船舶综合电力系统绝缘电阻在线检测方法

当前采用中压直流供配电的船舶综合电力系统,在发电机端和负载端均存在接地电阻,对其电网绝缘电阻的在线检测产生较大影响。为此,提出一种改进注入法在线绝缘检测方案,通过外加电源和负载状态量获取的方式,排除系统接地电阻带来的影响。首先,在整流发电机接地电阻处,分别正向和反向并联直流电源,采用电源叠加法得到系统绝缘电阻解析表达式;然后,利用实时获取的变频器接地电阻柜的开关状态,折算直流母线实时的绝缘电阻值;最后,搭建了全系统仿真模型并进行了验证。研究结果表明:所提方案测量精度满足工程需求,为综合电力系统母线绝缘的在线检测提供了理论基础。

基于多智能体的船舶综合电力系统故障恢复方法

提出基于多智能体(Agent)系统的船舶综合电力系统故障恢复智能决策新方法。该方法定义与船舶电网供电区域相对应的供电区域Agent模型,基于Agent抽象体系结构设计构成供电区域Agent的各职能Agent,并建立故障恢复智能决策多Agent系统,在此基础上,基于动态主从式多Agent协同策略实现船舶综合电力系统故障恢复。典型算例系统故障恢复离线测试结果以及实时仿真结果表明,该方法能够快速、有效地求解船舶综合电力系统故障恢复问题,具有较好的工程应用前景。

船舶综合电力系统同步测量的实现

通过比较各种时间同步协议的优缺点,提出基于IEEE1588协议实现船舶综合电力系统同步数据采集的方案。分析了IEEE1588协议的偏移测量和延迟测量原理,指出时间戳是影响同步精度的主要因素,并比较了在不同协议层获取时间戳的同步性能。给出了基于环形冗余工业以太网实现主、从时间同步的网络拓扑结构,并基于DP83640芯片设计了同步测量节点,实现了数据的同步采集与网络传输。设计过零检测实验并测试同步性能,同步精度低于1μs。结果表明,使用IEEE1588协议可以在不显著增加成本的基础上,为电力系统提供实时、高精度、严格同步的量测量,满足基于局域网的舰船电力系统监控和计算的需要。

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。

数字孪生技术在船舶综合电力系统中的应用前景与关键技术

船舶综合电力系统(shipboard integrated power system,SIPS)具有高效率、高可靠性与高可控性的特点,是大型船舶发展的技术前沿与关键支撑。数字孪生技术为船舶综合电力系统的感知、分析与优化提供了新的解决方案。该文探讨了SIPS数字孪生(digital twin for shipboard integrated power system,SIPS-DT)——基于SIPS发展趋势和功能,提出SIPS-DT架构,旨在建立高度集成、闭环自趋优的SIPS新体系,并探讨其潜在应用服务。具体而言,考虑船舶航行环境及平台特点,建立SIPS的数字空间,从物理与数据2个维度刻画SIPS多工况、多时间尺度和多物理量的动态过程,将系统全局和局部特征、规则与经验有机结合。基于数据和知识联合驱动方法对SIPS-DT进行挖掘,在系统异常检测、优化运行和全生命周期维护领域发掘潜在更好的应用。最后,结合当前SIPS的发展需求,分析了SIPS-DT在具体实施过程中需突破的关键问题及技术。

直流船舶综合电力系统中混合储能的精确功率分配策略研究

直流船舶综合电力系统是未来船舶的重要发展趋势,可实现全船能源的集中控制和管理。确保船载直流微电网中各分布式电源间的精确功率分配以及母线电压稳定是维持系统安全、经济运行的先决条件。因此,提出一种基于二次规划算法的精确功率分配方法,该方法充分考虑混合储能系统中不同储能介质的额定容量、荷电状态、爬坡速率以及充放电效率的差异,旨在保证系统稳定性的前提下,实现调压成本最小化。具体而言,其通过直流母线电压波动值确定目标功率,采用二次规划算法将目标功率值在混合储能间进行合理分配,从而以最小成本维持母线电压在允许范围内。最后,通过两个实时仿真研究案例验证了所提控制方法的有效性。

船舶综合电力系统抗冲击性能研究现状

分析了船舶综合电力系统的关键技术与硬件组成;对船舶综合电力系统中的电力电子元器件、电气设备,以及系统层面的抗冲击性能研究现状进行了介绍;阐述了当前电力电子设备抗冲击研究发展现状和面临的问题,探讨了如何对整个船舶电力系统进行抗冲击性能考核与评价,确保其满足严酷环境需要。

基于HHT的船舶综合电力系统故障时间定位新方法

针对强噪声环境下船舶综合电力系统故障时间定位精度不高的问题,提出一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)和自适应软阈值法的船舶综合电力系统故障时间定位新方法。首先,电能信号经EMD分解为若干固有模态函数(IMF),对第一个IMF分量进行Hilbert变换得到其瞬时幅值向量。然后,在分析故障波形变化规律的基础上,定义并计算故障信号的瞬时幅值差分向量。最后,设计一种自适应软阈值处理方法,将瞬时幅值差分向量变换为故障时间特征向量,经加权均值后,实现故障时间定位。仿真试验结果表明,该方法能够精确定位不同强度噪声下的故障起止时间,在1 k Hz采样频率下精度为0.88 ms,适用于实际船舶综合电力系统故障的时间定位。

基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保护方式研究

直流区域配电的船舶综合电力系统的形成,在电网整体管理中具有一定的优势,因此需要重视直流区域配电的船舶综合电力系统的建立和发展。本文主要对直流区域配电的船舶综合电力系统及智能保护方式进行分析,以期全面提升船舶综合电力的发展。

船舶综合电力系统大容量脉冲设备仿真技术研究

以船舶综合电力系统和大容量脉冲设备为研究对象,在对大容量脉冲设备充电电路原理分析的基础上,对大容量脉冲设备模型内容进行了具体的研究分析,并进行了MATLAB仿真,仿真结果表明,建立的模型有较高的准确性。

计及防疫功能区电能质量的船舶综合电力系统供配电优化策略

最近几年,全球陆续出现的各类国际性传染病疫情给世界经济,尤其是国际海运活动造成了严重且深远的影响。基于各类传染病疫情可能长期存在的现实,有必要在船舶上设立常备性质的医疗与防疫功能区。传统的大型医疗电气设备以陆地为主要应用场景,在电气上需要良好的供电质量与可靠性,在空间上则需要与其他区域形成物理隔离,因此防疫功能区在船舶上的应用需要针对性地设计与优化。针对这一问题,提出了一种考虑防疫功能区供电可靠性的船舶综合电力系统供配电优化策略。通过优化发电设备的切换过程,对不同类型的负载分级以保证船舶电力系统的整体稳定与船舶大功率医疗防疫设备在事故工况下的正常运行,从而保障船舶人员的安全与健康。

船舶综合电力系统暂态仿真研究

根据船舶综合电力系统的特点,开发描述其暂态过程的仿真软件。以VC++6.0作为编写软件的平台,以船舶相关设备的数学模型为编程的理论依据,以数据库作为数据支持,以可视化曲线的形式输出暂态仿真结果,直观的反映出暂态过程。最后,应用典型的系统进行验证,结果表明了相关数学模型建立的正确性,以及暂态仿真软件的可靠性和实用性。

基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究

针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车等正常和极端工况的数字仿真,仿真结果验证了本文所进行的数字仿真研究的正确性,能够为系统的早期设计提供仿真工具。

船载脉冲功率系统动态过程建模及其变换器参数优化

船载脉冲功率系统(PPS)由DC/DC变换器及脉冲负载构成,其功率冲击特性受变换器参数影响。考虑变换器与脉冲负载的不同开关频率特性,提出了PPS动态过程建模及其变换器参数优化方法。分析了不同开关状态组合方式下的PPS动态过程,提出了PPS多动态过程变换器开关通断时间等效计算方法,建立了含有变换器电感与电容参数的PPS全过程状态方程。以优化PPS的电压、电流外特性为目标,建立DC/DC变换器电感与电容的优化模型,并利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解。分别在MATLAB/Simulink、RT-LAB中建立含PPS的船舶综合电力系统,验证了所提建模与优化方法的有效性与可靠性。

船舶大功率电力推进虚拟同步电机控制方法

电力推进作为船舶综合电力系统的最重要负载之一,受工况与海况的多重影响,其易产生大幅功率波动,对系统的安全稳定运行造成冲击。为此,提出了船舶大功率电力推进虚拟同步电机控制方法。在控制上将整流单元等效为同步电机,为端口功率与频率响应增加惯性特征;逆变单元采用磁场定向矢量控制,提升推进电机的调速性能,利用虚拟惯性与阻尼平滑推进功率冲击、抑制电网频率波动。建立虚拟同步电机控制的变换器小信号模型,考虑直流电容与推进负载的动态特性,分析控制参数变化对变频器响应特性的影响,综合考虑冲击功率的抑制效果与动态性能,给出一种参数设计方法。利用PSCAD/EMTDC与RT-LAB半实物仿真,验证了所提控制方法能够在既有硬件配置下将推进冲击功率峰值降低30%,且不影响推进调速性能,有效地改善了电力推进系统的功率特性,保障了船舶综合电力系统的安全稳定运行。

船舶直流综合电力系统小信号稳定性分析

针对船舶直流综合电力系统参数匹配复杂的问题,通过建立系统数学模型,提出将基于状态空间方程的小信号稳定性分析运用于船舶直流系统中进行控制参数设计的方法,对系统在控制参数变化的情况下进行稳定性分析,得到对应参数的稳定区域,并在Digsilent/Power Factory环境下搭建仿真模型验证结论有效性,为系统的控制参数设计提供支撑。

船舶电网单相接地故障选线方法研究综述

船舶电网单相接地故障选线技术的发展对保证船舶综合电力系统安全可靠运行,提高船舶的生命力有着重要意义。通过对现有的中性点接地方式进行了分类并总结了每种接地方式的特点,确定小电流接地系统中的中性点不接地方式和中性点高电阻接地方式更适合船舶电网,接着对船舶电网单相接地故障特征时的特征进行了总结,对国内外船舶电网接地故障选线技术进行了对比,国内在船舶电网的接地故障选线方面的研究起步较晚,许多方法还未真正应用于工程实践,最后对国内船舶电网单相接地故障选线技术的研究方向和研究重点进行了展望。

脉冲负荷柴油发电机组特性研究

脉冲负荷船上给系统电能质量带来极大的影响,甚至会威胁到船舶电力系统安全、稳定的运行。本文对含有大功率脉冲性负荷(雷达)的测量船上的柴油发电机组工作特性进行研究和分析,找到调速器介入前后,转速跌落、恢复的规律和稳态过程转速的变化率,从而得出利用柴油发电机组固有的机械储能来平抑负荷功率波动的量化标准,形成系统、理论的工程总结。