动力定位船闭环电网故障穿越功能实现方法探究

为更好地实现动力定位船舶在运营过程中的节能减排,越来越多的动力定位船舶在电站设计中选择使用闭合母联型电力系统。ABS、DNV·GL、CCS等船级社均在规范或指南中提出闭合母联型电力系统的设计检验要求,其中低电压故障穿越能力是各船级社对闭环电网可靠性考核的重点之一。文章由各船级社对动力定位船舶闭合母联型电力系统的规范要求入手,结合计算机仿真实验分析电力系统故障穿越功能的设计要点,并在此基础上对该功能的实现方法进行探究。     

10000 kW拖轮的二级动力定位设计

作为近年来技术进步与自动化升级的成果,船舶动力定位日益受到船东和船级社重视.它是海洋工程作业中重要的技术环节,为其质量和进度提供着不可或缺的保护.结合10000 kW多用途海洋拖轮的DP-2设计,着重介绍了中国船级社(CCS) DP-2入级符号的设计要求,并从动力定位定义、设备配置、FMEA和动力定位能力分析报告、规范强制要求等各个方面分析了DP-2的设计要点和注意事项.     

船舶直流母排电感计算及保护建模方法的研究与验证

针对船舶小容量低压直流电力系统选择性保护设计这一难题,基于直流母排杂散参数分析原理,对计算方法进行研究,提出基于经验电感率的改进计算方法,提高直流母排杂散电感参数的计算精度;另一方面,优化熔断器纯电阻简易模型,对交流熔断器这一保护器件,结合相关文献及短路试验实测数据,建立新的分阶段熔断器模型,并通过MATLAB/Simulink进行仿真,经实际短路试验验证,仿真结果精确度较高,从而验证了直流母排的计算方法与模型的正确性,在实际工程中可提升直流母排系统短路故障选择性保护方案的准确性。     

船舶直流母排电感计算及保护建模方法的研究与验证

针对船舶小容量低压直流电力系统选择性保护设计这一难题,基于直流母排杂散参数分析原理,对计算方法进行研究,提出基于经验电感率的改进计算方法,提高直流母排杂散电感参数的计算精度;另一方面,优化熔断器纯电阻简易模型,对交流熔断器这一保护器件,结合相关文献及短路试验实测数据,建立新的分阶段熔断器模型,并通过MATLAB/Simulink进行仿真,经实际短路试验验证,仿真结果精确度较高,从而验证了直流母排的计算方法与模型的正确性,在实际工程中可提升直流母排系统短路故障选择性保护方案的准确性。     

基于混合型限流熔断器的船舶直流电力系统保护技术研究

分析了传统船舶直流电力系统保护的缺陷,通过仿真计算得到了混合型限流熔断器的短路限流值,提出了基于混合型限流熔断器短路限流特性的船舶直流电力系统选择性保护方法,研究结果表明采用混合型限流熔断器后电力系统保护选择性与速动性都能得到保证,有效提高了船舶直流电力系统的安全水平。     

大型海洋工程船舶综合电力推进系统关键技术分析与研究

随着现代技术的高速发展,以综合电力推进技术为代表的大型海洋工程船舶可视为船舶设计和制造技术的新一代革命,已逐步形成当今高技术船舶动力系统发展的主流趋势。由此带来更多的是中高压电力系统和区域直流配电系统在海洋工程船舶上的广泛应用。本文将根据目前相关IEC标准和各船级社规范,对海洋工程船舶综合电力推进系统的区域直流配电技术、中性点接地技术、保护技术、谐波抑制等关键技术进行相关分析与研究,提出相关设计方法和理念,为后续综合电力推进系统的设计提供参考依据。     

基于MMC的船舶中压直流电力系统控制策略的研究

针对全桥模块化多电平换流器在船舶中压直流(Medium voltage DC, MVDC)电力系统中缺乏系统级的建模与控制问题,本文搭建了基于MMC 的船舶MVDC 电力系统模型,说明了该系统的框架结构与运行原理,提出了电压与无功外环,电流内环的双闭环控制策略,进一步验证了该系统发生直流侧短路故障时的故障限流能力,最后采用直流电压下垂控制并网方案,实现了双机有效的并联运行。通过Matlab/Simulink 的仿真分析,表明该系统具有良好的稳态特性和动态性能。     

DP3母联闭合中压电力系统保护设计及HIL试验验证

在介绍动力定位技术与解读相关规范的基础上,分析DP3船舶母联闭合电力系统短路保护的要求,结合实际案例进行系统短路保护设计和配置,提出一种适用于母联闭合中压电力系统的高效简洁保护方案。该方案在控制硬件成本的同时,保证了隐藏故障发生情况下短路故障的快速隔离。通过硬件在环仿真的试验方法对所设计的系统短路保护方案进行验证,证明了方案原理的正确性。     

半潜平台推力器失效模式下的动力定位能力分析

动力定位能力分析对于推力器选型和推力器的配置选型,以及对于一条新设计的动力定位船舶的定位能力的初步检验具有重要意义。动力定位能力分析能够得到船舶在各个艏向角抵抗环境力的能力。文章通过自主开发的程序研究了半潜平台在推力器失效模式下的定位能力,对该程序中的推力分配方法进行了详细的阐述,并对某半潜平台的动力定位能力分析验证了该程序的可行性。研究推力器失效时船舶的动力定位能力,不但可以验证船舶定位时的安全性,而且还可以为推力系统的设计提供适当的建议。     

多母排海工船电力系统短路电流计算及开关选型

船舶电力系统短路电流计算是船舶电气设计中的关键。针对某海工船的多端母排电力系统进行研究和分析，基于ETAP软件对电网进行建模，并分析和计算了该电力系统的短路电流。根据短路计算结果，确定了主要保护开关的类型和整定值，对船舶多母排电力系统的设计提供了参考。     

交流系统短路电流上升率特性分析及其应用*

论文从船舶交流电力系统短路电流主要馈送来源着手,建立系统模型并对短路电流上升率进行数学公式推导,然后从船舶电力系统角度对决定短路电流上升率的因素进行分析,并讨论了不同短路角时短路电流的变化趋势对电流上升率的影响。通过对比仿真,给出一定船舶电力系统下具体短路点故障诊断时参考电流上升率的选取方法和条件。参考电流上升率的选取方法为船舶电力系统电流上升率作为故障诊断整定设定提供参考。     

船舶电力推进交流与直流系统对比研究

对交流与直流船舶综合电力推进系统的设计进行了对比分析,将船舶电力推进系统的设计分为系统设计和关键设备选型设计两部分进行了研究。在系统设计方面,主要对比了交流与直流系统的短路电流、选择性保护、谐波抑制的异同。在关键设备选型设计方面,对ABB、SIMENSE和EMS三个技术方案对直流母排故障的保护方面进行了分析。随后对直流船舶电力推进系统的优势与不足进行了分析,最后对船舶电力推进交流与直流系统对比进行了总结。     

DP3母联闭合中压电力系统保护设计及HIL试验验证

在介绍动力定位技术与解读相关规范的基础上,分析DP3船舶母联闭合电力系统短路保护的要求,结合实际案例进行系统短路保护设计和配置,提出一种适用于母联闭合中压电力系统的高效简洁保护方案。该方案在控制硬件成本的同时,保证了隐藏故障发生情况下短路故障的快速隔离。通过硬件在环仿真的试验方法对所设计的系统短路保护方案进行验证,证明了方案原理的正确性。     

DP-2工况下闭合母联电力系统设计

对闭合母联电力系统在具有动力定位(Dynamic Positioning, DP)性能(DP-2)的海工平台或特种船上的应用进行介绍。从过载保护设计、调速器设计和短路故障穿越能力设计等方面阐述闭合母联电力系统在DP-2工况下的设计要求和设计要点,总结得出满足DP-2要求的闭合母联电力系统典型设计方案。     

基于直流电网的船舶电力系统仿真研究

对船舶电力系统的发展现状以及主电网电制的选择进行了简要概述,通过对比国内外的发展现状以及交流电力系统和直流电力系统的优缺点,指出基于直流电网的船舶电力系统是未来船舶电力系统的发展方向。对基于直流电网的船舶电力系统的负载分配律进行了分析,随后在MATLAB/Simulink中建立了一种基于直流电网的船舶电力系统的仿真模型,仿真验证了该系统的可行性。     

海洋工程船舶电气系统和设备的现状及展望

介绍了海洋工程市场形势及海洋工程船舶的类型及特点,指出海洋工程船舶在开发模式上的变更及电气技术在其中所负有的重要使命。较详细分析了电气系统的技术内容及其性能要求,重点叙述电力推进及动力定位在海洋工程船舶中的重要性。对主要电气设备的类型、规格也作了一定说明。最后,展望了海洋工程船舶的前景及电气系统的发展趋势。     

海洋工程船耐波性及动力定位性能仿真

基于国际海事承包商协会(International Marine Contractors Association,IMCA)相关规范,编制船舶动力定位能力分析系统。针对某型海洋工程辅助船,使用该系统对其上层建筑布置进行优化分析,并利用耐波性软件进行耐波性分析。结果发现,降低直升机平台的高度不仅可以降低受风面积高度以增大动力定位能力,而且能通过降低船舶重心高度来获得更好的耐波性。在此基础之上,对优选船型进行耐波性试验和动力定位试验,试验结果同软件分析结果保持高度一致。     

FMEA和FCE方法在动力定位控制系统中的应用

针对传统的FMEA(故障模式与影响分析)过于定性化、主观化以及不能进行量化分析的问题,本文提出了一种量化FMEA风险等级数的评定方法,并通过层次分析法(AHP)和模糊综合评判法(FCE)的理论分析,构建了动力定位控制系统的综合评判模型,将FMEA的结果进行了量化分析,从而能更好地预防故障的发生。以Arrow号近海支援船DP2动力定位(DP)控制系统为例,选择操作站操作面板为研究对象,对该系统的各个组成部分及其模块进行了故障模式与影响分析并做出评判,列出了可能发生的故障模式,确定了故障等级并提出了建议措施,其分析结果证明FMEA和模糊综合评判法是有效的。通过对动力定位控制系统进行故障模式与影响分析(FMEA),可以对动力定位控制系统和设备进行改进、维护和完善,以提高其可靠性,延长设备的使用寿命,提高动力定位船舶的安全水平。     

船舶电力推进系统短路模拟计算研究

在船舶电力推进系统运行的过程中,很容易受诸多因素的影响而引发短路故障,直接影响了船舶航行的效果。为了进一步研究并分析船舶电力推进系统的短路故障,本文将短路模拟计算方式引入其中,对船舶短路故障的产生机制进行了详细的分析,并通过计算模拟得到了船舶电力推进系统的故障模型,对故障的可修复性进行优化,并通过仿真验证了系统短路时的各个节点状态,提高了船舶电力系统安全性。     

动力定位船舶的FMEA介绍

围绕DP2和DP3动力定位船舶的设计、建造、检验及运营管理,介绍了FMEA在整个周期中所起的重要作用,结合各船级社和IMO规范要求,详述了FMEA的概念,分析和试验的方法、步骤和流程,并对单点故障、冗余等相关概念作了具体描述;最后简述了船舶DP操作手册的基本概念。