船舶电力系统的发展现状..

国外舰船电力系统的发展现状
1.供电电制的发展
在第一次世界大战后, 随着舰船规模的增大及用 电量的增加, 各国纷纷开始采用交流供电, 其克服了 直流供电的缺点, 至今发展已比较成熟。近几年来, 由于变流技术的日渐成熟, 许多国家着手开展直流 分区供电的研究, 其可行性及有效性尚需进一步探 讨。
2.网络结构的发展
各国海军舰艇使用的电网形式有很大的差异,不同类型和 不同使命的舰艇, 其电网形式差异更大。然而, 既是战斗舰艇 电网, 它们的共同任务都是保证供电高度的可靠性和连续性, 尤其是确保战斗破损时, 在发电机组和线路局部损坏的情况 下,继续在最大范围内维持供电; 保证对最重要设备的不间断 供电, 且将电力设备和网络战斗破损的影响缩小和限制在最 小范围内, 对这些根本任务, 传统的设计思想是通过由发电机 组实行分区供电和重要负荷的多路供电方式来实现, 随着科 学技术的发展, 更多的高技术设备应用于各类战舰上, 为了满 足对电网可靠性生命力的更高需求, 各国海军都不断地对电 网形式进行探索研究。综观目前各种战斗舰艇电网, 可以分 成3种类型, 即辐射形网络、环形网络和网状形网络。
船舶电力系统的发展现状
我国舰船电力系统发展现状
目前, 我国舰船电力系统的规划还停留在对小型舰船电力 系统的规划基础上, 即前后两电站互为备用, 对称分布, 供 电量为100%冗余。国外一些大型舰船目前只是闭环设计, 开 环运行, 没有深入研究闭环供电及网络的不同连接方式对系 统性能的影响, 因此没有给出最佳的系统规划和运行方案, 也就没充分发挥闭环设计系统的优越性。而对大型舰船电力 系统, 对系统的规划及正常运行情况, 需要提供能使系统具 有较高生命力和良好经济性, 具有较高继电保护水平的网络 连接方式及最佳设计方案。
3.系统安全运行的发展
舰船电力系统的安全运行管理经历了手动操作、网络运行自 动化及配电管理自动化阶段。 舰船电力系统的网络调度自动化是新近发展的一项能有效提 高供配电系统安全运行能力及可靠性的技术, 中央计算机为整 个系统的核心, 对每一个终端计算机进行寻址通讯, 采集相关信 息, 将其按逻辑方程解算, 然后把解算结果的信息指令通过数据 总线传递到相应终端计算机, 控制负载的通断。能量管理系统 包括系统在正常情况下的工况改变或突加突减大负载时网络的 重新配置( 重构) 、系统在预想故障情况下的预测性重构及故障 情况下的紧急供电恢复。
小型舰船电力系统的运行管理仅凭操作人员的经验采 取措施排除故障然后恢复系统, 若出现发电机失电及线路 过电流情况, 将会把最低优先性负载全部卸载, 然后试合 闸, 若不成功, 会继续卸载次一等级的负载。对于大容量 的舰船来说, 这样做是很不合理, 很不经济的, 并且不可避 免地会产生人为故障, 系统恢复的最优性和快速性不能保 障, 舰船的生命力也就会降低。
环形网络是电源之间利用纵向横向连接线或母线构成 闭环, 向用电设备供电的网络, 其优点是可以构成较多的电 源至负载的通路, 具有较高的供电可靠性。 环形网络又可分为局部环形网络和完整环形网络。局部 环形网络实际是一种电源环形供电方式和辐射式配电网络 的复合结构, 形成了电源左右舷的多路径供电, 提高了可靠 性和生命力, 该网络是电源端的多路径供电, 对负载端而言 , 仍与辐射电网结构相同, 这是目前国外大型舰船最常用的 一种网络。电源母线闭环网络能解决靠近负载端的多路径 供电问题, 但是目前现有的保护装置不能保证分断 环形母线上的短路电流。 网状形网络是由环形网络发展而成的, 在舰艇发电机组 和负载较多的情况下, 其电源连线形成了至少两个以上的 环形网络, 但是其调度非常复杂。
由于舰船电力系统为有限电网, 且是独立活动单元, 舰船 在遭受攻击后, 电源很可能受到损伤;系统输电线路比较短, 短路电流大, 有一些大型的动态负载, 在规划及系统安全运 行时要考虑系统的动态特性; 供配电系统连接比较近, 要统 一考虑;而舰船电力系统有许多电子负载, 对电力中断和电 能质量非常敏感, 对某些负载来说, 断电70~ 100ms会引起 整个作战系统关闭, 且需要很长的时间恢复; 运行工况复杂, 众多类型的用电负荷频繁启动、停止, 而战斗损伤也会在 某一集中的地方产生多个故障。
谢谢！
Hale Waihona Puke Baidu
针对国外对舰船电力系统的自动恢复/ 重构问题做了一 些初步探索, 考虑了系统的电流、电压运行约束及独特的 网络拓扑结构, 对故障后系统的恢复给出了网络流或图论 法的数学模型, 但没有考虑负载的优先性及系统稳定性、 短路电流校验等, 并且只能用于小型系统, 对大系统及多 故障情况行不通, 且不能做到在线实时恢复。