[发明专利]一种船舶综合电力系统的重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及综合电力船舶的电力系统重构领域，具体是一种船舶综合电力系统的重构方法。

背景技术

将船舶发供电与推进用电、船载设备用电集成，实现发电、配电与电力推进用电及其它设备用电统一调度和集中控制的系统，即船舶综合电力系统（IPS）。船舶所处环境恶劣，船上许多重要用电设备一旦失电将严重影响船舶的安全，因此在电力系统出现故障或损伤时应能快速恢复失电负载的供电，以提高船舶的安全性。电力系统重构是快速恢复供电的重要方式，其基本任务是在满足系统容量限制和稳定性等约束条件下，最大限度地恢复失电负载的供电。而船舶综合电力系统是一个集成了回路的可重构网络系统，对于这样的大型复杂系统，电力系统建模方法对重构算法的研究有直接影响。

目前针对故障恢复的重构方案存在一定问题，例如有些设计方案对电网负载的优先级数做了限制（通常仅将负载分为重要，次重要和非重要三类），并禁止改变负载的优先级，则无法保证方案的最优性；许多故障恢复方法将故障恢复问题转化为数学模型，需要进行矩阵运算或线性规划来确定故障重构方案，从而降低了对系统改变响应的快速性；还有一些方法过度地简化了电网数学模型，使电网的某些重要特性不能表示出来，这必然减少了所得方案为最优的可能性；许多设计方案将故障恢复问题用矩阵来描述和表示，总是利用系统的数学模型来分析和研究故障恢复问题，这样仅能有效地解决辐射状系统的故障恢复重构问题，而回避了具有回路的系统故障恢复问题。而船舶电力系统考虑的首要目标是恢复负载供电，尤其要优先保障重要负载的供电，并且对故障恢复的快速性提出很高要求。本发明在图迹分析建模技术和泛型分析模式下，可克服上述不足。

发明内容

本发明提供一种船舶综合电力系统的重构方法，可以处理具有回路的电力系统及其负载具有多优先级的重构问题，在保障高优先级负载供电的前提下恢复尽可能多地负载的供电。

一种船舶综合电力系统的重构方法，其采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图迹分析模型，所述图迹分析模型分为图形化模型和数字模型，利用电力系统图迹分析图形化模型分析电力系统组件之间的拓扑关系及其操作过程；电力系统图迹分析数字模型存储在计算机容器中，容器外有完成各种计算功能的多个算法，所述多个算法通过迭代器遍历容器中的组件，以获取所需的组件信息，并将计算结果赋给相应组件，迭代器遍从一个组件指向另一个组件，反复使用同类型迭代器会产生组件跟踪集；测量设备测量所得的组件或系统信息也通过迭代器赋给相应组件，以实现电力系统组件信息和组件之间拓扑关系的实时更新；所述重构方法包括如下步骤：

步骤一、通过迭代器不断检查各组件的状态信息，检测到负载断电信息后，创建待恢复负载集；

步骤二、分别计算待恢复负载所需总功率和系统可用功率之和，如果系统当前可用功率小于所需总功率，则启动相应备用电源；

步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电；

步骤四、建立和搜寻所选负载的所有备用恢复路径迹，即沿该负载各迭代器所指向的恢复路径进行搜寻，直到遇到参考源或电源为止；

步骤五、检查各恢复路径迹的组件状态，如果有组件的状态属性失效状态，则该恢复路径迹无效；

步骤六、判断各可恢复路径是否具有足够的可用功率，如果有多个恢复路径满足要求，则选择开关操作次数最少的恢复路径迹作为可恢复路径，然后转到步骤八；

步骤七、对于所要求恢复供电的负载，如果没有一条恢复路径可以独立为其提供足够的电能，则依照开关操作次数最少的原则，选择两条或两条以上路径为该负载同时供电；如果还没有合适恢复路径，转到步骤十一；

步骤八、按照该恢复路径迹中组件逆次序，依次启动功率变换器或闭合开关器件，即距离待恢复负载远的功率变换器或开关器件先闭合工作；

步骤九、当该负载供电恢复后，检查相关组件的约束条件是否满足，如果满足约束条件，转到步骤十一；否则转到步骤十；

步骤十、从受影响的最低优先级和最小功率负载开始，执行分级卸载，一次仅卸载一个负载，直到所有约束条件满足为止；

步骤十一、从未恢复供电负载集中删除该负载，然后转到步骤三。

如上所述的船舶综合电力系统的重构方法，组件的属性包括组件性质，与系统稳定性和安全性相关的约束条件，当前工作状态和工作条件，组件之间拓扑结构关系，在系统实际工作过程中，组件这些属性通过迭代器进行实时更新。