大型舰船电力系统自适应保护原理研究

戚双斌　杨学春

摘 要：随着社会生产力的快速发展，舰船电力系统也得到了极大发展。舰船电力系统的配置、网络结构以及系统的运行模式这些方面相对于以往那些大型舰船电力系统改变了很多，以往有的“三段式”的电流保护的方法已经不能满足当代的大型舰船电力系统发展需求。由此看来，这就需要全方位看待以往的继电保护方法，改善以往的大型船舰电力系统自适应保护措施，通过互联网的各种结构和调节保护整定值来有效提升大型舰船电力系统自适应保护的灵敏程度，拓宽电流整定值选择的范围。

关键词：大型舰船电力系统 自适应保护 原理

中图分类号：U665.14 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0133-02

舰船的电力系统保护是用来检查或者消除那些非正常状态和系统故障，确保其他区域能够进行持续性的电力供应的一种电力供应保护系统[1]。大型舰船的电力系统是一种独立的、较小的电力供应系统，其自身的特点和特殊性决定了它在电力系统的继电保护等一些方面和那些陆地上的电力系统有着较大的区别。以往有的大型船舰的电力系统有着电量储存量小、电力网络结构太过简单的缺陷。并且，以往的大型舰船电力系统的继电保护主要是使用了“电流”和“时间”这两个关键点为原则来构建离线整体为特征的“三段式”的电流保护方式，这种方式有着事前整顿，动作实时变化和需要定期进行检查的特点。对在系统状态下的自动在线调节的整定值几乎不进行改动[2]。

随着社会生产力的快速发展，舰船电力系统也得到了极大发展。大型舰船电力系统的电存储量以及相应的网络结构也发生了显著变化[3]。由此看来以离线整体为特征的“三段式”电流保护方式已经不能满足当代的大型舰船电力系统发展需求，这就对电力供应的稳定和持续产生了很大的影响。自适应的电力保护方式是一种新型的智能电力系统保护系统，它可以根据具体情况自行改变保护的特性，对大型舰船电力系统的保护作用十分显著[4]。到目前为止，这种自适应方式的保护已经在陆地的电力网络中投入使用，但在大型舰船的电力系统中使用的比较少，在我国现已有的相关文献资料中只有很少的一部分有相关的记载。作者基于系统分析以往电力保护特性的层面上，提出有关现代大型舰船电力系统自适应保护的措施，对现代大型舰船电力系统自适应保护的原理进行探究。

1 以往的电力系统保护体系

以往的大型舰船电力系统保护措施都是通过交流电来进行控制的，一般情况下会配备两个供电站来确保电力供应的持续可靠，而电力系统网络一般则会采用干馈混合辐射的网络结构。到目前为止，我国现已有的大型舰船电力系统一般采用结合了电流原则以及时间原则，能够做到延长过载、短路时间和特大短路时瞬间短路的“三段式”的电流保护方式。这种方法操作十分简便，可以通过特定的裂解方式将那些有故障的地方隔离出来，并使用每个断路器的动作值整定从而实现一定范围内的选择性保护，通常情况下能够做到短时间隔离故障的目的，所以，“三段式”的保护方式得到了较为广泛的应用。然而因为一些实际原因，致使以离线整体为特征的“三段式”电流保护方式在实际操作的时候极易出现问题。

2 大型舰船电力系统自适应保护的原理

大型舰船的电力系统自适应保护可以根据自身电力系统的故障问题以及运行的状态来及时改变对特定电力系统的保护特性，保证电力供应的持续性和可靠性。大型舰船的电力系统自适应保护可以做到通过改变保护定值和原理来提高电力系统的的保护性能。从本质上来看，大型舰船的电力系统自适应保护是一种能够实现自动反馈的控制系统。众所周知，电力系统不仅仅是设备的数目数不胜数，电力网络的结构和系统的运行状态也是繁杂易变，所以在很多时候故障地点和类型都很难测出，自适应保护系统能够很好地解决这类问题。自适应系统能够通过自身特有的自动控制方式自动变更保护的特性，及时处理故障，使得电力供应持续有效。到目前为止，电力系统的自适应保护主要应用于陆地的多端口网络线路的保护，在电力传送的变压器、断路自动重合闸以及一些较低频率的保护当中的应用也是十分广泛的。

自适应电力保护系统作为智能化的继电保护系统的重要组成成分，可以做到针对特定的系统变更以及故障类型自动地变更保护的特性，从而保证电力供应的持续性和有效性。自适应方式的电力系统保护主要的特点就是可以有效提升以往保护措施的性能，大幅提高电力系统的安全性和稳定性。

大型舰船电力系统的自适应保护方式是在已有的短延时的基础上进一步提升的结果，它针对自身的电力网络的结构和电力系统的运行情况及时、自动地改正电流的整定值，与此同时还运用了反时限的延时功能在最大限度上提升了保护系统的速度，高度确保了电力保护系统的选择性和灵敏程度。

3 具体分析

具有短延时作用的自适用方式的电力系统保护能够针对工作电流的大小实现实时调整电流整定值，及时消除系统故障。在时间延迟方面是根据电力保护设备在相应电力系统中的位置来确定的，确保符合电流整定值的选择要求。这种电力系统的保护措施可以做到在系统运行的同时以最短的时间查出系统运行故障同时消除这种故障，以此确保大型舰船电力系统线路的全长。不仅如此，它还能够承担起保护临近线路的责任。大型舰船电力系统的电力供应网络都会安装相应的自适应式的短延时保护系统，其中包含发电机的开关、配电中心的开关以及母联开关等其他一些开关。

由于大型舰船的电力系统的供电电缆比较短，因此在运输的时候所遇到的电阻阻抗就比较小，所以每个地方的短路电流都不尽相同，如果按照以往的电流原则来实现选择性就比较困难了，因此采用时间原则来实现就相对容易多了，并且根据时间原则来实现选择性也比较可靠实用。而在设计自适应方式的电力保护动作的延长时限的时候运用定时限和反时限这两种方法比较容易。例如，如果大型舰船的电力系统的拓扑结构十分复杂，为了达到提升横向保护性能的目的，可以对某些特定的开关采取反时限延时的短延时保护措施。这是一种可以随着所输入的电流改变动作时间的新型限流保护措施，当输入的电流高于电力系统的保护整定值的时候就会启动保护程序，并且动作会随着输入电流的变大而减短时间。同理，针对不同的保护开关处可以承受的短路电流的大小以及电力保护装备在整个电力保护系统中的位置对各个短延时的定时延时的整定值进行较为精准的确定，从而确保整个电力保护系统可以满足电流整定值的选择要求。

4 结语

继电保护措施是目前现已有的大型舰船电力系统设计过程里十分重要的一个步骤。在以往的电力保护措施里，主要是以离线整体为特征的“三段式”电流保护方式，这种保护方式在那些比较简单的网络中有着很好的效果，但是在那些复杂的网络中就有些差强人意。自适应方式的保护方法可以有效保护那些复杂的大型电力系统。它可以灵活运用各种网络结构和系统状态下的在线自动调整保护整定值，最大限度发挥微机的智能作用，显著提升保护性能，在大型舰船电力系统中得到越来越广泛的运用。

参考文献

[1] 王秘.大型舰船电力系统自适应保护原理研究[D].华中科技大学，2011.

[2] 甄洪斌，戚连锁，张晓锋.舰船电力系统自适应保护技术研究[J].船舶工程，2011（1）：38-41.

[3] 甄洪斌，张晓锋，戚连锁，等.基于拓扑识别的舰船电力系统自适应保护策略[J].舰船科学技术，2011（3）：53-56.

[4] 叶志浩，姜远志，肖杨婷，等.舰船电力系统保护性能优化的自适应算法[J].船舶工程，2015（2）：44-49.