發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘對船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

趙楠

海軍工程大學(xué)電氣與信息學(xué)院，湖北 武漢430033

發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘對船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

趙楠

海軍工程大學(xué)電氣與信息學(xué)院，湖北 武漢430033

船舶電力系統(tǒng)在故障發(fā)生時，發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘對船舶電力系統(tǒng)是一個較大的擾動，網(wǎng)絡(luò)中不同位置的斷路器動作都會對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成不同的影響。數(shù)字仿真方法是研究此類動態(tài)問題的有效手段。本文利用PSCAD／EMTDC仿真軟件平臺，對某型船舶電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及勵磁自動調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行了模型及參數(shù)仿真驗證，并對自定義靜態(tài)負(fù)荷模型以及采用銘牌參數(shù)建模的異步電動機(jī)模型進(jìn)行了仿真分析，在此基礎(chǔ)上通過時域數(shù)字動態(tài)仿真的方法，針對某型電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以典型的系統(tǒng)運(yùn)行方式為例，分析了發(fā)電機(jī)出口斷路器分?jǐn)鄬﹄娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并進(jìn)一步提出為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)運(yùn)行時應(yīng)當(dāng)采用的相關(guān)策略。

斷路器；分閘擾動；艦船電力系統(tǒng)；穩(wěn)定性；發(fā)動機(jī)

1 引言

電力系統(tǒng)是船舶平臺極為重要的系統(tǒng)之一，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到船上各用電設(shè)備的正常工作，關(guān)系到船舶使命任務(wù)的完成。目前，隨著船舶事業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量大幅增加，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，從而影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素錯綜復(fù)雜，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為倍受關(guān)注的重大課題。

鑒于電力系統(tǒng)在全船的重要地位，因此要求電力系統(tǒng)必須具有保護(hù)功能，即在故障發(fā)生時，立即切斷故障區(qū)域，以保證最大限度范圍的供電連續(xù)性［1］。此類保護(hù)都是通過斷路器分?jǐn)鄬崿F(xiàn)，這些分?jǐn)嗖僮鲗Υ半娏ο到y(tǒng)是一個較大的擾動，網(wǎng)絡(luò)中不同位置的斷路器動作都會對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成不同的影響［2-4］。近幾年在陸上多次出現(xiàn)過由于發(fā)電機(jī)的故障跳閘致使系統(tǒng)失穩(wěn)，從而導(dǎo)致大面積甚至是全面停電的嚴(yán)重事故，在船舶上這一問題更為突出。

2 兩、三、四機(jī)系統(tǒng)跳閘仿真

船舶電力系統(tǒng)中系統(tǒng)發(fā)電容量和負(fù)荷水平相當(dāng)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)發(fā)電機(jī)跳閘對系統(tǒng)運(yùn)行是非常嚴(yán)重的擾動。這里以系統(tǒng)典型的兩機(jī)、三機(jī)以及四機(jī)系統(tǒng)工況為例，通過仿真研究發(fā)電機(jī)無故障跳閘對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響［5］。

考慮系統(tǒng)的初始負(fù)荷水平均為系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)容量的70%～80%。負(fù)荷考慮靜態(tài)負(fù)荷和異步電動機(jī)負(fù)荷，其中異步電動機(jī)負(fù)荷占總負(fù)荷的70%左右，重要異步電動機(jī)負(fù)荷按照單臺設(shè)備建立仿真模型。

對兩機(jī)系統(tǒng)，考慮單臺機(jī)跳閘的擾動情況，對于三機(jī)和四機(jī)子系統(tǒng)，分別考慮單臺機(jī)跳閘和2臺機(jī)跳閘的擾動情況。

2.1 兩機(jī)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)跳閘仿真

對該型電力系統(tǒng)某典型兩機(jī)系統(tǒng)建立初始穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行時2臺發(fā)電機(jī)實際總出力占發(fā)電機(jī)額定容量的75.73%。在61 s時其中一臺汽輪發(fā)電機(jī)突然跳閘，系統(tǒng)頻率和主配電板電壓的暫態(tài)仿真結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

從仿真結(jié)果可以看出系統(tǒng)頻率、各主配電板上的電壓均出現(xiàn)嚴(yán)重的波動，無法穩(wěn)定運(yùn)行。這是由于系統(tǒng)中原有的所有負(fù)荷由剩下的一臺發(fā)電機(jī)供電，系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的過載現(xiàn)象，過載程度超過50%。因此，對于兩機(jī)系統(tǒng)正常帶70%左右負(fù)荷的情況下，出現(xiàn)單臺發(fā)電機(jī)跳閘，系統(tǒng)將由于嚴(yán)重過載而難以維持穩(wěn)定運(yùn)行，必須迅速采取措施（如分級卸載）來保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

2.2 三機(jī)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)跳閘仿真

對該型電力系統(tǒng)某典型三機(jī)系統(tǒng)建立初始穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行時3臺發(fā)電機(jī)實際總出力占發(fā)電機(jī)額定容量的70%。

1）單臺發(fā)電機(jī)組跳閘時系統(tǒng)的運(yùn)行特性

系統(tǒng)運(yùn)行在初始穩(wěn)定狀態(tài)，66 s時1臺發(fā)電機(jī)組突然跳閘，系統(tǒng)中原有的所有負(fù)荷由剩下的2臺發(fā)電機(jī)組供電，此時負(fù)載功率占發(fā)電機(jī)組額定總出力的105%，加上系統(tǒng)的功率損耗，發(fā)電機(jī)將運(yùn)行在過載狀態(tài)。系統(tǒng)頻率、主配電板電壓、最遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓的暫態(tài)仿真結(jié)果，如圖3～圖5所示。

從仿真結(jié)果可知，若3臺并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組中有1臺發(fā)電機(jī)組突然跳閘，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。故障后由2臺機(jī)組拖動系統(tǒng)的全部負(fù)載，此時發(fā)電機(jī)輸出的總功率為3 368 kW，過載11.23%。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降后穩(wěn)定在0.988 98，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的時間約為5～6 s。

在發(fā)電機(jī)組突然跳閘引起的暫態(tài)過程中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動的最低點(diǎn)為0.988 24，1號電站主配電屏電壓波動的最低點(diǎn)大約為356.6 V，4號電站主配電屏和電壓波動的最低點(diǎn)大約為350.1 V。最遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓波動的最低點(diǎn)為347.16 V，都滿足暫態(tài)性能指標(biāo)的要求。

由此可知，對于所研究的典型三機(jī)系統(tǒng)，初始負(fù)荷水平70%的條件下，1臺發(fā)電機(jī)組跳閘后，系統(tǒng)仍能恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)電壓和頻率滿足穩(wěn)態(tài)要求，暫態(tài)過程中系統(tǒng)頻率和電壓的波動也滿足暫態(tài)性能指標(biāo)的要求。

2）2臺發(fā)電機(jī)組跳閘時系統(tǒng)的運(yùn)行特性

在1臺發(fā)電機(jī)組跳閘的前提下，再次出現(xiàn)1臺機(jī)組突然跳閘，仿真結(jié)果如圖6、圖7所示。

顯然，三機(jī)系統(tǒng)連續(xù)失去兩臺發(fā)電機(jī)后，如果不采取負(fù)荷卸載或者其他措施，系統(tǒng)不可避免地因為過載而失去穩(wěn)定。

2.3 四機(jī)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)跳閘仿真

對該型電力系統(tǒng)某典型四機(jī)系統(tǒng)建立初始穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，穩(wěn)定運(yùn)行時4臺發(fā)電機(jī)實際總出力占發(fā)電機(jī)額定容量的70%。

1）單臺發(fā)電機(jī)組跳閘時系統(tǒng)的運(yùn)行特性

系統(tǒng)運(yùn)行在初始穩(wěn)定狀態(tài)，其中1臺汽輪發(fā)電機(jī)組突然跳閘，系統(tǒng)中原有的所有負(fù)荷由剩下的3臺汽輪發(fā)電機(jī)組供電，此時負(fù)載功率占剩余3臺發(fā)電機(jī)組額定總出力的93.3%，加上系統(tǒng)的功率損耗，發(fā)電機(jī)可能接近或剛超過滿載運(yùn)行。

系統(tǒng)頻率、各電站主配電板以及最遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓暫態(tài)仿真結(jié)果如圖 8～圖10所示。

從仿真結(jié)果可知，若4臺并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組中有1臺發(fā)電機(jī)組突然跳閘，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。故障后由3臺機(jī)組拖動系統(tǒng)的全部負(fù)載，此時發(fā)電機(jī)輸出的總功率為4 473 kW，剩余的3臺發(fā)電機(jī)已經(jīng)接近于滿載。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降后穩(wěn)定在0.993 4，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的時間約為4～5 s。

穩(wěn)態(tài)時2號、3號和5號電站的主配電屏和各主配電板以及最遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電壓和故障前的穩(wěn)態(tài)相比都有大約3.1 V的下降。在1臺發(fā)電機(jī)組突然跳閘引起的暫態(tài)過程中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動的最低點(diǎn)為0.993 1，2號、3號和5號電站主配電屏和各主配電板電壓波動的最低點(diǎn)分別為368 V、368 V和364 V。最遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓波動最低點(diǎn)為206.5 V（變壓器原邊電壓波動的最低點(diǎn)為363.5 V），都滿足暫態(tài)性能指標(biāo)的要求。

由此可知，對于該典型工況四機(jī)子系統(tǒng)，初始負(fù)荷水平為發(fā)電機(jī)額定容量70%的情況下，出現(xiàn)1臺發(fā)電機(jī)組無故障跳閘，系統(tǒng)經(jīng)過一個動態(tài)過程后仍能恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)電壓和頻率將有少許的下降，但仍滿足穩(wěn)態(tài)要求。暫態(tài)過程中，系統(tǒng)頻率和電壓的波動也滿足暫態(tài)性能指標(biāo)的要求。

2）2臺發(fā)電機(jī)組跳閘時系統(tǒng)的運(yùn)行特性

在1臺發(fā)電機(jī)組跳閘的前提下，再次發(fā)生1臺機(jī)組突然跳閘，仿真結(jié)果如圖11、圖12所示。

由上圖可知，初始負(fù)荷平均水平70%的條件下，四機(jī)系統(tǒng)連續(xù)失去2臺發(fā)電機(jī)后，由于系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重過載，如果不采取分級卸載措施，系統(tǒng)將完全失去穩(wěn)定。

3 自動卸載控制策略對提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的作用

由上述仿真分析可知，系統(tǒng)初始負(fù)荷平均水平在額定出力70%左右的條件下，發(fā)電機(jī)組跳閘事故將會導(dǎo)致原系統(tǒng)出現(xiàn)過載現(xiàn)象，此時如果過載程度不大，如原來3臺或者4臺發(fā)電機(jī)出現(xiàn)單臺跳閘事故，系統(tǒng)仍可以繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，只是系統(tǒng)頻率和系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓將較原跳閘前有所降低。但如果過載程度比較嚴(yán)重，如原來3臺發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)2臺發(fā)電機(jī)跳閘，此時若不采取及時合理的措施，如突卸負(fù)載以減輕剩余發(fā)電機(jī)的過載程度，系統(tǒng)將無法繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

以下針對典型兩機(jī)系統(tǒng)、三機(jī)系統(tǒng)和四機(jī)系統(tǒng)，通過仿真研究自動卸載控制策略對于維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的作用，一次性卸載負(fù)荷量以及卸載時間是其中的關(guān)鍵問題。

3.1 兩機(jī)系統(tǒng)過載狀態(tài)下的卸載控制方式

按照初始負(fù)荷達(dá)到并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)額定出力的70%以上的負(fù)荷水平考慮，典型兩機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)1臺發(fā)電機(jī)跳閘后，剩余1臺發(fā)電機(jī)將嚴(yán)重過載，故需要通過負(fù)荷卸載，使系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，并能同時滿足暫態(tài)指標(biāo)要求。

兩機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)跳閘后為了維持系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定而進(jìn)行自動卸載的暫態(tài)過程仿真結(jié)果如圖13～圖15所示，分別為系統(tǒng)頻率、主配電板電壓以及遠(yuǎn)端負(fù)荷節(jié)電電壓。

卸載負(fù)荷量按照剩余負(fù)載是按運(yùn)行發(fā)電機(jī)額定出力的70%～80%的原則確定，實際仿真算例中，卸載后系統(tǒng)負(fù)荷約為運(yùn)行發(fā)電機(jī)額定出力的78%。

從圖15可以看出，該典型兩機(jī)系統(tǒng)發(fā)生1臺發(fā)電機(jī)跳閘后，采用突卸負(fù)荷可以維持剩余發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。暫態(tài)過程中系統(tǒng)頻率最大跌落至0.982 5（對應(yīng)49.125 Hz），卸載負(fù)荷后穩(wěn)定運(yùn)行頻率又可以恢復(fù)為1.0（對應(yīng)50 Hz）。

圖16和圖17所示的結(jié)果表明，采用負(fù)荷卸載措施后，系統(tǒng)可以維持穩(wěn)定運(yùn)行，并且卸載過程中，主要節(jié)點(diǎn)包括電站主配電屏、最遠(yuǎn)端負(fù)荷配電板等的電壓波動范圍滿足系統(tǒng)電壓的暫態(tài)指標(biāo)要求。

本算例仿真表明，按照上述突卸負(fù)荷的原則，允許負(fù)荷切除極限時間為0.39 s，超過該時間后再卸負(fù)荷，系統(tǒng)頻率和電壓波動將不能滿足暫態(tài)指標(biāo)要求。

3.2 三機(jī)系統(tǒng)過載狀態(tài)下的卸載控制方式

1）輕度過載時卸載控制方式

由2.2節(jié)中的分析結(jié)果可知，三機(jī)系統(tǒng)按照平均負(fù)荷水平70%～80%運(yùn)行時，如果出現(xiàn)1臺發(fā)電機(jī)跳閘事故，系統(tǒng)可能出現(xiàn)輕微過載，能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率和主要節(jié)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)電壓將有所降低。

但是這時系統(tǒng)處于一種穩(wěn)定極限狀態(tài)運(yùn)行，也就是說系統(tǒng)幾乎沒有穩(wěn)定裕度。如果再次發(fā)生發(fā)電機(jī)跳閘或者其他性質(zhì)的擾動，將導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。因此也有必要考慮通過自動負(fù)荷卸載來提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定裕度。

圖16～圖18給出了該型船舶典型三機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)跳閘事故后采用自動卸載控制的暫態(tài)仿真結(jié)果，分別為系統(tǒng)頻率、主配電板電壓以及遠(yuǎn)端負(fù)荷電壓。該典型系統(tǒng)初始負(fù)荷水平為系統(tǒng)發(fā)電機(jī)額定出力的77%，1臺發(fā)電機(jī)跳閘后，系統(tǒng)承受了約6%的過載負(fù)荷，能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行。

為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的裕度，按照上述負(fù)荷卸載原則，通過卸載一定量的負(fù)荷，使得跳閘后剩余的2臺發(fā)電機(jī)的總出力為額定出力的70%～80%。從以上仿真結(jié)果可以看出，暫態(tài)過程中系統(tǒng)頻率和電壓均滿足系統(tǒng)暫態(tài)性能指標(biāo)要求。通過自動負(fù)荷卸載控制能夠使得系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)恢復(fù)到接近系統(tǒng)正常水平。

2）嚴(yán)重過載時卸載控制方式

按照上述負(fù)荷水平，三機(jī)系統(tǒng)跳兩臺發(fā)電機(jī)以后將出現(xiàn)嚴(yán)重過載，故需要及時采取措施來減輕發(fā)電機(jī)的過載程度，使系統(tǒng)能夠恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，并滿足暫態(tài)指標(biāo)要求。

典型三機(jī)系統(tǒng)發(fā)生2臺發(fā)電機(jī)跳閘后采用自動卸載控制的暫態(tài)過程仿真結(jié)果如圖19～圖21所示。算例系統(tǒng)初始負(fù)荷水平達(dá)到全部運(yùn)行機(jī)組額定出力的77%，發(fā)生2臺發(fā)電機(jī)跳閘事故后，按照前述卸載原則，使得跳閘后剩余負(fù)荷約為1臺發(fā)電機(jī)額定出力的75%，系統(tǒng)可以維持穩(wěn)定運(yùn)行。

圖19給出了系統(tǒng)頻率的變化情況。暫態(tài)過程中頻率最大跌落至0.979 6（對應(yīng)48.98 Hz），切除負(fù)荷后穩(wěn)定運(yùn)行頻率為1.000 3（對應(yīng)50.015 Hz）。

從圖20和圖21可以看出，按照上述原則進(jìn)行自動卸載控制，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓滿足運(yùn)行性能指標(biāo)要求。

仿真結(jié)果表明，突卸負(fù)荷的極限切除時間為0.16 s，超過該時間系統(tǒng)將不滿足暫態(tài)指標(biāo)要求。

3.3 四機(jī)系統(tǒng)過載狀態(tài)下的卸載控制方式

四機(jī)系統(tǒng)在負(fù)荷水平為運(yùn)行機(jī)組額定出力70%～80%的前提下，如果出現(xiàn)1臺機(jī)組跳閘，系統(tǒng)接近滿載運(yùn)行，能夠維持穩(wěn)定。2.3節(jié)的仿真結(jié)果也說明了這一點(diǎn)。但是如果出現(xiàn)2臺發(fā)電機(jī)跳閘事故，系統(tǒng)將出現(xiàn)過載運(yùn)行狀態(tài)，并且難以維持穩(wěn)定運(yùn)行，因此以下討論后一種情況的自動卸載控制問題。

四機(jī)系統(tǒng)跳2臺發(fā)電機(jī)以后已經(jīng)嚴(yán)重過載，故需要及時采取措施來減輕發(fā)電機(jī)的過載程度，使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，并滿足系統(tǒng)暫態(tài)指標(biāo)要求。

考慮2.3節(jié)中的典型四機(jī)系統(tǒng)算例。系統(tǒng)初始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時負(fù)荷約為機(jī)組額定出力75.5%，發(fā)生2臺發(fā)電機(jī)突然跳閘后，系統(tǒng)將出現(xiàn)超過40%的嚴(yán)重過載，前述仿真結(jié)果表明系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。以下考慮通過突卸一定量的負(fù)荷，使得跳閘后剩余的2臺發(fā)電機(jī)承擔(dān)的負(fù)荷仍約為其額定容量的70%～80%。仿真結(jié)果如圖 22～圖24所示。

圖24 遠(yuǎn)端負(fù)荷區(qū)域配電板A64電壓

圖23所示為系統(tǒng)頻率變化的暫態(tài)過程，可見采用負(fù)荷卸載控制后，系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)頻率的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能指標(biāo)均滿足要求。

圖24和圖25分別給出了主配電屏和遠(yuǎn)端負(fù)荷區(qū)域配電板上的電壓變化情況，穩(wěn)態(tài)電壓和暫態(tài)電壓偏移也都能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行性能指標(biāo)要求。仿真研究表明，突卸負(fù)荷的極限時間為0.44 s，超過該時間系統(tǒng)將不滿足暫態(tài)指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

斷路器分閘擾動是船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的一種典型擾動方式。本文基于對船舶電力系統(tǒng)建模工作的基礎(chǔ)，通過時域數(shù)字動態(tài)仿真的方法，研究了發(fā)電機(jī)跳閘對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，以及自動卸載控制策略對提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的作用。主要結(jié)論如下：

1）系統(tǒng)過載是導(dǎo)致系統(tǒng)難以維持穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因。系統(tǒng)負(fù)荷水平按照運(yùn)行機(jī)組額定出力的70%～80%考慮，單臺發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘將引起兩機(jī)系統(tǒng)因嚴(yán)重過載而難以維持穩(wěn)定運(yùn)行。對于三機(jī)和四機(jī)系統(tǒng)，則由于系統(tǒng)剩余機(jī)組具有一定的可調(diào)節(jié)容量，單臺發(fā)電機(jī)跳閘不會出現(xiàn)嚴(yán)重過負(fù)荷而導(dǎo)致失穩(wěn)，但是如果是2臺發(fā)電機(jī)跳閘事故，則會引起系統(tǒng)嚴(yán)重過載從而導(dǎo)致失穩(wěn)。

2）自動卸載控制是防止系統(tǒng)由于過載失穩(wěn)的有效方法。卸載容量和卸載控制時間是關(guān)鍵問題。按照卸載后系統(tǒng)負(fù)荷占發(fā)電機(jī)組額定出力70%～80%的原則考慮卸載容量，可以有效地保證系統(tǒng)維持穩(wěn)定運(yùn)行。卸載控制時間則與具體的系統(tǒng)過載程度有關(guān)。

本文通過數(shù)字仿真研究典型兩機(jī)、三機(jī)、四機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘對船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性問題的影響，分析的前提是系統(tǒng)初始負(fù)荷水平為系統(tǒng)額定發(fā)電容量的70%～80%。卸載容量的確定原則按照維持事故后系統(tǒng)負(fù)荷水平為系統(tǒng)額定發(fā)電容量的70%～80%。所得結(jié)論具有一定的參考意義。由于實際船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況復(fù)雜多變，考慮系統(tǒng)可能存在的極限負(fù)荷情況，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行詳細(xì)的仿真分析。但本文所建立的數(shù)字仿真平臺仍然適用。

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［3］佘貽鑫，陳禮義.電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性［M］.北京：科學(xué)出版社，1988.

［4］劉金波.艦船電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2002.

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Impacts of Generator Breakers Trip on the Stability of Ship Power System

Zhao Nan
College of Electrical and Information Technology，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China

As the malfunction happens in the Ship Power System （SPS），tripping operation itself is a large disturbance to the system，which may causes undesired system instability if it is not operated at appropriate place and time.This thesis is devoted to detailed digital simulation of one defined SPS to disclose effects of breaker tripping operation to the system.Modeling of the generator，cables，transformer and load are discussed using PSCAD／EMTDC.Since the detail parameters is unavailable，the exciter and governor model of the generator are tested with typical parameters，which is verified to meet the technical requirement of SPS defined by relevant military standards.Motor model using nominal parameters rather than detail electric parameters is also testified to be accurate.Based on the model established，the effects of generator trip to SPS stability is studied with typical system conditions.Load shedding measure is proposed and verified by detailed digital simulation，which is proved to be effective.

circuit breaker；tripping operation；ship power system；stability；generator

U665.12

A

1673－3185（2009）02－59－06

2008－09－01

趙 楠（1982－），男，碩士研究生。研究方向：船舶電力系統(tǒng)。E-mail：zhaonan3516＠163.com