CN103368141A - 用于检测三相区域故障的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种用于保护配电箱（BODP）的方法，所述配电箱（BODP）包括一组用于连接在发电机（G）和负载（C）之间的配电条（JBDP），各个所述配电条（BDP1、BDP2，BDP3）能够将流经其自身的至少一部分电力转移到该组配电条（JBDP）中的至少另一个配电条（BDP1、BDP2，BDP3）。根据本方法，对单个配电条（BDP2）的输入电流和输出电流进行测量，并基于在所述配电条（BDP2）中测得的电流检测该组配电条（JBDP）中的故障。

Description

用于检测三相区域故障的测量方法

技术领域

本发明涉及对电气故障的保护和检测，更具体地，涉及对配电箱中电气故障的保护和检测。本发明有利地适用于航行器的配电，但本发明不限于此。

背景技术

航行器的配电是分级的。首先，由发动机驱动的发电机发电。接着，将该电力输送到一级配电箱。然后，通过从一级配电箱接出的电缆进行配电，电力要么直接分配到负载，要么分配到二级配电箱。

可从现有技术获知所谓的第一级保护，该第一级保护位于在从一级配电箱和二级配电箱接出的各个等级（level）的电缆处、以及各个等级的发电机和第一配电箱处。该第一级保护包括位于配电箱输出口的隔离器、保险丝或隔离器接触器。这些保护元件在电流过载的情况下可以开启。该第一级保护还包括位于各个等级的发电机和以及配电箱处的用于发电机的控制装置和用于一级配电箱的线路接触器的命令装置。这些保护元件在电流过载的情况下分别使发电机关闭和使线路接触器开启。

为了进行选择，即在充分且必要的配电级别（rank）下停止配电，保护元件具有不同的触发延迟。它们的触发延迟取决于它们的配电级别。例如，对于二级配电箱输出处的电缆的保险丝，其触发延迟会比发电机控制装置的触发延迟要小。这实现了仅触发正好位于电气故障上游（upstream）的保护元件，但不触发更上游的保护元件。因此，发电机控制装置的触发延迟可达到5秒。然而，该时间已经足够造成损坏。

所谓的第二级保护也可从现有技术获知，包括对配电线路上游和下游（downstream）的电流进行测量。在不存在故障的情况下，两次测量的电流是相等的。在存在故障的情况下，电流不相等，并且由于该故障位于两个测量点之间，所以可轻易地定位该故障。该第二级保护例如用于保护发电机的电缆。另一方面，该第二级保护不可轻易用于检测配电箱的内部短路，这是因为还必须对从配电箱接出的各条配电线路进行测量。考虑到需要测量的配电线的数量以及使用到的传感器的差异，存在无意中便触发了该保护的高风险。

发明内容

根据本发明，提出了一种新型的保护方法，旨在缓解上述保护方法的缺点。

根据第一方面，提出了一种用于保护配电箱的方法，所述配电箱包括一组用于连接在发电机和负载之间的配电条，各个所述配电条能够将流经自身的至少一部分电力转移到该组配电条中的至少另一个配电条。

根据本方法的一般特征，对单个配电条的输入电流和输出电流进行测量，并基于所述配电条中测得的电流检测该组条中的故障。

从而，可以基于单个配电条中测得的电流检测整组配电条的故障，尤其是可以检测该组配电条中各个配电条的故障。因此，可以减少传感器的数量并简化实施该保护的电子电路。这可以避免无意中进行的检测。再者，可以减小故障隔离延迟，从而可以限制故障造成的损坏。

根据一种实施方式，该组配电条包括三个配电条。然后，对位于其他配电条之间的配电条上的输入电流和输出电流进行测量。

因而能够更迅速地检测出所有故障，这是由于在所述配电条上进行了测量，最可能的是在所述配电条上首先形成了电弧。

所述配电箱有利地具有电气接地，所述电气接地能够将其至少一部分电力转移到该组配电条。通过对该组配电条的单个配电条上的输入电流和输出电流进行测量来检测接地故障。

因而，也可基于对单个配电条中电流的测量来检测接地故障。

所述配电箱还可包括位于各个配电条的上游和下游的接触器。因此，当在该组配电条中检测到故障时，可以开启至少一个所述接触器。

因此，在检测到故障的情况下，可以容易地开启这些线路接触器，以保护发电机和整个配电箱。

根据另一种实施方式，发电机由控制装置控制，当在该组配电条中检测到故障时，触发发电机关闭。

作为最后一种手段，还可以触发发电机关闭。

又根据该保护方法的另一特征，该组配电条的所述配电条在它们的整个长度方向上平行延伸且间隔一个相同的距离1-30毫米。

根据另一方面，提出了一种用于配电箱电气故障的保护系统，所述配电箱包括一组用于连接在待提供的发电机和负载之间的配电条，该组的各个所述配电条能够将流经其自身的至少一部分电力转移到该组配电条中的至少另一个配电条。

根据一般特征，该系统包括：置于单个配电条上游和下游的用于测量电流的测量装置和适于将所述测量装置测得的电流进行比较的处理装置。

因此，使用该系统，可以基于单个配电条上测得的电流检测该组配电条的各个配电条的故障。

根据一种实施例，该组配电条包括三个配电条，用于测量电流的装置置于位于其他配电条之间的配电条的上游和下游。

根据一种实施例，所述配电箱具有电气接地，所述电气接地能够将其至少一部分电力转移到该组配电条。

根据另一特征，所述系统包括位于各个配电条上游和下游的接触器和用于开启至少一个所述接触器的命令装置。

所述系统还可包括适于控制所述发电机关闭的控制装置。

根据一种实施例，该组配电条的所述配电条在它们的整个长度方向上平行延伸且彼此间隔一个相同的距离1-30毫米。

附图说明

通过对非限制性实施例和附图的详细描述，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。在图中：

图1以示意方式示出了根据本发明设有电气保护系统的一级配电箱。

图2以示意方式示出了根据本发明实施电气保护方法的一组配电条。

具体实施方式

图1中示出了在设想的示例性应用中用于嵌入式机载在航行器上以通过机载电网（onboard network）向负载或二级配电箱供电的一级配电箱。

由此图可知，一级配电箱由被控制装置MCONT控制的发电机G供电。一级配电箱BODP包括一组配电条JBDP，该组配电条JBDP确保对发电机传送来的电流进行分配，在三相电流的情况下，本发明中的该组配电条JBDP包括三个一级配电条BDP1、BDP2和BDP3。发电机G通过三条电缆C1、C2和C3连接到三个配电条中的每一个。

各个配电条BDP1、BDP2和BDP3均通过两条电缆C4和C5、C'4和C'5、以及C''4和C''5连接到配电网的下游部分。通过示例性实施例的方式，各配电条的第一电缆直接连接到航行器的负载C，而其第二电缆连接到二级配电箱BODS。

用于这种一级配电箱BODP的保护系统包括六个线路接触器CL。三个接触器位于各个配电条BDP1、BDP2和BDP3和发电机之间的上游电缆C1、C2和C3上，三个接触器位于各个配电条BDP1、BDP2和BDP3和二级配电箱BODS之间的下游电缆C5、C'5和C''5上。

各个配电条BDP1、BDP2和BDP3还均通过接触器BTC连接到另一个一级配电箱。这些接触器为根据本领域技术人员熟知术语的“汇流条连接接触器（Bus Tie Contactor）”类型。

保护系统还包括三个隔离器接触器（isolator contactor）CD，这三个隔离器接触器CD位于各个配电条BDP1、BDP2和BDP3和航行器负载C之间的下游电缆上。

根据其他实施例，隔离器接触器CD可由隔离器或保险丝代替。在电流过载的情况下，隔离器接触器CD可以开启对负载C的供电。隔离器接触器CD也可由线路接触器CL代替。

保护系统进一步包括命令装置MCOM。例如，如果检测到电气故障，命令装置MCOM用于开启或关闭各个线路接触器CL、隔离器接触器CD以及接触器BTC。

为了检测电气故障，配电箱BODP在该组配电条JBDP中仅一个配电条的上游和下游分别包括两个电流传感器1和2。本发明中的这两个传感器用于测量进入配电条（参考BDP2）的输入电流和从配电条（参考BDP2）流出的输出电流。

处理装置MT确保了对这两次测量的处理。该处理装置例如基于硬件装置和/或软件装置得以具体呈现，从本质上确保了对测得的电流进行比较。如果两次测得的电流相等，则没有检测到故障。另一方面，如果两侧电流不相等，则检测到了故障。

由于具有检测电气故障的功能，因此，保护系统可以采取相应的措施。例如，在检测到故障的情况下，命令装置MCOM发送开启命令到所有接触器CL，以防止电气故障的蔓延。在检测到电气故障的情况下，还可做出预备措施以使控制装置MCONT触发发电机的关闭。

事实上，仅通过对单个配电条上的输入电流和输出电流进行测量，便可以检测出整组配电条的故障，如参考图2所述，图2以示意方式展示了配电箱BODP的一组配电条中配电条的示例。

由图可知，三个配电条BDP1、BDP2和BDP3大体上在它们的整个长度方向上平行延伸，具有固定的条间距离。因此，人们已经发现该几何排列使该组配电条JBDP中的各个配电条BDP1、BDP2和BDP3都能够将流经其自身的至少一部分电力转移到该组配电条JBDP中的至少另一个配电条BDP1、BDP2和BDP3。

相应地，各个配电条之间仅要求很小的间距，例如，在1-30毫米之间。本领域的技术人员应知道如何在使一级配电箱BODP运转的同时以有利方式选择该间隔。

因此，如果其中一个配电条存在例如漏电或电弧故障的电气故障，则配电条的几何排列会使其他两个配电条也存在该故障。因此，通过仅测量单个配电条上的输入电流和输出电流之差，便可保护整组配电条。

同样地，通过仅测量一级配电条上的输入电流和输出电流，便能够检测出配电箱的电气接地故障。其实，如果该组配电条离配电箱的接地不太远，该接地能够将其至少一部分电力转移到该组配电条JBDP中至少另一个配电条BDP1、BDP2和BDP3。

有利地，对该组配电条JBDP中的中间配电条BDP2上的输入电流和输出电流进行测量。其实，在发生电弧故障的情况下，鉴于中间配电条的给定位置，电弧更可能首先形成在该中间配电条上。

因此，本发明可以减少传感器的数量，提高电气故障检测的可靠性。也降低了电子装置的复杂性，能够减少故障隔离时间，从而可以限制故障导致的损坏。

Claims (11)

1.一种用于保护配电箱（BODP）的方法，所述配电箱（BODP）包括一组配电条（JBDP），该组配电条（JBDP）包括用于连接在发电机（G）和负载（C）之间的配电条（BDP1、BDP2，BDP3），各个所述配电条（BDP1、BDP2，BDP3）能够将流经自身的至少一部分电力转移到该组配电条（JBDP）中的至少另一个配电条（BDP1、BDP2，BDP3），

其特征在于，对单个配电条（BDP2）的输入电流和输出电流进行测量，并基于所述配电条（BDP2）中测得的电流检测该组配电条（JBDP）的配电条（BDP1、BDP2，BDP3）中的一个的故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该组配电条（JBDP）包括三个配电条(BDP1、BDP2，BDP3)，其中，对位于其他配电条(BDP1，BDP3)之间的配电条（BDP2）上的输入电流和输出电流进行测量。

3.根据权利要求1和2中任一个所述的方法，其中，所述配电箱（BODP）具有，所述电气接地能够将所述电气接地的至少一部分电力转移到该组配电条（JBDP），其中，通过对该组配电条（JBDP）的单个配电条（BDP2）上的输入电流和输出电流进行测量来检测接地故障。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述配电箱（BODP）包括位于各个配电条(BDP1、BDP2，BDP3)的上游和下游的接触器（CL，CD），其中，当在该组配电条中检测到故障时，开启至少一个所述接触器（CL，CD）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述发电机（G）由控制装置（MCONT）控制，当在该组配电条中检测到故障时，触发所述发电机（G）关闭。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，该组配电条（JBDP）的所述配电条（BDP）在它们的整个长度方向上平行延伸且彼此间隔一个相同的距离1-30毫米。

7.一种用于保护配电箱（BODP）的系统，所述配电箱（BODP）包括一组配电条（JBDP），该组配电条（JBDP）包括用于连接在发电机（G）和负载（C）之间的配电条（BDP1、BDP2，BDP3），该组配电条（JBDP）的各个所述配电条（BDP1、BDP2，BDP3）能够将流经自身的至少一部分电力转移到该组配电条（JBDP）中的至少另一个配电条（BDP1、BDP2，BDP3），

其特征在于，所述系统包括：置于单个配电条（BDP2）的上游和下游的用于测量电流的测量装置（1，2）和适于将所述测量装置（1，2）测得的电流进行比较的处理装置（MT），所述处理装置（MT）用于基于所述配电条（BDP2）中测得的电流来检测该组配电条（JBDP）中的配电条（BDP1、BDP2，BDP3）中的一个的故障。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，该组配电条（JBDP）包括三个配电条(BDP1、BDP2，BDP3)，其中，所述用于测量电流的装置（1，2）置于位于其他配电条（BDP1，BDP3）之间的配电条（BDP2）的上游和下游。

9.根据权利要求7和8任一项所述的系统，其中，所述配电箱（BODP）具有电气接地，所述电气接地能够将所述电气接地的至少一部分电力转移到该组配电条（JBDP）。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的系统，其中，所述系统包括位于各个配电条（BDP1、BDP2，BDP3）的上游和下游的接触器（CL，CD）和用于开启至少一个所述接触器（CL，CD）的命令装置（MCOM）。

11.根据权利要求7到10中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括用于控制所述发电机（G）关闭的控制装置（MCONT）。

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