船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

陳武

摘 要

本文從船舶電力系統(tǒng)的實(shí)際組成和運(yùn)行出發(fā)具體論述船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性如何判定和增強(qiáng)。并利用數(shù)學(xué)建模對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性加以分析。

【關(guān)鍵詞】船舶 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性

1 船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式

由于海上運(yùn)輸不僅運(yùn)量大，運(yùn)費(fèi)也低，是很多貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞?。也是?guó)家進(jìn)出口運(yùn)輸?shù)闹饕绞健６白匀皇呛Ｉ线\(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?，所以，船舶的電力系統(tǒng)的發(fā)展直接影響著海上運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。船舶電力系統(tǒng)是船舶運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，也是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要研究對(duì)象。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的組成方式的研究是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究基礎(chǔ)。下面筆者就重點(diǎn)介紹船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式。

1.1 船舶電力系統(tǒng)的組成

一般來(lái)看，船舶電力系統(tǒng)是由電源、配電裝置、電網(wǎng)和負(fù)載構(gòu)成。這幾項(xiàng)元素是電力系統(tǒng)電能的供應(yīng)、分配、傳輸與消耗的總體使用設(shè)備。分別來(lái)說(shuō)，電源裝置主要提供電量的供給，一般采用發(fā)電機(jī)或電池組。發(fā)電機(jī)一般采用蒸汽發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等。而就目前的發(fā)展來(lái)看，大型船的電源裝置都采用混合發(fā)電機(jī)，同時(shí)可以利用蒸汽發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)。配電裝置主要負(fù)責(zé)電力的分配和控制，利用適當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)對(duì)不同用電設(shè)備予以分類(lèi)，最終達(dá)到合理用電的目的。電網(wǎng)是將所有用電設(shè)備利用電纜予以連接，最終形成電路網(wǎng)，電路網(wǎng)主要是電力輸送的媒介。負(fù)載結(jié)構(gòu)主要是變壓器等電力的輸送中間設(shè)備，為保證安全送電而設(shè)置的具體結(jié)構(gòu)。

1.2 船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式

船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)小型獨(dú)立電網(wǎng)。因?yàn)榇霸诤Ｉ虾叫羞^(guò)程中對(duì)電力的補(bǔ)充是靠發(fā)電機(jī)的自行運(yùn)行。而且，一般一個(gè)船舶只有一個(gè)電站，電網(wǎng)的容量相對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)又是有限的。在大功率負(fù)載起動(dòng)后，沖擊電流將引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，所以船舶電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行中應(yīng)該注重調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓或電網(wǎng)的輸送頻率，以達(dá)到安全用電的最終目的。

2 船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法和電網(wǎng)層次分析

隨著現(xiàn)代船舶的體積和載重量逐漸變大，而其自動(dòng)化能力逐漸增強(qiáng)，船舶電力系統(tǒng)的容量也需要不斷的增加。在評(píng)測(cè)船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)該對(duì)船舶電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征與靜態(tài)特征加以分析。所以說(shuō)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法的研究也是凸顯船舶電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行特征的主要方式。

2.1 船舶電力系統(tǒng)的算法特點(diǎn)

船舶電網(wǎng)主要利用輻射型配電方式，也就是說(shuō)從任何一個(gè)定母線(xiàn)到源點(diǎn)都有且只有一條通路，與陸地配電方式存在著顯著的差異。在參數(shù)方面船舶電力系統(tǒng)的參數(shù)電阻與電抗比值較大，與陸地配電方式相反。由于船舶電力系統(tǒng)中R/X的值較大，對(duì)傳統(tǒng)的解耦方式有所影響，所以船舶電力系統(tǒng)的算法必須注重收斂性，保證傳統(tǒng)解耦法的使用。

2.2 對(duì)船舶電網(wǎng)的分析主要是利用樹(shù)圖方式分析

利用二叉樹(shù)的形式進(jìn)行具體的布置。然后利用電氣節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行分層排列，在分層之后再根據(jù)所有電氣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)記錄。

3 船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和穩(wěn)定性建模

根據(jù)上文對(duì)船舶電力系統(tǒng)的分析，可以發(fā)現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要分為靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性?xún)煞N。靜態(tài)穩(wěn)定性主要是在受到小型干擾后，電力系統(tǒng)可以迅速恢復(fù)狀態(tài)，也就是長(zhǎng)期自我控制的穩(wěn)定性。而動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性主要是對(duì)電力系統(tǒng)的即時(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行探討和研究，也就是說(shuō)在某一個(gè)特定的干擾后，電力系統(tǒng)可以暫時(shí)性的進(jìn)行新的穩(wěn)定狀態(tài)，與原始穩(wěn)定狀態(tài)稍有不同。這種穩(wěn)定是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。下面筆者就穩(wěn)定性的原因和建模進(jìn)行具體分析。

3.1 影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要原因

負(fù)載變化會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成較大影響，比如突然之間投入錨機(jī)、舵機(jī)的使用，會(huì)瞬間增加固有電流的承載力，從而導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)過(guò)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。船舶電力系統(tǒng)的短路也會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，這是因?yàn)榇半娏ο到y(tǒng)的短路會(huì)產(chǎn)生比正常過(guò)載還要大的短路電流，嚴(yán)重影響船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.2 船舶電力系統(tǒng)的建模

船舶電力系統(tǒng)的核心主要是發(fā)電機(jī)以及勵(lì)磁系統(tǒng)、電網(wǎng)與負(fù)載等。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的建模要圍繞著發(fā)電機(jī)這一核心對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性統(tǒng)一研究。所以首先要對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電流的傳輸進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，同步發(fā)電機(jī)電流建模方式如下所示：

同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)也屬于發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。所以對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)模型也需要加以建模研究，具體公式如下所示：

其中，Ur為勵(lì)磁裝置的輸出電壓，Ud為d軸端電壓，Uq為發(fā)電機(jī)q軸端電壓，K為9 /π，x為移相電抗。

根據(jù)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，保證其穩(wěn)定性具有較重要的意義。所以本文主要為避免船舶電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大波動(dòng)，提出以下解決方案。第一、對(duì)負(fù)載進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)，根據(jù)負(fù)載的重要性進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)可以保證船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，避免由于一次性負(fù)載過(guò)大對(duì)電網(wǎng)造成較大的破壞。第二、遇到故障時(shí)，發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓較低時(shí)可以采取強(qiáng)行勵(lì)磁提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì)能，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合電力系統(tǒng)的管理方案具體論述了船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并根據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模加以研究。最后筆者提出利用分級(jí)起動(dòng)維持船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，用發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，為船舶電力系統(tǒng)的研究提供了新的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟杰.船舶電力系統(tǒng)的非線(xiàn)性魯棒控制研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.

[2] 王浩亮.船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D].大連海事大學(xué)，2010.

作者單位

西門(mén)子（中國(guó)）有限公司上海分公司 上海市 200082endprint

摘 要

本文從船舶電力系統(tǒng)的實(shí)際組成和運(yùn)行出發(fā)具體論述船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性如何判定和增強(qiáng)。并利用數(shù)學(xué)建模對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性加以分析。

【關(guān)鍵詞】船舶 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性

1 船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式

由于海上運(yùn)輸不僅運(yùn)量大，運(yùn)費(fèi)也低，是很多貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞健Ｒ彩菄?guó)家進(jìn)出口運(yùn)輸?shù)闹饕绞?。而船舶自然是海上運(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?，所以，船舶的電力系統(tǒng)的發(fā)展直接影響著海上運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。船舶電力系統(tǒng)是船舶運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，也是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要研究對(duì)象。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的組成方式的研究是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究基礎(chǔ)。下面筆者就重點(diǎn)介紹船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式。

1.1 船舶電力系統(tǒng)的組成

一般來(lái)看，船舶電力系統(tǒng)是由電源、配電裝置、電網(wǎng)和負(fù)載構(gòu)成。這幾項(xiàng)元素是電力系統(tǒng)電能的供應(yīng)、分配、傳輸與消耗的總體使用設(shè)備。分別來(lái)說(shuō)，電源裝置主要提供電量的供給，一般采用發(fā)電機(jī)或電池組。發(fā)電機(jī)一般采用蒸汽發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等。而就目前的發(fā)展來(lái)看，大型船的電源裝置都采用混合發(fā)電機(jī)，同時(shí)可以利用蒸汽發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)。配電裝置主要負(fù)責(zé)電力的分配和控制，利用適當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)對(duì)不同用電設(shè)備予以分類(lèi)，最終達(dá)到合理用電的目的。電網(wǎng)是將所有用電設(shè)備利用電纜予以連接，最終形成電路網(wǎng)，電路網(wǎng)主要是電力輸送的媒介。負(fù)載結(jié)構(gòu)主要是變壓器等電力的輸送中間設(shè)備，為保證安全送電而設(shè)置的具體結(jié)構(gòu)。

1.2 船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式

船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)小型獨(dú)立電網(wǎng)。因?yàn)榇霸诤Ｉ虾叫羞^(guò)程中對(duì)電力的補(bǔ)充是靠發(fā)電機(jī)的自行運(yùn)行。而且，一般一個(gè)船舶只有一個(gè)電站，電網(wǎng)的容量相對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)又是有限的。在大功率負(fù)載起動(dòng)后，沖擊電流將引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，所以船舶電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行中應(yīng)該注重調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓或電網(wǎng)的輸送頻率，以達(dá)到安全用電的最終目的。

2 船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法和電網(wǎng)層次分析

隨著現(xiàn)代船舶的體積和載重量逐漸變大，而其自動(dòng)化能力逐漸增強(qiáng)，船舶電力系統(tǒng)的容量也需要不斷的增加。在評(píng)測(cè)船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)該對(duì)船舶電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征與靜態(tài)特征加以分析。所以說(shuō)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法的研究也是凸顯船舶電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行特征的主要方式。

2.1 船舶電力系統(tǒng)的算法特點(diǎn)

船舶電網(wǎng)主要利用輻射型配電方式，也就是說(shuō)從任何一個(gè)定母線(xiàn)到源點(diǎn)都有且只有一條通路，與陸地配電方式存在著顯著的差異。在參數(shù)方面船舶電力系統(tǒng)的參數(shù)電阻與電抗比值較大，與陸地配電方式相反。由于船舶電力系統(tǒng)中R/X的值較大，對(duì)傳統(tǒng)的解耦方式有所影響，所以船舶電力系統(tǒng)的算法必須注重收斂性，保證傳統(tǒng)解耦法的使用。

2.2 對(duì)船舶電網(wǎng)的分析主要是利用樹(shù)圖方式分析

利用二叉樹(shù)的形式進(jìn)行具體的布置。然后利用電氣節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行分層排列，在分層之后再根據(jù)所有電氣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)記錄。

3 船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和穩(wěn)定性建模

根據(jù)上文對(duì)船舶電力系統(tǒng)的分析，可以發(fā)現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要分為靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性?xún)煞N。靜態(tài)穩(wěn)定性主要是在受到小型干擾后，電力系統(tǒng)可以迅速恢復(fù)狀態(tài)，也就是長(zhǎng)期自我控制的穩(wěn)定性。而動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性主要是對(duì)電力系統(tǒng)的即時(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行探討和研究，也就是說(shuō)在某一個(gè)特定的干擾后，電力系統(tǒng)可以暫時(shí)性的進(jìn)行新的穩(wěn)定狀態(tài)，與原始穩(wěn)定狀態(tài)稍有不同。這種穩(wěn)定是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。下面筆者就穩(wěn)定性的原因和建模進(jìn)行具體分析。

3.1 影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要原因

負(fù)載變化會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成較大影響，比如突然之間投入錨機(jī)、舵機(jī)的使用，會(huì)瞬間增加固有電流的承載力，從而導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)過(guò)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。船舶電力系統(tǒng)的短路也會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，這是因?yàn)榇半娏ο到y(tǒng)的短路會(huì)產(chǎn)生比正常過(guò)載還要大的短路電流，嚴(yán)重影響船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.2 船舶電力系統(tǒng)的建模

船舶電力系統(tǒng)的核心主要是發(fā)電機(jī)以及勵(lì)磁系統(tǒng)、電網(wǎng)與負(fù)載等。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的建模要圍繞著發(fā)電機(jī)這一核心對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性統(tǒng)一研究。所以首先要對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電流的傳輸進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，同步發(fā)電機(jī)電流建模方式如下所示：

同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)也屬于發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。所以對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)模型也需要加以建模研究，具體公式如下所示：

其中，Ur為勵(lì)磁裝置的輸出電壓，Ud為d軸端電壓，Uq為發(fā)電機(jī)q軸端電壓，K為9 /π，x為移相電抗。

根據(jù)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，保證其穩(wěn)定性具有較重要的意義。所以本文主要為避免船舶電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大波動(dòng)，提出以下解決方案。第一、對(duì)負(fù)載進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)，根據(jù)負(fù)載的重要性進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)可以保證船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，避免由于一次性負(fù)載過(guò)大對(duì)電網(wǎng)造成較大的破壞。第二、遇到故障時(shí)，發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓較低時(shí)可以采取強(qiáng)行勵(lì)磁提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì)能，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合電力系統(tǒng)的管理方案具體論述了船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并根據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模加以研究。最后筆者提出利用分級(jí)起動(dòng)維持船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，用發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，為船舶電力系統(tǒng)的研究提供了新的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟杰.船舶電力系統(tǒng)的非線(xiàn)性魯棒控制研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.

[2] 王浩亮.船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D].大連海事大學(xué)，2010.

作者單位

西門(mén)子（中國(guó)）有限公司上海分公司 上海市 200082endprint

摘 要

本文從船舶電力系統(tǒng)的實(shí)際組成和運(yùn)行出發(fā)具體論述船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性如何判定和增強(qiáng)。并利用數(shù)學(xué)建模對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性加以分析。

【關(guān)鍵詞】船舶 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性

1 船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式

由于海上運(yùn)輸不僅運(yùn)量大，運(yùn)費(fèi)也低，是很多貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞?。也是?guó)家進(jìn)出口運(yùn)輸?shù)闹饕绞健６白匀皇呛Ｉ线\(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?，所以，船舶的電力系統(tǒng)的發(fā)展直接影響著海上運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。船舶電力系統(tǒng)是船舶運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，也是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要研究對(duì)象。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的組成方式的研究是船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究基礎(chǔ)。下面筆者就重點(diǎn)介紹船舶電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式。

1.1 船舶電力系統(tǒng)的組成

一般來(lái)看，船舶電力系統(tǒng)是由電源、配電裝置、電網(wǎng)和負(fù)載構(gòu)成。這幾項(xiàng)元素是電力系統(tǒng)電能的供應(yīng)、分配、傳輸與消耗的總體使用設(shè)備。分別來(lái)說(shuō)，電源裝置主要提供電量的供給，一般采用發(fā)電機(jī)或電池組。發(fā)電機(jī)一般采用蒸汽發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等。而就目前的發(fā)展來(lái)看，大型船的電源裝置都采用混合發(fā)電機(jī)，同時(shí)可以利用蒸汽發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)。配電裝置主要負(fù)責(zé)電力的分配和控制，利用適當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)對(duì)不同用電設(shè)備予以分類(lèi)，最終達(dá)到合理用電的目的。電網(wǎng)是將所有用電設(shè)備利用電纜予以連接，最終形成電路網(wǎng)，電路網(wǎng)主要是電力輸送的媒介。負(fù)載結(jié)構(gòu)主要是變壓器等電力的輸送中間設(shè)備，為保證安全送電而設(shè)置的具體結(jié)構(gòu)。

1.2 船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式

船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)小型獨(dú)立電網(wǎng)。因?yàn)榇霸诤Ｉ虾叫羞^(guò)程中對(duì)電力的補(bǔ)充是靠發(fā)電機(jī)的自行運(yùn)行。而且，一般一個(gè)船舶只有一個(gè)電站，電網(wǎng)的容量相對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)又是有限的。在大功率負(fù)載起動(dòng)后，沖擊電流將引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，所以船舶電力系統(tǒng)在具體運(yùn)行中應(yīng)該注重調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓或電網(wǎng)的輸送頻率，以達(dá)到安全用電的最終目的。

2 船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法和電網(wǎng)層次分析

隨著現(xiàn)代船舶的體積和載重量逐漸變大，而其自動(dòng)化能力逐漸增強(qiáng)，船舶電力系統(tǒng)的容量也需要不斷的增加。在評(píng)測(cè)船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)該對(duì)船舶電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征與靜態(tài)特征加以分析。所以說(shuō)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)算法的研究也是凸顯船舶電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行特征的主要方式。

2.1 船舶電力系統(tǒng)的算法特點(diǎn)

船舶電網(wǎng)主要利用輻射型配電方式，也就是說(shuō)從任何一個(gè)定母線(xiàn)到源點(diǎn)都有且只有一條通路，與陸地配電方式存在著顯著的差異。在參數(shù)方面船舶電力系統(tǒng)的參數(shù)電阻與電抗比值較大，與陸地配電方式相反。由于船舶電力系統(tǒng)中R/X的值較大，對(duì)傳統(tǒng)的解耦方式有所影響，所以船舶電力系統(tǒng)的算法必須注重收斂性，保證傳統(tǒng)解耦法的使用。

2.2 對(duì)船舶電網(wǎng)的分析主要是利用樹(shù)圖方式分析

利用二叉樹(shù)的形式進(jìn)行具體的布置。然后利用電氣節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行分層排列，在分層之后再根據(jù)所有電氣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)記錄。

3 船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和穩(wěn)定性建模

根據(jù)上文對(duì)船舶電力系統(tǒng)的分析，可以發(fā)現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要分為靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性?xún)煞N。靜態(tài)穩(wěn)定性主要是在受到小型干擾后，電力系統(tǒng)可以迅速恢復(fù)狀態(tài)，也就是長(zhǎng)期自我控制的穩(wěn)定性。而動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性主要是對(duì)電力系統(tǒng)的即時(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行探討和研究，也就是說(shuō)在某一個(gè)特定的干擾后，電力系統(tǒng)可以暫時(shí)性的進(jìn)行新的穩(wěn)定狀態(tài)，與原始穩(wěn)定狀態(tài)稍有不同。這種穩(wěn)定是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。下面筆者就穩(wěn)定性的原因和建模進(jìn)行具體分析。

3.1 影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要原因

負(fù)載變化會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成較大影響，比如突然之間投入錨機(jī)、舵機(jī)的使用，會(huì)瞬間增加固有電流的承載力，從而導(dǎo)致電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)過(guò)重，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。船舶電力系統(tǒng)的短路也會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，這是因?yàn)榇半娏ο到y(tǒng)的短路會(huì)產(chǎn)生比正常過(guò)載還要大的短路電流，嚴(yán)重影響船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.2 船舶電力系統(tǒng)的建模

船舶電力系統(tǒng)的核心主要是發(fā)電機(jī)以及勵(lì)磁系統(tǒng)、電網(wǎng)與負(fù)載等。所以對(duì)船舶電力系統(tǒng)的建模要圍繞著發(fā)電機(jī)這一核心對(duì)船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性統(tǒng)一研究。所以首先要對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電流的傳輸進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，同步發(fā)電機(jī)電流建模方式如下所示：

同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)也屬于發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。所以對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)模型也需要加以建模研究，具體公式如下所示：

其中，Ur為勵(lì)磁裝置的輸出電壓，Ud為d軸端電壓，Uq為發(fā)電機(jī)q軸端電壓，K為9 /π，x為移相電抗。

根據(jù)對(duì)船舶電力系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，保證其穩(wěn)定性具有較重要的意義。所以本文主要為避免船舶電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大波動(dòng)，提出以下解決方案。第一、對(duì)負(fù)載進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)，根據(jù)負(fù)載的重要性進(jìn)行分級(jí)起動(dòng)可以保證船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，避免由于一次性負(fù)載過(guò)大對(duì)電網(wǎng)造成較大的破壞。第二、遇到故障時(shí)，發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)電壓較低時(shí)可以采取強(qiáng)行勵(lì)磁提高發(fā)電機(jī)的電勢(shì)能，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合電力系統(tǒng)的管理方案具體論述了船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并根據(jù)穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模加以研究。最后筆者提出利用分級(jí)起動(dòng)維持船舶電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，用發(fā)電機(jī)快速勵(lì)磁提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，為船舶電力系統(tǒng)的研究提供了新的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟杰.船舶電力系統(tǒng)的非線(xiàn)性魯棒控制研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2011.

[2] 王浩亮.船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D].大連海事大學(xué)，2010.

作者單位

西門(mén)子（中國(guó)）有限公司上海分公司 上海市 200082endprint