[发明专利]用于测试船舶的电力管理系统的方法和系统

说明书

引言

在许多情况下，带有用于位置保持或者其他应用的动态定位(DP)系 统的船舶(通常包括用于进行普通运行的自动驾驶仪)具有柴油机供电的 螺旋桨和推进器。包括发电机和船舶自动化系统的发电装置在船舶上产生 电能，其中发电机由柴油机和/或燃气涡轮驱动，船舶自动化系统包括电力 管理系统(PMS)。由用于螺旋桨和推进器的电机所消耗的电力构成了船上 消耗的产生电力的重要部分。因此，如果从动态定位“DP”控制系统到用 于螺旋桨或者推进器的电动机的PMS的控制信号引起大幅度、快速变化的 电能消耗，那么结果可能是电力超载、大的功率波动或者发电装置的非设 计操作。这可能引起发电装置关闭和非常不利的电力供应中断。这种状况 称为停电，其代价高并有潜在的危险，并且可能导致任务丢失、设备损坏、 严重事故和船舶失事。在此背景下，测试DP控制系统和发电装置(包括电 力管理系统以及部分海上自动化系统)之间的交互来确保在船舶运行过程 中不会发生停电、无法接受的电力波动或者其他错误事件或状况就显得至 关重要。目前使用的测试过程无法在要求模拟且又实际的条件下对PMS进 行系统测试。这就需要一种测试方法和系统，其能够在要求模拟而又实际 的操作条件下对PMS系统是否能够正常运行进行测试和验证。由于以前所 公开的电力系统的模拟过于简单化，因此还需要能够更好地模拟电力系统 的系统和方法。船舶上的电力管理系统包括多级电力管理，从用于控制推 进器或者发电机机组的局部电力管理系统到用于控制整个电力系统的高级 电力管理系统。整个电力系统可以起到集成电力系统的作用，其中，若干 个低级电力管理系统组成一个高级PMS。这种电力系统分级结构中的高级 控制系统与低级控制系统之间的交互包括快速关闭信号的发送以及电力供 应中的巨大且急剧的波动。另外，电力管理系统通常分布在整个船舶的独 立壁舱(bulkhead compartment)中的若干个单元，并且电力管理系统还分布于 左舷和右舷(port and starboard)系统之间，因而，难以进行测试。因此，需 要对高级PMS与低级的PMS之间的各种交互进行测试，以便确保整个PMS 能够在要求模拟而又实际的条件下正常工作。

半实物模拟

利用模拟对电力管理系统PMS(2)进行测试，其中所述PMS(2)连接 至模拟器(120)。PMS(2)可以与船舶断开并作为半实物进行测试，或者 该PMS(2)仍然继续连接至船舶(1)。模拟器(120)输入命令，要不然 将所述命令提供给PMS(2)，并且计算由这样的推进器和方向舵命令所产 生的船舶运动。模拟器返回由测量系统产生的、由模拟器计算的运动的信 号。从PMS(2)可以看出，似乎它被连接到船舶(1)上安装的设备，然 而实际上它被连接到模拟器(120)上。在这种测试配置下，可以在各种各 样的操作设置和环境条件、故障状况以及操作员命令下对PMS(2)进行测 试。这是一种非常强大的且非常重要的测试方法。先前的模拟系统尚不能 以适当的方式模拟船舶(1)的发电系统(6)和配电网(90)，因此PMS 的实际测试尚不可行。本文提出的发明的目的在于便于这样的测试。

发明内容

本发明解决了上述的一些问题。本发明公开了一种用于测试船舶的电 力管理系统的系统，其中所述电力管理系统用于对产生电能的系统进行控 制，其中所述电力管理系统从耗电系统接收第一信号，其中作为对所述第 一信号的响应，所述电力管理系统向发电系统提供第二控制信号，所述发 电系统向所述耗电系统提供电力P。所述系统的新颖性和特征性部分如下：

模拟器连接到所述电力管理系统，所述模拟器包括以下特征：

-模拟耗电系统，其用于接收与所述模拟耗电系统的期望状态有关的实 际和/或模拟控制信号，

-模拟发电模块，其用于向所述模拟耗电系统提供模拟电力P′，

-所述模拟耗电系统向所述实际电力管理系统提供模拟信号(9′)，

-作为对所述模拟信号的响应，所述实际电力管理系统向所述模拟发电 系统提供控制信号，

-作为对所述控制信号的响应，所述模拟发电系统向所述模拟耗电系统 提供模拟电力，

以便在所述模拟信号下对所述电力管理系统进行功能测试和/或故障模 式测试。