《艦船電力系統(tǒng)》是以艦船電力系統(tǒng)為主,介紹了艦船電站、艦船配電、艦船電網、負載和綜合推進電力系統(tǒng)等部分的基本原理及簡要的設計方法;然后對潮流計算、短路計算、保護、生命力、重構技術等基本的計算方法進行介紹;并對目前艦船電站暫態(tài)穩(wěn)定問題進行了分析和仿真驗證;最后扼要地介紹了艦船電力系統(tǒng)綜合仿真平臺的簡單實現。
第1章 艦船電力系統(tǒng)概述
1.1 艦船電力系統(tǒng)的組成和類型
1.1.1 艦船電力系統(tǒng)的組成
1.1.2 艦船電力系統(tǒng)的類型
1.2 艦船電力系統(tǒng)的工作環(huán)境
1.3 艦船電力系統(tǒng)的主要電氣參數
1.3.1 電流種類
1.3.2 額定電壓
1.3.3 額定頻率
第2章 艦船電站
2.1 艦船主電源
2.1.1 主電源發(fā)電機組的類別與選型
2.1.2 主發(fā)電機組的并聯運行
2.1.3 主電源容量的估算和發(fā)電機組的選擇
2.1.4 主發(fā)電機組的安裝與試驗
2.2 應急電源
第3章 艦船配電裝置
3.1 艦船配電裝置概述
3.2 主配電板
3.2.1 主配電板原理圖
3.2.2 主配電板上配備的電器和儀表
3.2.3 主配電板的面板布置和安裝方面的要求
3.3 配電裝置中的開關電器
3.4 互感器
3.5 選擇電器和載流導體的一般條件
3.6 應急配電板
3.7 充放電板及蓄電池
3.8 岸電箱及其他配電裝置
第4章 艦船電網
4.1 艦船電網概述
4.2 艦船電網分析
4.2.1 艦船電網基本類型
4.2.2 世界艦船電網實例分析
4.3 艦船用電網及其選擇
4.3.1 艦船供電網絡的分類
4.3.2 電力負荷的分級
4.3.3 分配電箱設置原則
4.3.4 提高供電網絡的可靠性和生命力
第5章 負荷計算和艦船電站容量的確定
5.1 艦船電站容量概述
5.2 艦船用電設備和運行工況
5.2.1 艦船用電設備和安全用電的原則
5.2.2 艦船用電設備的分類
5.2.3 艦船運行工況
5.3 負荷的計算
5.3.1 三類負荷法
5.3.2 需要系數法
5.4 電站容量確定的原則
第6章 艦船電網潮流計算方法
6.1 艦船電網潮流計算概述
6.2 電力網絡的數學模型
6.2.1 節(jié)點電壓方程
6.2.2 節(jié)點導納矩陣的求取和修改
6.2.3 異步電動機的建模
6.3 節(jié)點電勢法潮流計算
6.4 前推回代法潮流計算
第7章 艦船電網短路計算方法
7.1 短路電流概述
7.2 短路電流計算基礎知識
7.3 短路點選擇原則
7.4 艦船電力系統(tǒng)短路電流常用算法
7.4.1 各種常用方法比較
7.4.2 IEC法
7.4.3 GJB-173算法
7.5 艦船電力系統(tǒng)短路電流參考計算方法
7.5.1 臨近匯流排處的短路電流計算
7.5.2 遠離匯流排處短路電流計算
7.6 算例
第8章 艦船電力系統(tǒng)繼電保護原則
8.1 繼電保護概述
8.2 保護配置原則
8.3 艦船電力系統(tǒng)保護分類
8.3.1 發(fā)電機保護
8.3.2 變壓器保護
8.3.3 電網保護
8.4 保護配合與協(xié)調
8.5 斷路器選型
第9章 艦船電力系統(tǒng)生命力計算方法
9.1 艦船電力系統(tǒng)生命力概述?
9.2 艦船電力系統(tǒng)生命力分析評估用的貝葉斯網絡模型
9.2.1 貝葉斯網絡的理論基礎
9.2.2 艦船電力系統(tǒng)貝葉斯網絡的建立
9.3 供電概率計算
9.3.1 電氣設備破壞環(huán)境下的供電概率的確定
9.3.2 基于貝葉斯網絡的負載供電概率計算
9.4 加權模糊綜合評判
9.4.1 加權模糊綜合評判法概述
9.4.2 加權模糊綜合評判法的評判標準
9.5 算例
9.5.1 供配電網絡設備模型
9.5.2 貝葉斯網絡的建立
9.5.3 貝葉斯網絡法的計算
第10章 艦船電力網絡重構方法
10.1 網絡重構的概述
10.2 艦船電力網絡故障修復系統(tǒng)
10.2.1 系統(tǒng)構架
10.2.2 故障恢復系統(tǒng)的典型實例
10.3 艦船電力網絡故障恢復關鍵技術
10.3.1 最優(yōu)(準最優(yōu))重構策略生成技術的概述
10.3.2 電力系統(tǒng)網絡拓撲結構表達
10.3.3 重構優(yōu)化算法
10.4 基于多Agent艦船電力系統(tǒng)網絡重構方法
10.4.1 多Agent算法
10.4.2 引入負荷優(yōu)先級和運行工況等影響因素
10.4.3 約束條件和目標函數的確定
10.5 與重構相關的其他研究
第11章 單機艦船電力系統(tǒng)的新型控制策略研究
11.1 艦船電力系統(tǒng)的數學模型
11.1.1 同步發(fā)電機轉子運動方程
11.1.2 同步發(fā)電機輸出功率方程
11.1.3 柴油機組調速系統(tǒng)
11.1.4 柴油機發(fā)電機組勵磁繞組電磁方程
11.1.5 負載模型
11.2 艦船電力系統(tǒng)L2干擾抑制控制策略研究
11.2.1 仿射非線性系統(tǒng)的L2干擾抑制方法簡述
11.2.2 艦船電力系統(tǒng)調速系統(tǒng)L2干擾抑制控制策略
11.2.3 艦船電力系統(tǒng)調速、勵磁系統(tǒng)綜合控制策略
11.3 艦船電力系統(tǒng)Hamilton控制策略研究
11.3.1 基于Hamilton能量函數的非線性控制設計簡述
11.3.2 基于Hamilton能量函數的綜合控制設計
11.3.3 帶有SMES的艦船電力系統(tǒng)Hamilton控制設計方法
第12章 綜合全電力推進技術
12.1 電力推進技術概述
12.1.1 電力推進裝置的優(yōu)點
12.1.2 傳統(tǒng)電力推進裝置
12.1.3 綜合電力推進概念
12.2 綜合電力推進技術特點與優(yōu)勢
12.2.1 主要特征
12.2.2 技術優(yōu)勢
12.3 艦船綜合電力系統(tǒng)的關鍵技術
12.4 推進電機種類、特點
12.4.1 推進電機性能特點
12.4.2 推進電機結構特點
12.5 綜合電力推進系統(tǒng)典型實例
12.5.1 美國的綜合電力系統(tǒng)
12.5.2 英國的綜合全電力推進系統(tǒng)
12.6 綜合全電力推進技術的發(fā)展前景
12.6.1 國外艦船綜合電力推進技術應用發(fā)展狀況
12.6.2 我國艦船綜合電力推進技術發(fā)展狀況
12.6.3 加速發(fā)展我國艦船綜合電力推進技術的必要性
12.6.4 關于未來發(fā)展艦船綜合電力推進技術的方向
第13章 基于模塊化的艦船電力系統(tǒng)仿真平臺設計
13.1 系統(tǒng)總體架構
13.2 功能模塊及連接接口設計
13.2.1 功能模塊的建立
13.2.2 模塊間的接口設計
13.3 艦船電力系統(tǒng)數據庫設計
13.3.1 數據庫軟件及開發(fā)技術
13.3.2 數據庫系統(tǒng)的設計
13.3.3 數據庫與仿真應用程序的接口設計
13.4 艦船電力系統(tǒng)網絡拓撲分析
13.4.1 基于圖論方法的艦船電力系統(tǒng)拓撲建模
13.4.2 拓撲分析算法模塊
13.4.3 拓撲分析模塊的輸入接口數據設計
13.4.4 艦船電力系統(tǒng)網絡拓撲分析
13.4.5 多電站艦船電力系統(tǒng)變工況下拓撲結構分析
13.5 圖形化平臺設計
13.6 軟件說明及算例分析
13.6.1 軟件主要功能界面
13.6.2 5節(jié)點系統(tǒng)仿真算例分析
參考文獻
第6章艦船電網潮流計算方法
6.1 艦船電網潮流計算概述
所謂電網的潮流,是指在某工況下運行的電力系統(tǒng)中所有體現和反應能量狀態(tài)及其分配狀況的運行參數的全體,包括各個母線電壓的大小和相位、各個發(fā)電機和負荷的功率及電流,以及各個變壓器和線路等元件所通過的功率、電流和其中的損耗。潮流計算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計算,它的任務是在已知(或給定)某些運行參數的情況下,計算出系統(tǒng)中全部的運行參數。
艦船電網的潮流計算的方法是由陸地電網的潮流計算發(fā)展而來的,目前陸上復雜電力系統(tǒng)潮流計算發(fā)展得比較快,通常采用輸電和配電分開計算的方法。對于復雜的艦船電力網絡來說,盡管雖與陸上配電網絡有許多相似之處,但其獨特的之處更多,不能完全照搬陸上配電系統(tǒng)的方法。雖然艦船電力系統(tǒng)也由發(fā)電設備、變配電裝置、輸電網絡、用電設備等組成,但艦船電力系統(tǒng)的電站容量、連接方式、電壓等級、輸配電裝置等部分與陸地上的電力系統(tǒng)有很大差別,所以不能照搬陸上電力系統(tǒng)的模型。目前,陸上電力系統(tǒng)所用的潮流計算方法牛頓?拉夫遜法、快速解耦法等都不適用于艦船電網,下面分析其不適用的原因。
(1)牛頓?拉夫遜法是陸上電力系統(tǒng)最常用的方法,方法是先設定初始電壓值,并利用雅可比矩陣求取電壓增量,隨后進行反復迭代。當應用于艦船電力系統(tǒng)時,由于系統(tǒng)負荷量相對發(fā)電機而言較大,導致所求得的雅可比矩陣可能變?yōu)槠娈惖,無法計算。另外,此法僅當設定的初始值必須接近實際值時,計算結果才準確。因此,艦船電力系統(tǒng)中,一般不應采用此方法。
(2)快速解耦法是在牛頓?拉夫遜法基礎上的改進法,它是利用陸上電力系統(tǒng)中,線路電抗與電阻之比較大的特點,將雅可比矩陣進行簡化處理,實現簡化計算?焖俳怦罘ㄔ谳旊娋W中常用,但在配電網中難以收斂。雖然有些學者為使快速解耦算法能在配電網中得以繼續(xù)應用而作了一些有益的嘗試,如應用某些補償技術處理較大的線路,但這些方法都使算法復雜化,從而喪失了快速解耦算法本身的計算量小、可靠收斂的特點。當用于艦船電力系統(tǒng)支路時,電抗與電阻之比非常小,與此法要求的前提條件正相反,因此快速解耦法不適用于艦船電力系統(tǒng)。
現有文獻中能夠應用于艦船電力系統(tǒng)中的方法主要有三種:節(jié)點電勢法、前推回代法、回路阻抗法。
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