大型艦船電力系統自適應保護原理研究

戚雙斌　楊學春

摘 要：隨著社會生產力的快速發展，艦船電力系統也得到了極大發展。艦船電力系統的配置、網絡結構以及系統的運行模式這些方面相對于以往那些大型艦船電力系統改變了很多，以往有的“三段式”的電流保護的方法已經不能滿足當代的大型艦船電力系統發展需求。由此看來，這就需要全方位看待以往的繼電保護方法，改善以往的大型船艦電力系統自適應保護措施，通過互聯網的各種結構和調節保護整定值來有效提升大型艦船電力系統自適應保護的靈敏程度，拓寬電流整定值選擇的范圍。

關鍵詞：大型艦船電力系統 自適應保護 原理

中圖分類號：U665.14 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0133-02

艦船的電力系統保護是用來檢查或者消除那些非正常狀態和系統故障，確保其他區域能夠進行持續性的電力供應的一種電力供應保護系統[1]。大型艦船的電力系統是一種獨立的、較小的電力供應系統，其自身的特點和特殊性決定了它在電力系統的繼電保護等一些方面和那些陸地上的電力系統有著較大的區別。以往有的大型船艦的電力系統有著電量儲存量小、電力網絡結構太過簡單的缺陷。并且，以往的大型艦船電力系統的繼電保護主要是使用了“電流”和“時間”這兩個關鍵點為原則來構建離線整體為特征的“三段式”的電流保護方式，這種方式有著事前整頓，動作實時變化和需要定期進行檢查的特點。對在系統狀態下的自動在線調節的整定值幾乎不進行改動[2]。

隨著社會生產力的快速發展，艦船電力系統也得到了極大發展。大型艦船電力系統的電存儲量以及相應的網絡結構也發生了顯著變化[3]。由此看來以離線整體為特征的“三段式”電流保護方式已經不能滿足當代的大型艦船電力系統發展需求，這就對電力供應的穩定和持續產生了很大的影響。自適應的電力保護方式是一種新型的智能電力系統保護系統，它可以根據具體情況自行改變保護的特性，對大型艦船電力系統的保護作用十分顯著[4]。到目前為止，這種自適應方式的保護已經在陸地的電力網絡中投入使用，但在大型艦船的電力系統中使用的比較少，在我國現已有的相關文獻資料中只有很少的一部分有相關的記載。作者基于系統分析以往電力保護特性的層面上，提出有關現代大型艦船電力系統自適應保護的措施，對現代大型艦船電力系統自適應保護的原理進行探究。

1 以往的電力系統保護體系

以往的大型艦船電力系統保護措施都是通過交流電來進行控制的，一般情況下會配備兩個供電站來確保電力供應的持續可靠，而電力系統網絡一般則會采用干饋混合輻射的網絡結構。到目前為止，我國現已有的大型艦船電力系統一般采用結合了電流原則以及時間原則，能夠做到延長過載、短路時間和特大短路時瞬間短路的“三段式”的電流保護方式。這種方法操作十分簡便，可以通過特定的裂解方式將那些有故障的地方隔離出來，并使用每個斷路器的動作值整定從而實現一定范圍內的選擇性保護，通常情況下能夠做到短時間隔離故障的目的，所以，“三段式”的保護方式得到了較為廣泛的應用。然而因為一些實際原因，致使以離線整體為特征的“三段式”電流保護方式在實際操作的時候極易出現問題。

2 大型艦船電力系統自適應保護的原理

大型艦船的電力系統自適應保護可以根據自身電力系統的故障問題以及運行的狀態來及時改變對特定電力系統的保護特性，保證電力供應的持續性和可靠性。大型艦船的電力系統自適應保護可以做到通過改變保護定值和原理來提高電力系統的的保護性能。從本質上來看，大型艦船的電力系統自適應保護是一種能夠實現自動反饋的控制系統。眾所周知，電力系統不僅僅是設備的數目數不勝數，電力網絡的結構和系統的運行狀態也是繁雜易變，所以在很多時候故障地點和類型都很難測出，自適應保護系統能夠很好地解決這類問題。自適應系統能夠通過自身特有的自動控制方式自動變更保護的特性，及時處理故障，使得電力供應持續有效。到目前為止，電力系統的自適應保護主要應用于陸地的多端口網絡線路的保護，在電力傳送的變壓器、斷路自動重合閘以及一些較低頻率的保護當中的應用也是十分廣泛的。

自適應電力保護系統作為智能化的繼電保護系統的重要組成成分，可以做到針對特定的系統變更以及故障類型自動地變更保護的特性，從而保證電力供應的持續性和有效性。自適應方式的電力系統保護主要的特點就是可以有效提升以往保護措施的性能，大幅提高電力系統的安全性和穩定性。

大型艦船電力系統的自適應保護方式是在已有的短延時的基礎上進一步提升的結果，它針對自身的電力網絡的結構和電力系統的運行情況及時、自動地改正電流的整定值，與此同時還運用了反時限的延時功能在最大限度上提升了保護系統的速度，高度確保了電力保護系統的選擇性和靈敏程度。

3 具體分析

具有短延時作用的自適用方式的電力系統保護能夠針對工作電流的大小實現實時調整電流整定值，及時消除系統故障。在時間延遲方面是根據電力保護設備在相應電力系統中的位置來確定的，確保符合電流整定值的選擇要求。這種電力系統的保護措施可以做到在系統運行的同時以最短的時間查出系統運行故障同時消除這種故障，以此確保大型艦船電力系統線路的全長。不僅如此，它還能夠承擔起保護臨近線路的責任。大型艦船電力系統的電力供應網絡都會安裝相應的自適應式的短延時保護系統，其中包含發電機的開關、配電中心的開關以及母聯開關等其他一些開關。

由于大型艦船的電力系統的供電電纜比較短，因此在運輸的時候所遇到的電阻阻抗就比較小，所以每個地方的短路電流都不盡相同，如果按照以往的電流原則來實現選擇性就比較困難了，因此采用時間原則來實現就相對容易多了，并且根據時間原則來實現選擇性也比較可靠實用。而在設計自適應方式的電力保護動作的延長時限的時候運用定時限和反時限這兩種方法比較容易。例如，如果大型艦船的電力系統的拓撲結構十分復雜，為了達到提升橫向保護性能的目的，可以對某些特定的開關采取反時限延時的短延時保護措施。這是一種可以隨著所輸入的電流改變動作時間的新型限流保護措施，當輸入的電流高于電力系統的保護整定值的時候就會啟動保護程序，并且動作會隨著輸入電流的變大而減短時間。同理，針對不同的保護開關處可以承受的短路電流的大小以及電力保護裝備在整個電力保護系統中的位置對各個短延時的定時延時的整定值進行較為精準的確定，從而確保整個電力保護系統可以滿足電流整定值的選擇要求。

4 結語

繼電保護措施是目前現已有的大型艦船電力系統設計過程里十分重要的一個步驟。在以往的電力保護措施里，主要是以離線整體為特征的“三段式”電流保護方式，這種保護方式在那些比較簡單的網絡中有著很好的效果，但是在那些復雜的網絡中就有些差強人意。自適應方式的保護方法可以有效保護那些復雜的大型電力系統。它可以靈活運用各種網絡結構和系統狀態下的在線自動調整保護整定值，最大限度發揮微機的智能作用，顯著提升保護性能，在大型艦船電力系統中得到越來越廣泛的運用。

參考文獻

[1] 王秘.大型艦船電力系統自適應保護原理研究[D].華中科技大學，2011.

[2] 甄洪斌，戚連鎖，張曉鋒.艦船電力系統自適應保護技術研究[J].船舶工程，2011（1）：38-41.

[3] 甄洪斌，張曉鋒，戚連鎖，等.基于拓撲識別的艦船電力系統自適應保護策略[J].艦船科學技術，2011（3）：53-56.

[4] 葉志浩，姜遠志，肖楊婷，等.艦船電力系統保護性能優化的自適應算法[J].船舶工程，2015（2）：44-49.