性質和負載大 小將整個船舶電力系統分成若干區域，區域之間利用連接線或母線構成層次分明的多層網絡，每個電站保障一個或幾個區域的負載供電。環形網絡是電站之間利用縱向、橫向連接線或母線構成閉環，向用電設備供電的網絡，其優點是可以構成較多的電站至負載的通路，具有較高的供電可靠性。區域供電技術已成為未來新型船舶電力系統的發展主流，它採用統一的供電網絡為全船的裝備供電，既達到降低電力系統建造成本的目的，又可提高船舶電力系統的可靠性。在各種故障隱患中，電力系統的短路是每一個船舶設計和維護人員所必須關注的一個重要問題。當船舶電力系統中母線或某一幹線短路時，在母線或該幹線上將出現比正常值大許多倍的短路電流，過大的短路電流所產生的機械應力和熱效應，會使發電機及其他電氣設備的正常運行受到影響，甚至造成損壞。因此在設計船舶電力系統時必須充分考慮到系統可能發生的短路故障，以便合理地選擇和校驗相關設備和裝置，一方面以保證船用電氣設備能承受短路電流的衝擊，另一方面保證能快速有效地切斷短路故障，使短路區域與系統隔離，把短路故障限制在最小的範圍內，保證系統正常運行。短路電流計算是正確設計艦船電力系統，選擇和校核電器設備、元件，校核匯流排的力穩定性和熱穩定性，校核並聯運行發電機組的總功率以及實現船舶電力系統可靠保護的基礎。採用區域供電可以將電力系統短路引起的破壞減小到最小範圍，而且每一個用電設備可以從線路的其它方向獲得電源，所以任一線路的故障不會使線路停止供電，提高了供電的可靠性。然而，傳統的船用交流電力系統短路電流的計算方法是建立在樹形電網結構的基礎上的，引入船用環形供電網絡會對電網的短路計算產生較大的影響，而環形網絡短路電流的研究目前仍處於初級階段。目前，國內外比較常用的針對船舶交流電力系統短路電流計算的方法主要有IEC(國際電工委員會)、中國國家標準、中國國家軍用標準、美國海軍標準等。這幾種方法普遍採用的是等效和近似方法，在工程實踐中有著一定的實際意義，但其中都以幹饋式電網為假設計算對象，沒有明確給出基於環形母線的交流區域配電網絡短路電流的計算方法，已不能適應船舶電力系統的發展需要。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足提供一種環形船舶電網的短路電流計算方法。本發明一種環形船舶電網的短路電流計算方法，在確定短路點後，由發電機端向短路點進行等效計算，經過阻抗網絡變換和化簡等效後，最終將阻抗網絡化簡成數臺等效發電機分別經一個阻抗直接與短路點相連的形式，即求各等效發電機在短路點處饋送的短路電流峰值，然後相加即是所求的最大值。經過所述網絡變換後，將星形網絡變換成網形網絡，等值網形電路中節點i和節 點j之間支路的阻抗計算方法為
權利要求
1.一種環形船舶電網的短路電流計算方法，其特徵在於在確定短路點後，由發電機端向短路點進行等效計算，經過阻抗網絡變換和化簡等效後，最終將阻抗網絡化簡成數臺等效發電機分別經一個阻抗直接與短路點相連的形式，即求各等效發電機在短路點處饋送的短路電流峰值，然後相加即是所求的最大值。
2.根據權利要求I所述的環形船舶電網的短路電流計算方法，其特徵在於經過所述網絡變換後，將星形網絡變換成網形網絡，等值網形電路中節點i和節點j之間支路的阻抗計算方法為
3.根據權利要求I所述的環形船舶電網的短路電流計算方法，其特徵在於短路電流計算方法按照下述步驟進行 第一步，確定需要計算短路電流的典型節點； 第二步，分析發電機端的短路情況； 第三步，分析左右舷母線上的短路情況首先分析斷路器的兩邊分別短路時的短路電流，對其進行比較，選取較大的一個進行短路電流計算；此時，將前後電站各等效成一臺發電機，分別計算這兩臺發電機向斷路器饋送的短路電流，然後求其代數和； 第四步，計算左右兩端主配電板負載的出線短路； 第五步，計算某一區間內的短路情況首先畫出電站至短路點的阻抗網絡，然後進行網絡變換，變成電源端直接經阻抗連接到短路點的形式，再進行計算。
4.根據權利要求I所述的環形船舶電網的短路電流計算方法，其特徵在於採用基於圖論法的短路電流計算方法如下有m個獨立節點的無源網絡的阻抗矩陣為
全文摘要
本發明根據環形母線的交流區域供電系統的結構特點，針對國內外目前普遍使用的幾種短路計算方法，加以改進，將原來樹形電網的短路電流計算方法改造為適用於環形電網的短路電流計算方法。首先應用星-網變換、局部等效法對簡單環網的短路電流進行了計算；其次提出了應用圖論法得到線路阻抗矩陣後再計算短路電流的方法。探索了船舶環形區域配電系統的短路電流計算方法，實現設備選型時的熱穩定、力穩定校驗，以及為運行時故障保護提供依據。
文檔編號G01R19/00GK102749492SQ201210202509
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者劉維亭, 姜文剛, 張冰, 朱志宇, 馬繼先, 魏海峰, 黃巧亮 申請人:江蘇科技大學