CN117439022A - 一种配电盘箱保护结构及保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空电气领域。具体涉及一种配电盘箱保护结构及保护方法。配电盘箱保护结构包括电流检测装置、电网管理装置及配电控制执行装置，其中，在配电盘箱内的各支路配置电流检测装置；配电盘箱内的每一条供电路径上以及在跨越盘箱的互联路径上在路径两端均设置配电控制执行装置；电网管理装置分别与电流检测装置以及配电控制执行装置电连接。

Description

一种配电盘箱保护结构及保护方法
技术领域
本发明涉及航空配电系统保护技术，属于航空电气领域，具体涉及一种配电盘箱保护结构及保护方法。
背景技术
飞机供配电系统是现代飞机的重要组成部分，它向飞机上的用电设备提供满足规定要求的电能，保证用电设备的正常工作，供配电系统由电源系统和配电系统两大部分组成，包括电能的产生、控制、变换和分配等环节。
配电系统将电源功率合理地分配到次级汇流条，并提供配电控制和保护功能，当某台或多台发电机故障时，控制汇流条按特定的逻辑转换要求相互转接，以提高机上负载用电保障能力。
随着多电全电飞机的发展，机内电气化航空设备逐渐增多，配电系统的复杂程度和耦合逐渐加深。配电盘箱是复杂配电系统的核心设备，执行飞机电源的电能传输、分配、故障隔离和配电保护等功能。当配电盘箱内部由于内部组件、线缆故障发生接地短路、相间短路等情况时，不仅会导致所在区域的供电失效，其故障蔓延甚至可能导致临近供电区域失效，发电机故障等严重故障，危害飞行安全。
发明内容
发明目的：提供一种配电盘箱保护结构及保护方法，检测配电盘箱工作情况，发现内部发生故障，并执行保护措施，隔离故障区域，保证配电盘箱正常供配电功能。
技术方案：
一种配电盘箱保护结构，包括电流检测装置、电网管理装置及配电控制执行装置，其中，在配电盘箱内的各支路配置电流检测装置；配电盘箱内的每一条供电路径上以及在跨越盘箱的互联路径上在路径两端均设置配电控制执行装置；电网管理装置分别与电流检测装置以及配电控制执行装置电连接，配电控制执行装置包括接触器、固态功率控制器、带电操机构的断路器；电流检测装置的方向设置如下：位于发电机至汇流条馈线路径上的传感器/互感器方向与从发电机流向其对应的主汇流条的电流方向相同；位于汇流条至用电负载路径上的传感器/互感器方向与从汇流条流向用电负载的电流方向相同；位于主汇流条互连路径上且互连路径跨越配电盘箱的传感器/互感器方向与从主汇流条流向相连汇流条的电流方向相同；位于主汇流条互连路径上且互连路径在同一配电盘箱内的传感器/互感器方向无约束。
一种配电盘箱保护方法，所述方法借助于上述的配电盘箱保护结构执行，所述方法包括：
步骤1：确定配电状态；
步骤2：根据配电状态的不同，电网管理装置确定每个汇流条流入流出的有效路径；
电网管理装置采集有效路径上的电流检测装置的电流信号，并依据汇流条节点流入电流等于流出电流的原则，判断配电盘箱内部是否发生故障；
步骤3：在判定配电盘箱发生故障时，电网管理装置根据配电状态和故障情况综合判断，通过断开故障区域的供电线路的配电控制执行装置，隔离故障区域，保护配电盘箱的正常部分工作。
进一步地，步骤1，具体包括：
配电状态为根据可用电源和供给汇流条的不同形成的配电构型，假定电源数量为n，主汇流条数量为m，相连汇流条数量为p，则电源可用情况有2n种，汇流条供给情况有2m种，转换供电情况有3p种，则配电盘箱的配电状态有2m+n×3p种；
电网管理装置通过采集发电机馈线上配电控制执行装置的状态和汇流条电压，判断配电盘箱目前的配电状态。
进一步地，步骤2，具体包括：
电网管理装置通过电流检测装置采集盘箱各支路电流，对于每个汇流条当有效流入电流之和与有效流出电流之和的差值大于设定值，则判定该汇流条所在供电区域发生故障。
进一步地，步骤3，具体包括：
当电网管理装置检测到某一汇流条出现故障时，则断开与该条汇流条相连的配电控制执行装置。
进一步地，步骤2，具体包括：主发电机馈电线电流通过发电机控制器采集，发电机控制器通过通信方式将数据发送给电网管理装置。
进一步地，步骤3，具体包括：当配电状态为发电机通过相连汇流条为当前配电盘箱和相邻配电盘箱进行转换供电时，故障区域覆盖当前配电盘箱以及相邻配电盘箱；
当前配电盘箱的电网管理装置向相邻的配电盘箱的电网管理装置发送控制指令，用于断开相邻的配电盘箱的配电控制执行装置。
进一步地，步骤3，具体包括：
当配电状态为发电机通过相连汇流条为当前配电盘箱和相邻配电盘箱进行转换供电时，故障区域覆盖当前配电盘箱以及相邻配电盘箱，同时相邻配电盘箱的电网管理装置失效的情况下；
当前配电盘箱的电网管理装置接管相邻配电盘箱的电网管理装置对配电控制执行装置的控制权，断开相邻的配电盘箱的配电控制执行装置。
有益效果：
本发明的适用于配电盘箱内部故障的保护，应用在航空领域，通过采集供电路径电流和综合判断，实现故障区域的隔离，保证配电盘箱的正常部分工作，提高飞机配电网络的可靠性、安全性。
附图说明
图1是本发明用于某型飞机配电盘箱保护结构图；
图2是电网管理装置电连接关系示意图。
具体实施方式
本发明通过在配电盘箱内的各支路配置电流检测装置，电网管理装置采集电流检测装置发送的电流信号和配电状态，并依据汇流条节点流入电流等于流出电流的原则，在不同配电状态下，判断配电盘箱内部是否发生故障。在判定配电盘箱发生故障时，电网管理装置根据配电状态和故障情况综合判断，通过断开故障区域的供电线路的配电控制执行装置，隔离故障区域，保护配电盘箱的正常部分工作，如图2。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1所示为某型飞机内配置两个配电盘箱，分布飞机左右两侧，并通过相连汇流条1、相连汇流条2连接。配电盘箱1的主要电源输入为发电机L1和发电机L2。正常工作时，发电机L1通过GLC1接触器向1号主汇流条供电，发电机L2通过GLC2接触器向2号主汇流条供电。1号主汇流条通过断路器CB1向用电设备1供电，通过断路器CB2向用电设备2供电。2号主汇流条通过断路器CB3向用电设备3供电，通过断路器CB4向用电设备4供电。配电盘箱2的主要电源输入为发电机R1、发电机R2和辅助电源。正常工作时，发电机R2通过GLC3接触器向3号主汇流条供电，发电机R1通过GLC4接触器向4号主汇流条供电。3号主汇流条通过断路器CB5向用电设备5供电，通过断路器CB6向用电设备6供电。4号主汇流条通过断路器CB7向用电设备7供电，通过断路器CB8向用电设备8供电。
所述电流检测装置设置于配电盘箱内各供电路径上，发电机电流采集互感器CT1-CT4分别设置于各发电机向相应的主汇流条的馈电线上，方向从发电机至主汇流条；用电设备电流采集互感器LCT1-LCT8分别设置于各主汇流条向用电设备的供电路径上，方向从主汇流条至用电设备；转换供电电流采集互感器CT5设置于辅助电源向相连汇流条1的馈电线上，方向从辅助电源至相连汇流条1；TCT1-TCT4置于相连汇流条两端，方向从主汇流条至相连汇流条。转换供电电流采集互感器TCT5置于1号与2号主汇流条连接路径上，方向从1号主汇流条直2号主汇流条；转换供电电流采集互感器TCT6置于3号主汇流条与4号主汇流条连接路径上，方向从4号主汇流条至3号主汇流条。辅助电源电流采集互感器CT5设置于辅助电源馈电线上，方向从辅助电源至主汇流条。
电网管理装置1直接采集LCT1-LCT4电流、TCT1、TCT2、TCT5电流；电网管理装置2直接采集LCT5-LCT8电流、TCT3、TCT4、TCT6电流；发电机控制器GCU1采集CT1电流；发电机控制器GCU2采集CT2电流；发电机控制器GCU3采集CT3电流；发电机控制器GCU4采集CT4电流。发电机控制器GCU5采集CT5电流。发电机控制器通过通信方式将CT1-CT5电流信息传递给电网管理装置1、电网管理装置2。
电网管理装置1采集GLC1、GLC2、BTC1、BTC2、BTC3状态信息，CB1~CB4状态信息和1号主汇流条电压、2号主汇流条电压。电网管理装置2采集GLC3、GLC4、GLC5、BTC4、BTC5、BTC6状态信息，CB5~CB8状态信息和1号主汇流条电压、2号主汇流条电压。电网管理装置1与电网管理装置2通过通信方式交互采集到的状态信息。
电网管理装置1直接控制接触器BTC1、BTC2、BTC3。电网管理装置2直接控制接触器BTC4、BTC5、BTC6。对于处于互连路径上的接触器BTC1、BTC3、BTC4、BTC5采用冗余控制方式。对冗余控制的实现方式为：电网管理装置1、电网管理装置2均采集BTC1、BTC3、BTC4、BTC5状态并且均具有对接触器BTC1、BTC3、BTC4、BTC5直接控制的电连接线路。电网管理装置1对BTC1、BTC3具有主要控制权，电网管理装置2对 BTC1、BTC3具有辅助控制权。电网管理装置2对 BTC4、BTC5具有主要控制权，电网管理装置1对BTC4、BTC5具有辅助控制权。当电网管理装置1、电网管理装置2均正常工作时，电网管理装置1控制BTC1、BTC3，电网管理装置2控制BTC4、BTC5。电网管理装置1对BTC4、BTC5的辅助控制信号无效，电网管理装置2对BTC1、BTC3的辅助控制信号无效。当电网管理装置1故障失效，电网管理装置2正常工作时，电网管理装置2接管电网管理装置1对 BTC1、BTC3控制权。当电网管理装置2故障失效，电网管理装置1正常工作时，电网管理装置1接管电网管理装置2对 BTC4、BTC5控制权。
电网管理装置1、电网管理装置2通过通信和硬线方式互相发送自身状态信息和采集对方状态信息，当电网管理装置1通过通信和硬线均未采集到电网管理装置2的状态信息或采集到的状态信息错误时，则认为电网管理装置2未正常工作；当电网管理装置2通过通信和硬线均未采集到电网管理装置1的状态信息或采集到的状态信息错误时，则认为电网管理装置1未正常工作。
电网管理装置通过采集配电盘箱内汇流条电压、接触器状态信息可判断电源可用情况和汇流条供给情况。当电网管理装置1采集到接触器GLC1闭合，则电网管理装置1判定发电机L1为可用。当电网管理装置1采集到接触器GLC2闭合，则电网管理装置1判定发电机L2为可用。当电网管理装置2采集到接触器GLC3闭合，则电网管理装置2判定发电机R2为可用。当电网管理装置2采集到接触器GLC4闭合，则电网管理装置2判定发电机R1为可用。当电网管理装置2采集到接触器GLC5闭合，则电网管理装置2判定辅助电源为可用。
当电网管理装置1采集到1号主汇流条电压在正常范围内，则电网管理装置1判定1号主汇流条正常供电。当电网管理装置1采集到2号主汇流条电压在正常范围内，则电网管理装置1判定2号主汇流条正常供电。当电网管理装置2采集到3号主汇流条电压在正常范围内，则电网管理装置2判定3号主汇流条正常供电。当电网管理装置2采集到4号主汇流条电压在正常范围内，则电网管理装置2判定4号主汇流条正常供电。
相连汇流条既可以作为输入电源又可以作为汇流条，配电盘箱1共有2个输入电源、2个主汇流条和两个相连汇流条，因此配电状态最多有144种。由于供电路径设置限制，因此有效的配电状态为27种。
1.发电机L1为1号主汇流条供电；
2.发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电；
3.发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条供电；
4.发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电；
5.发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电；
6.发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1、相连汇流条2供电；
7.发电机L2为2号主汇流条供电；
8.发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电；
9.发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条供电；
10.发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电；
11.发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电；
12.发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1、相连汇流条2供电；
13.发电机L1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条供电；
14.发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，发电机L2为2号主汇流条供电；
15.发电机L1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电；
16.发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电；
17.相连汇流条1为1号主汇流条供电；
18.相连汇流条1为1号主汇流条、2号主汇流条供电；
19.相连汇流条1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电；
20.相连汇流条2为2号主汇流条供电；
21.相连汇流条2为1号主汇流条、2号主汇流条供电；
22.相连汇流条2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电；
23.相连汇流条1为1号主汇流条供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电；
24.发电机L1为1号主汇流条供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电；
25.发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电；
26.相连汇流条1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条供电；
27.相连汇流条1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电。
对于配电盘箱2，配电盘箱2共有3个输入电源、2个汇流条和2两个相连汇流条，因此配电状态最多有288种。由于供电路径设置限制，因此有效的配电状态为50种。
电网管理装置1的保护措施如下：
仅发电机L1为1号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。
发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电时，计算主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。若故障消失则将BTC1锁定在断开状态，同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。
发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条供电时，计算主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2。若故障消失则将BTC2锁定在断开状态，同时，将2号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电，计算主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
2，若2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值符合要求，则断开BTC1。若故障消失则锁定BTC1为断开状态。同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求。
3，若故障仍存在，则断开BTC2；若故障消失则将BTC2锁定为断开状态且闭合BTC1；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电，计算主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT2、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3；如果故障消失则锁定BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息和BTC5断开请求。
2，若断开BTC3后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC2和BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1、相连汇流条2供电时，计算主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、TCT2、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3；如果故障消失则锁定BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息和BTC5断开请求。
2，若断开BTC3后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC2和BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值符合要求，则断开BTC1。若故障消失则锁定BTC1为断开。同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求。
4，若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为2号主汇流条供电时，计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电时，计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3。若故障消失，则锁定BTC3断开并向电网管理装置2发送断开BTC5请求。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条供电时，计算主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2。若故障消失，则锁定BTC2为断开状态并向电网管理装置2发送断开BTC5请求。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电，计算主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算1号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。如果故障消失则锁定BTC1为断开状态。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息和BTC4断开请求。
2，若断开BTC1后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC1和BTC2为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若故障仍存在，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电，计算主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT2、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算1号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
2，若2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流LCT1、LCT2电流之和的差值符合要求，则断开BTC3。若故障消失则锁定BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送BTC5断开请求。
3，若故障仍存在，则断开BTC2；若故障消失则锁定BTC2为断开状态并且闭合BTC3；若故障仍存在，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L2为1、2号主汇流条、相连汇流条1、2供电时，计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT1、TCT2、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算1号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1；如果故障消失则锁定BTC1为断开状态。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息和BTC4断开请求。
2，若断开BTC1后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC1和BTC2为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值符合要求，则断开BTC3。若故障消失则锁定BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送BTC5断开请求。
4，若故障仍存在，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，发电机L2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。若故障消失则锁定BTC1为断开状态，同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3。若故障消失，则锁定BTC3为断开状态并向电网管理装置2发送断开BTC5请求。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。若故障消失则锁定BTC1为断开状态，同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3。若故障消失，则锁定BTC3断开并向电网管理装置2发送断开BTC5请求。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条、2号主汇流条供电时，计算主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC2和BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
2，若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条2供电时，计算主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2、LCT3、LCT4、TCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算2号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3；如果故障消失则锁定BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息和BTC5断开请求。
2，若断开BTC3后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC2和BTC3为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条2为2号主汇流条供电时，计算2号主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条2为1号主汇流条、2号主汇流条供电时，计算主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2。若故障消失，则锁定BTC2为断开状态并向电网管理装置2发送。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条2为1号主汇流条、2号主汇流条、相连汇流条1供电时，计算主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，执行以下操作隔离故障区域：
1，计算1号主汇流条流入电流（TCT5电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。如果故障消失则锁定BTC1为断开状态。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息和BTC4断开请求。
2，若断开BTC1后，2号主汇流条故障仍存在则断开BTC2；如果故障消失则锁定BTC1和BTC2为断开状态。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
3，若故障仍存在，则断开BTC2和BTC3并锁定BTC2和BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送1号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
发电机L1为1号主汇流条、相连汇流条1供电，相连汇流条2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（CT1电流）与流出电流（TCT1、LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1。若故障消失则锁定BTC1为断开状态，同时，向电网管理装置2发送BTC4断开请求；若故障仍存在，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，并向发电机控制器GCU1发送断开GLC1请求。同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（TCT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条供电时，计算1号主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。
相连汇流条1为1号主汇流条供电，发电机L2为2号主汇流条、相连汇流条2供电时，计算1号主汇流条流入电流（TCT1电流）与流出电流（LCT1、LCT2电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC1和BTC2并锁定BTC1和BTC2，同时，将1号主汇流条供电区域故障信息发送电网管理装置2。计算2号主汇流条流入电流（CT2电流）与流出电流（TCT2、LCT3、LCT4电流之和）的差值，如差值大于100A且持续时间大于120ms，则断开BTC3。若故障消失，则锁定BTC3断开并向电网管理装置2发送断开BTC5请求。若故障仍存在，则断开BTC2、BTC3，并向发电机控制器GCU2发送断开GLC2请求。同时，向电网管理装置2发送2号主汇流条供电区域故障信息。

Claims (8)

1.一种配电盘箱保护结构，其特征在于，包括电流检测装置、电网管理装置及配电控制执行装置，其中，在配电盘箱内的各支路配置电流检测装置；配电盘箱内的每一条供电路径上以及在跨越盘箱的互联路径上在路径两端均设置配电控制执行装置；电网管理装置分别与电流检测装置以及配电控制执行装置电连接，配电控制执行装置包括接触器、固态功率控制器、带电操机构的断路器；电流检测装置的方向设置如下：位于发电机至汇流条馈线路径上的传感器/互感器方向与从发电机流向其对应的主汇流条的电流方向相同；位于汇流条至用电负载路径上的传感器/互感器方向与从汇流条流向用电负载的电流方向相同；位于主汇流条互连路径上且互连路径跨越配电盘箱的传感器/互感器方向与从主汇流条流向相连汇流条的电流方向相同；位于主汇流条互连路径上且互连路径在同一配电盘箱内的传感器/互感器方向无约束。
2.一种配电盘箱保护方法，其特征在于，所述方法借助于权利要求1所述的配电盘箱保护结构执行，所述方法包括：
步骤1：确定配电状态；
步骤2：根据配电状态的不同，电网管理装置确定每个汇流条流入流出的有效路径；
电网管理装置采集有效路径上的电流检测装置的电流信号，并依据汇流条节点流入电流等于流出电流的原则，判断配电盘箱内部是否发生故障；
步骤3：在判定配电盘箱发生故障时，电网管理装置根据配电状态和故障情况综合判断，通过断开故障区域的供电线路的配电控制执行装置，隔离故障区域，保护配电盘箱的正常部分工作。
3.根据权利要求2所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤1，具体包括：
配电状态为根据可用电源和供给汇流条的不同形成的配电构型，假定电源数量为n，主汇流条数量为m，相连汇流条数量为p，则电源可用情况有2n种，汇流条供给情况有2m种，转换供电情况有3p种，则配电盘箱的配电状态有2m+n×3p种；
电网管理装置通过采集发电机馈线上配电控制执行装置的状态和汇流条电压，判断配电盘箱目前的配电状态。
4.根据权利要求3所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤2，具体包括：
电网管理装置通过电流检测装置采集盘箱各支路电流，对于每个汇流条当有效流入电流之和与有效流出电流之和的差值大于设定值，则判定该汇流条所在供电区域发生故障。
5.根据权利要求4所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤3，具体包括：
当电网管理装置检测到某一汇流条出现故障时，则断开与该条汇流条相连的配电控制执行装置。
6.根据权利要求5所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤2，具体包括：主发电机馈电线电流通过发电机控制器采集，发电机控制器通过通信方式将数据发送给电网管理装置。
7.根据权利要求6所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤3，具体包括：当配电状态为发电机通过相连汇流条为当前配电盘箱和相邻配电盘箱进行转换供电时，故障区域覆盖当前配电盘箱以及相邻配电盘箱；
当前配电盘箱的电网管理装置向相邻的配电盘箱的电网管理装置发送控制指令，用于断开相邻的配电盘箱的配电控制执行装置。
8.根据权利要求7所述的配电盘箱保护方法，其特征在于，步骤3，具体包括：
当配电状态为发电机通过相连汇流条为当前配电盘箱和相邻配电盘箱进行转换供电时，故障区域覆盖当前配电盘箱以及相邻配电盘箱，同时相邻配电盘箱的电网管理装置失效的情况下；
当前配电盘箱的电网管理装置接管相邻配电盘箱的电网管理装置对配电控制执行装置的控制权，断开相邻的配电盘箱的配电控制执行装置。
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