CN102891473B - 一种用于航空电源的电源系统差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空电源的电源系统差动保护方法及其系统，采用对发电机电流互感器和负载电流互感器信号进行隔离处理，通过配置电流互感器的同名端方向，将发电机电流互感器和负载电流互感器信号的差模信号和共模信号分离，利用差模信号延时比较后用于电源系统的差动保护，共模信号可用于发电机的电流调节模式。本发明的有益效果：可以降低电流敏感电路的功率损耗。另外由于采用电流敏感方式和隔离措施，发电机、负载电流互感器与控制保护电路进行了有效隔离，能够有效提高保护电路在雷电效应以及高强辐射场等电磁环境条件下的适用性，提高民用飞机系统的安全性和可靠性。

Description

一种用于航空电源的电源系统差动保护方法

技术领域

本发明属于电源系统差动保护方法及其系统，尤其涉及一种用于航空电源的电源系统差动保护方法及其系统。 

背景技术

随着民用飞机航空电源系统发展对安全性要求的不断提高，航空发电系统的保护指标也越来越重要，特别是对馈线和发电机的差动保护已经成为保证飞机安全运行的指标之一。一般的民用飞机采用交流电源，差动保护方法如图1，发电机电流互感器和负载电流互感器同名端方向相同，将发电机电流互感器和负载电流互感器信号进行差模比较来实现差动保护，但随着适航要求的提升，对雷电效应以及高强辐射场（HIRF）的要求成为新型航空器必须满足的要求，原来这种方法难以满足新的适航标准。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于航空电源的电源系统差动保护方法及其系统。 

技术方案 

一种电源系统差动保护方法，其特征在于步骤如下： 

步骤1：调整负载电流互感器的安装方向，使同名端与负载电流反向，负载电流互感器工作在反向模式，得到由电机电流互感器依次通过共模电流敏感和负载电流互感器，再回到电机电流互感器的电流环路； 

步骤2：将环路电流经共模电流敏感形成的共模电压进行隔离，然后输出用于控制负载电流测量或电机电流调节的电压模拟量； 

步骤3：当电源系统发生差动时，电机电流互感器电流大于负载电流互感器电流，不平衡电流分支通过差模电流敏感电路敏感出差模电压；将差模电压进行隔离，通过差模比较得到差动输出。 

一种实现所述电源系统差动保护方法的系统，其特征在于包括负载电流互感器、三路共模隔离变压器T1、三路共模负载电阻R1、三路差模隔离变压器T2和三路差模负载电阻R2；每路的连接关系一致，具体为：负载电流互感器与发电机互感器为同名端相反，共模负载电阻R1和差模负载电阻R2串联后与负载电流互感器的CTGND端子和LCT端子并联，共模负载电阻R1与共模隔离变压器T1的初级并联，差模负载电阻R2与差模隔离变压器T2的初级并联。 

所述差模电流敏感电阻R2比共模电流敏感电阻R1大一个数量级。 

所述共模负载电阻R1为10欧姆时，差模负载电阻R2为100~200欧姆。 

所述共模隔离变压器T1和差模隔离变压器T2采用输入输出匝比一致的信号隔离变压器。 

有益效果 

本发明提出的一种用于航空电源的电源系统差动保护方法及其系统，采用对发电机电流互感器和负载电流互感器信号进行隔离处理，通过配置电流互感器的同名端方向，将发电机电流互感器和负载电流互感器信号的差模信号和共模信号分离，利用差模信号延时比较后用于电源系统的差动保护，共模信号可用于发电机的电流调节模式。 

本发明的有益效果：可以降低电流敏感电路的功率损耗。由于电流敏感电路采用电阻将电流转换为电压，因而电阻功率较大，而本方法正常状态下只有共模电流敏感电路产生功率损耗，相当于传统差动保护方法一半功耗，对三相交流系统而言更能有效降低功耗，减小控制保护电路的散热量。另外由于采用电流敏感方式和隔离措施，发电机、负载电流互感器与控制保护电路进行了有效隔离，能够有效提高保护电路在 雷电效应以及高强辐射场等电磁环境条件下的适用性，提高民用飞机系统的安全性和可靠性。 

附图说明

图1：现有技术中电源系统的差动保护方法示意图； 

图2：本发明方法电源系统的差动保护方法示意图； 

图3：实现本发明方法的差动保护系统典型部分电路图，以单相中A相电路为例。 

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述： 

本实施例包括负载电流互感器、三路共模隔离变压器T1、三路共模负载电阻R1、三路差模隔离变压器T2和三路差模负载电阻R2； 

A路的连接关系为：负载电流互感器与发电机互感器为同名端相反，A路的共模负载电阻R1和A路的差模负载电阻R2串联后与负载电流互感器的CTGND端子和LCTA端子并联，A路的共模负载电阻R1与A路的共模隔离变压器T1的初级并联，A路的差模负载电阻R2与A路的差模隔离变压器T2的初级并联。 

B路的连接关系为：负载电流互感器与发电机互感器为同名端相反，B路共模负载电阻R1和B路差模负载电阻R2串联后与负载电流互感器的CTGND端子和LCTB端子并联，B路共模负载电阻R1与B路共模隔离变压器T1的初级并联，B路差模负载电阻R2与B路差模隔离变压器T2的初级并联。 

C路的连接关系为：负载电流互感器与发电机互感器为同名端相反，C路共模负载电阻R1和C路差模负载电阻R2串联后与负载电流互感器的CTGND端子和LCTC端子并联，C路共模负载电阻R1与C路共模隔离变压器T1的初级并联，C路差模负载电阻R2与C路差模隔离变压器T2的初级并联。 

所述三路共模负载电阻R1均为10欧姆时，三路差模负载电阻R2均为100欧姆。 

所述三路共模隔离变压器T1和差模隔离变压器T2采用输入输出匝比一致的信号隔离变压器。 

保护过程如图2，通过调整负载电流互感器的安装方向，使同名端与负载电流反向，负载电流互感器工作在反向模式，从而与电机电流互感器形成电流环，电流由电机电流互感器→共模电流敏感→负载电流互感器→电机电流互感器，形成电流环路，这样环路电流经共模电流敏感形成共模电压，经共模隔离后输出用于负载电流测量或电机电流调节模式；差动电流从电机电流互感器直接敏感，正常状态下，系统电流平衡，电机电流互感器电流只从共模电流敏感电路流过，由于互感器工作的电流敏感模式，电流差模敏感电路敏感不到电压，没有输出。当电源系统发生差动时，电机电流互感器电流大于负载电流互感器电流，不平衡电流分支通过差模电流敏感电路敏感出差模电压，通过差模隔离、差模比较、延时比较后差动输出，用于差动保护。 

以A相为例：发电机输出通过发电机互感器和负载电流互感器至负载，发电机互感器和负载互感器同名端相反，发电机电流通过过发电机互感器经接线端子T1输出，再通过负载互感器至负载RL-A，由负载返回中线N，则发电机互感器GCT输出正向，负载互感器输出反向，电流由GCTA→R1→LCTA→CTGND，形成电流环路，R1上电压反映负载电流大小；没有差动电流时，GCTA输出电流全部通过R1，当馈线（发电机T1、T2、T3输出至负载电流互感器间的导线）或发电机内部发生对其地（N线）短路故障，产生差动电流，共模的负载电流通过R1，差动电流则通过R2→CTGND,R2上电压反映差动电流大小，通过变压器T2隔离输出差动信号进行差模比较、延时和保护，T1为共模隔离变压器，输出共模信号用于电机的电流调节模式。图中，差模电流敏感电阻R2比共模电流敏感电阻R1大一个数量级，图中差模电流敏感电阻取100欧姆，共模电流敏感电阻取10欧姆，T1、T2一般采用输入输出匝比一致信号隔离变压器。 

Claims (1)

1.一种用于航空电源的电源系统差动保护方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：调整负载电流互感器的安装方向，使同名端与负载电流反向，负载电流互感器工作在反向模式，得到由电机电流互感器依次通过共模电流敏感电路和负载电流互感器，再回到电机电流互感器的电流环路；

步骤2：将环路电流经共模电流敏感电路形成的共模电压进行隔离，然后输出用于控制负载电流测量或电机电流调节的电压模拟量；

步骤3：当电源系统发生差动时，电机电流互感器电流大于负载电流互感器电流，不平衡电流分支通过差模电流敏感电路敏感出差模电压；将差模电压进行隔离，通过差模比较得到差动输出。