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CN110635451B - 单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构 - Google Patents

单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构 Download PDF

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CN110635451B CN201810549337.6A CN201810549337A CN110635451B CN 110635451 B CN110635451 B CN 110635451B CN 201810549337 A CN201810549337 A CN 201810549337A CN 110635451 B CN110635451 B CN 110635451B
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Abstract

本发明公开单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构，BPCU会监控配电盘箱输入馈线的电流（通过串联在回路中的CT来实现）。这些CT（Current Transformer）的输出布线有特别的考虑，它们的输出电流之和会经过一个负载电阻。只要流入配电盘箱的电流等于流出配电盘箱的电流，则在负载电阻上检测到的电压差为0，也就是不存在差动故障条件。输入馈线的三相电流都会被监控。若任一相的DP（Differential Protection）差动电流大于40A，就会触发BPCU保护，断开并闭锁L/R EPC、相应的L/R BSB和L/R ATUC，最大延时时间为100ms。

Description

单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构
技术领域
本发明涉及单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构。
背景技术
汇流条功率控制器（Bus Power Control Unit，BPCU）的作用有两个，一个是在正常情况下通过对飞机电网功率开关的控制而实现面向负载的功率传输，另一个功能是为配电汇流条及功率元件提供保护。
传统飞机的电网构型简单，BPCU的保护和控制功能也不复杂。在多电飞机体制下，BPCU除了具备常规的控制与保护功能外，还要配合对侧的BPCU，实现故障情况下的故障定位与隔离。
发明内容
本发明通过检测流入配电盘箱与流出配电盘箱的电流是否相等来实施保护，可以有效地避免接地故障的发生，提供一种新型的单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构，包含有，
汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATUC的第一端相连，接触器L ATUC的第二端分别与电能转换装置L ATU、接触器L TUR Rly的第一端及接触器E1 TRU ISO Rly的第一端相连，电能转换装置L ATU又与接触器L BSB的第一端及接触器L EPC的第一端相连，接触器LBSB的第二端与汇流条L 115VAC Bus相连，接触器L EPC的第二端与地面电源L FWD EP相连，接触器L TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU L相连，接触器E1 TRU ISO Rly的第二端与电源转换装置TRU E1相连；
汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATUC的第一端相连，接触器R ATUC的第二端分别与电能转换装置R ATU、接触器R TUR Rly的第一端及接触器E2 TRU ISO Rly的第一端相连，电能转换装置R ATU又与接触器R BSB的第一端及接触器R EPC的第一端相连，接触器RBSB的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连，接触器R EPC的第二端与地面电源R FWD EP相连，接触器R TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU R相连，接触器E2 TRU ISO Rly的第二端与电源转换装置TRU E2相连；
左汇流条功率控制组件，其具有汇流条功率控制器L BPCU、布置于汇流条L235VAC Bus输出馈线上的左第一电流互感器、布置于电源转换器TRU L 28VDC输入馈线上的左第二电流互感器、布置于电源转换器TRU E1 28VDC输入馈线上的左第三电流互感器、布置于L ATU 115VAC输入馈线上的左第四电流互感器及左差动保护采样电阻DP，左差动保护采样电阻DP分别与左第一电流互感器、左第二电流互感器、左第三电流互感器及左第四电流互感器相连；以及，
右汇流条功率控制组件，其具有汇流条功率控制器R BPCU、布置于汇流条R235VAC Bus输出馈线上的右第一电流互感器、布置于电源转换器TRU R 28VDC输入馈线上的右第二电流互感器、布置于电源转换器TRU E2 28VDC输入馈线上的右第三电流互感器、布置于R ATU 115VAC输入馈线上的右第四电流互感器及右差动保护采样电阻DP，右差动保护采样电阻DP分别与右第一电流互感器、右第二电流互感器、右第三电流互感器及右第四电流互感器相连。
作为单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构的优选方案，若左差动保护采样电阻DP的压降折算成电流大于40A，则汇流条功率控制器L BPCU断开并锁定接触器LEPC及L BSB，同时通过通信总线向汇流条功率控制器R BPCU发送差动保护L BSB跳闸请求，向L GCU发送DP保护ATUC跳闸请求；汇流条功率控制器R BPCU响应该请求，断开并闭锁接触器L BSB；L GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁接触器L ATUC。
作为单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构的优选方案，若右差动保护采样电阻DP的压降折算成电流大于40A，则汇流条功率控制器R BPCU断开并锁定接触器REPC及R BSB，同时通过通信总线向汇流条功率控制器L BPCU发送差动保护R BSB跳闸请求，向R GCU发送DP保护ATUC跳闸请求；汇流条功率控制器L BPCU响应该请求，断开并闭锁接触器R BSB；R GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁接触器R ATUC。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过检测流入配电盘箱与流出配电盘箱的电流是否相等来实施保护，可以有效地避免接地故障的发生。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果之外，本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1是一种单通道多电飞机的电源系统架构。
图2为差动保护（DP）保护信息采集点。
图3是L BPCU的差动保护控制逻辑。
图4是R BPCU的差动保护控制逻辑。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参见图1，包括左右2台额定功率为225kVA的变频主启动发电机GEN L和GEN R，还包括一台额定功率为200kVA的APU启动发电机，以及一台额定功率50kVA的RAT发电机。此外还有三个外部功率源，分别是L FWD EP、R FWD EP和L AFT EP，每个外部功率源的插座可以支持最大90kVA的功率。主启动发电机、APU启动发电机以及RAT发电机的额定电压均为235VAC，三个外部电源的额定电压为115VAC。
GEN L，GEN R，以及APU GEN都有各自的发电机断路器L GCB、R GCB以及APB来控制发电机的投切，此外，这3台发电机还有对应的接触器L GNR、R GNR和A GNR来控制与地网络的连接。
三个外部电源也有对应的接触器控制电源的接入，分别是L EPC、R EPC，以及LAEPC。
该电源系统的二次电源包括2台额定功率为150kVA的ATRU、两台额定容量为60kVA的ATU，以及4台额定输出电流为240A的TRU。其中ATRU将235VAC转换成+/-270VDC，分别输出给左右两路+/-270VDC汇流条，用来给多电负载供电（飞控作动、电环控等）；ATU将230VAC转换成115VAC，分别输出给左右两路115VAC汇流条；TRU将235VAC转换成28VDC，分别输出给左右两路28VDC正常汇流条和左右两路28VDC应急汇流条。
该电源系统有两个额定电压为28VDC，容量为75Ah的蓄电池，即主蓄电池和APU蓄电池，在飞机发电机启动之前，蓄电池可以为关键的电子设备供电。同时，APU蓄电池还可用于启动APU。
请参见图2，差动保护（DP）保护的信息采集点。
BPCU会监控配电盘箱输入馈线的电流，通过串联在回路中的CT来实现。这些CT的输出布线有特别的考虑，它们的输出电流之和会经过一个负载电阻。只要流入配电盘箱的电流等于流出配电盘箱的电流，则在负载电阻上检测到的电压差为0，也就是不存在差动故障条件。输入馈线的三相电流都会被监控。
若任一相的DP差动电流大于40A，就会触发BPCU保护，断开并闭锁L/R EPC、相应的L/R BSB和L/R ATUC，最大延时时间为100ms。
，在235VAC Bus输出馈线、TRU L 28VDC输入馈线、TRU E1 28VDC输入馈线，还有LATU 115VAC的输入馈线上均安装了电流互感器。这些电流互感器的输出端就汇集到差动保护采样电阻上。正常情况下，当235VAC Bus的输出电流与TRU L 28VDC、TRU E1 28VDC输入电流，以及L ATU 115VAC的输入电流之和相等时，在DP采样电阻上产生的压降为0。
当DP上产生的压降折算成电流时大于40A时，差动保护动作。
该保护功能基于L BPCU和R BPCU两种构型，下面分别来加以叙述。
1 L BPCU
如果存在DP故障保护条件，则L BPCU会断开并锁定L EPC，L BSB，同时通过通信总线向R BPCU发送差动保护L BSB跳闸请求，向L GCU发送DP保护ATUC跳闸请求。R BPCU会响应该请求，断开并闭锁L BSB；L GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁L ATUC。
L BPCU的DP保护控制逻辑如图3所示。
2 R BPCU
如果存在DP故障保护条件，则R BPCU会断开并锁定R EPC，R BSB，同时通过通信总线向L BPCU发送差动保护R BSB跳闸请求，向R GCU发送DP保护ATUC跳闸请求。L BPCU会响应该请求，断开并闭锁R BSB；R GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁R ATUC。
R BPCU的DP保护控制逻辑如图4所示。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构，其特征在于，包含有，
汇流条L 235VAC Bus与接触器L ATUC的第一端相连，接触器L ATUC的第二端分别与电能转换装置L ATU、接触器L TUR Rly的第一端及接触器E1 TRU ISO Rly的第一端相连，电能转换装置L ATU又与接触器L BSB的第一端及接触器L EPC的第一端相连，接触器L BSB的第二端与汇流条L 115VAC Bus相连，接触器L EPC的第二端与地面电源L FWD EP相连，接触器L TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU L相连，接触器E1 TRU ISO Rly的第二端与电源转换装置TRU E1相连；
汇流条R 235VAC Bus与接触器R ATUC的第一端相连，接触器R ATUC的第二端分别与电能转换装置R ATU、接触器R TUR Rly的第一端及接触器E2 TRU ISO Rly的第一端相连，电能转换装置R ATU又与接触器R BSB的第一端及接触器R EPC的第一端相连，接触器R BSB的第二端与汇流条R 115VAC Bus相连，接触器R EPC的第二端与地面电源R FWD EP相连，接触器R TRU Rly的第二端与电源转换装置TRU R相连，接触器E2 TRU ISO Rly的第二端与电源转换装置TRU E2相连；
左汇流条功率控制组件，其具有汇流条功率控制器L BPCU、布置于汇流条L 235VACBus输出馈线上的左第一电流互感器、布置于电源转换器TRU L 28VDC输入馈线上的左第二电流互感器、布置于电源转换器TRU E1 28VDC输入馈线上的左第三电流互感器、布置于LATU 115VAC输入馈线上的左第四电流互感器及左差动保护采样电阻DP，左差动保护采样电阻DP分别与左第一电流互感器、左第二电流互感器、左第三电流互感器及左第四电流互感器相连；以及，
右汇流条功率控制组件，其具有汇流条功率控制器R BPCU、布置于汇流条R 235VACBus输出馈线上的右第一电流互感器、布置于电源转换器TRU R 28VDC输入馈线上的右第二电流互感器、布置于电源转换器TRU E2 28VDC输入馈线上的右第三电流互感器、布置于RATU 115VAC输入馈线上的右第四电流互感器及右差动保护采样电阻DP，右差动保护采样电阻DP分别与右第一电流互感器、右第二电流互感器、右第三电流互感器及右第四电流互感器相连。
2.根据权利要求1所述的单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构，其特征在于，若左差动保护采样电阻DP的压降折算成电流大于40A，则汇流条功率控制器L BPCU断开并锁定接触器L EPC及L BSB，同时通过通信总线向汇流条功率控制器R BPCU发送差动保护L BSB跳闸请求，向发电机控制器L GCU发送差动保护L ATUC跳闸请求；汇流条功率控制器R BPCU响应该请求，断开并闭锁接触器L BSB；发电机控制器L GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁接触器L ATUC。
3.根据权利要求1所述的单通道多电飞机汇流条功率控制器的差动保护结构，其特征在于，若右差动保护采样电阻DP的压降折算成电流大于40A，则汇流条功率控制器R BPCU断开并锁定接触器R EPC及R BSB，同时通过通信总线向汇流条功率控制器L BPCU发送差动保护R BSB跳闸请求，向发电机控制器R GCU发送差动保护R ATUC跳闸请求；汇流条功率控制器L BPCU响应该请求，断开并闭锁接触器R BSB；发电机控制器R GCU也会响应收到的请求，断开并闭锁接触器R ATUC。
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