舰船电力系统自适应保护技术研究

随着舰船电力系统的不断发展,系统配置、网络结构和运行模式等方面较传统舰船电力系统都发生了较大的改变,以离线整定为特征的三段式电流保护方法已不能满足要求.在全面分析传统继电保护特性的基础上,提出舰船电力系统自适应保护策略,利用网络结构和系统状态自动在线调节保护整定值,可以有效地提高保护的灵敏性和选择性.     

舰船电力系统的自适应电流保护

随着舰船电力系统的不断发展,传统的继电保护方式已逐渐不能满足需要.自适应电流保护可根据系统运行方式和故障状态实时在线计算,并修改保护整定值.因此,必将在未来舰船复杂电力系统保护中发挥越来越重要的作用.介绍了自适应电流保护的基本原理及其在舰船电力系统中的应用和实现基础.     

基于拓扑识别的舰船电力系统自适应保护策略

舰船电力系统使命的特殊性及系统配置的独特性使其继电保护策略与陆地电力系统有所不同.随着系统容量和网络结构的不断发展,以离线整定为特征的传统三段式电流保护已不能满足保护要求.通过分析舰船电力系统保护的特点和需求,提出基于拓扑识别的自适应保护策略,能根据系统网络拓扑结构自动在线调整保护整定值.典型实例的分析结果验证了其在改善保护性能方面的可行性及有效性.     

舰船电力系统自适应电流保护网络拓扑分析

舰船电力系统自适应电流保护是根据电网的运行方式、网络结构和故障类型等来实时改变保护定值或保护性能,使保护最优化。网络拓扑结构的变化可以通过检测开关、断路器等的开断和闭合情况以及线路电流、电压的变化来确定,它是进行保护分析的基础。本文简单介绍了舰船电力系统保护研究的现状,阐述了引入舰船电力系统自适应电流保护的重要性,并主要论述了如何通过节支关联矩阵来对网络结构变化进行跟踪。     

基于改进粒子群算法的舰船电力系统无功优化

依据舰船电力系统的特点,构建适用于舰船电力系统的优化模型。率先采用自适应粒子群算法对舰船电力系统进行无功优化。与标准粒子群算法相比,新算法有效克服了标准粒子群算法在优化过程中前期易陷入局部最优和后期收敛速度慢的缺点。优化后,舰船电力系统的有功网损降低明显,电压分布也更加合理,保证了舰船电力系统安全稳定的运行。     

舰船电力系统自适应保护算法设计

现代船舶电力系统不断引入各类复杂的网络应用,导致已有的电力系统保护算法无法有效滤除系统电流衰减直流分量,频率特性较差。为此以Morlet复小波幅值算法为核心,设计新型船舶电力系统自适应保护算法。重新界定船舶电力系统扰动域,通过设定最大电力运行条件下的扰动整定值域和界定幅值比例关系,明确当前扰动域具体值域和相关数据信息,针对扰动域的实际范围,采用小波分析策略,提出适用于当前船舶电路自适应保护装置的Morlet复小波幅值算法,明确信号谐波幅值,完成离散操作,设置过电流保护机制,实时调节当前电力系统的适应整定值,实现电力系统自适应保护。实验数据分析结果表明,该保护算法与传统保护算法相比,整定幅值提高了30.5%,最大谐波值域拓宽了22%,可以有效提高电力系统自适应保护的频率特性。     

船舶直流电力系统选择性保护方法研究

为了解决船舶直流电力系统保护快速性与选择性矛盾的难题,提出了基于瞬时保护的选择性保护方法及基于差动保护的选择性保护方法.利用数字仿真对2种选择性保护方法进行了性能评估.评估结果表明,基于差动保护的选择性保护方法具有更优的整体保护性能,能有效提高船舶电力系统的安全水平.     

改进差分进化算法在舰船电力系统网络重构中的应用

针对舰船电力系统的网络重构,建立了以负载恢复量、开关操作数和发电机效率均衡为多优化目标的舰船电力系统故障恢复模型,提出了一种带自适应离散断点算子和动态变异、交叉因子的改进离散差分进化算法进行求解。改进后的算法能有效地提高收敛速度,并克服传统差分进化算法收敛精度不高、易陷入局部最优的问题。舰船电力系统网络故障恢复算例表明,该方法能获得更好的系统重构方案,并具有较好的优化性能。     

基于两机并联非线性数学模型的舰船电力系统自适应控制器设计

近年来,舰船电力系统的规模显著扩大,内部结构与运行的方式也愈加复杂,使得舰船电力系统运行的安全性与稳定性作用逐渐突显出来,对舰船安全航行提出了全新的要求。其中,舰船电力系统属于高纬度非线性系统,要想确保其动态性能与静态性能更加稳定,就必须合理引入非线性控制理论。在舰船电力系统自适应控制器的实际过程中,可在优化自适应控制器性能的基础上,全面完善舰船电力系统的作用。基于此,文章将舰船电力系统自适应控制器设计作为主要研究内容,重点研究了两机并联非线性数学模型的具体应用     

基于混沌分析法的舰船电力系统稳定性研究

对舰船电力系统进行分析建模,并根据电力系统模型状态的非线性混沌特征,结合模型幅值扰动参数,分析出混沌现象产生的原因和影响因素。在此基础上,有针对性地利用自适应反演算法在模型中引入适当的控制器,有效地避免电力系统运行中因干扰进入混沌震荡状态,保证了舰船电力系统的正常运行和舰船的安全稳定。研究结果表明,即使舰船电力系统出现混沌现象时,也可以根据其特征状态进行有效的稳定性控制,保持舰船的综合性能。     

一个在船舶推力分配中避免奇异结构的简单方法

处在奇异结构的船舶可能会突然失位,因为无法及时提供船舶所需的推力.文章提出了一个在船舶推力分配中避免奇异结构的简单方法.为了验证这个简单方法的效果,进行了一个半潜平台的时域模拟.时域模拟中用到了两种避免奇异结构的方法,包括新提出的方法和文献中经常提到的典型方法.从结果中可以得出,这个新方法具有和典型方法同样好的推力分配效果.用这个简单方法,虽然消耗的能量有少量增加,但时域模拟所花的时间大大地缩减了.这个简单方法的高效率可以保证它在船舶动力定位的实时推力分配中得到更广的应用.     

海上风电场运维船配备优化方法

海上风电场运维船配备优化是以运维船类型和数量为目标的多目标优化问题。设置近远海风电场和海上风电故障类型两个判别参数，将多目标数学模型简化为包含两个函数变量的单目标模型。海上风电场每月运维工作量函数变量采用反向传播(Back Propagation, BP)神经网络方法求解，而作业窗口期函数变量采用建立海上风电场运维船作业窗口期4维图谱的方式完成取值，完成海上风电场运维船配备优化数学模型的运算流程。海上风电场运维船配备优化可提升海上风电场运维管理系统的智能化程度。     

基于集成仿真的灯光渔船艏部型线优化

针对我国现有渔船标准化建设中遇到的船体型线优化难的问题,提出一种基于集成仿真优化技术的船体型线优化方法,并以一艘灯光渔船的兴波阻力性能优化为例,通过半参数化方法提取10个控制参数用于艏部型线的变换,兴波阻力采用势流理论方法进行评估,并采用Sobol算法与梯度搜索算法相结合的优化算法。基于上述的船体型线优化方法最终得到兴波阻力性能最优的船型,优化结果表明,文中提出的船体优化技术是有效的,有助于加快推进渔船船型的标准化建设。     

船用低压断路器动力系统优化设计

采用虚拟样机仿真分析软件ADAMS,建立了某型号船用低压框架式断路器系统的参数化模型。通过对该船用低压断路器系统运动特性的动态仿真分析,证明了模型的正确性。针对带载合闸过程中存在的触头间易产生拉弧现象,对动力系统中各弹簧的技术参数进行设计研究分析,获得各参数对断路器系统的影响灵敏度。针对各参数灵敏度高低的不同,以动触头转动角速度为优化目标函数,完成该断路器动力系统的优化设计分析。优化后的系统缩短了触头间的燃弧时间。该分析对于提高产品的安全可靠性和使用寿命具有指导意义,也为进一步的产品开发与优化设计提供了良好的平台。     

基于多目标遗传算法舵鳍联合减摇系统能量优化研究（英文）

Energy optimization is one of the key problems for ship roll reduction systems in the last decade. According to the nonlinear characteristics of ship motion, the four degrees of freedom nonlinear model of Fin/Rudder roll stabilization can be established. This paper analyzes energy consumption caused by overcoming the resistance and the yaw, which is added to the fin/rudder roll stabilization system as new performance index. In order to achieve the purpose of the roll reduction, ship course keeping and energy optimization, the self-tuning PID controller based on the multi-objective genetic algorithm(MOGA) method is used to optimize performance index. In addition, random weight coefficient is adopted to build a multi-objective genetic algorithm optimization model. The objective function is improved so that the objective function can be normalized to a constant level. Simulation results showed that the control method based on MOGA, compared with the traditional control method, not only improves the efficiency of roll stabilization and yaw control precision, but also optimizes the energy of the system. The proposed methodology can get a better performance at different sea states.     

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略

由于研究对象、运行要求和调控手段存在差异,陆用电力系统和传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用到中压直流综合电力系统中。针对中压直流综合电力系统的能量优化调控需求,建立综合电力系统燃油经济性调度模型,提出基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法,实现对整流发电机组出力的优化。同时,提出适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度的方法,实现对发电机出力的优化调度,并通过仿真试验验证该方法的有效性。     

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略研究

由于研究对象、运行要求及调控手段的差异,陆用电力系统与传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用于中压直流综合电力系统。针对中压直流综合电力系统能量优化调控需求,建立了综合电力系统燃油经济性调度模型,提出了基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法,实现了对整流发电机组出力的优化,同时提出了适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度实现方法,实现了发电机出力的优化调度,并通过仿真试验验证了所提出方法的有效性。     

UUV操纵性能综合优化模型研究

操纵性能是无人潜器（UUV）航行的重要性能之一,其优劣直接影响到UUV的航行安全和稳定性,UUV操纵性能评判和优化是UUV优化设计的重要组成部分.基于AUTOSUB型无人潜器的设计模型,在充分分析艇体操纵性能的基础上,重点研究UUV水平运动和垂直运动性能,提出了较为完备的UUV操纵性能优化数学模型.采用模糊评判方法构造操纵性系统总目标函数,利用专家咨询法确定了各子系统的权重;通过大量艇体操纵性能数据对各个性能指标进行统计分析,选择模糊数学中对应的隶属度函数进行拟合,确定相应隶属度函数参数;利用禁忌搜索算法对遗传算法的改进而得到的遗传禁忌搜索算法（GA-TS）,由并行和分层策略改进遗传算法得到的并行遗传算法（PGA）以及遗传二次载波算法（LGA）,将数学模型与这3种算法集成,利用C＋＋语言编写了UUV操纵性能优化软件.通过对总系统优化得到的遗传禁忌搜索算法寻优能力最强,利用该算法研究水平面运动和垂直面运动2个子系统,得到各个性能指标权重对系统目标函数影响程度的排序,同时分别得到-组最佳性能的权重分配.