一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法技术方案

本发明专利技术涉及一种可以对船舶交直流混合电力系统进行短路计算仿真的船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法。本发明专利技术包括检测所绘网络图中各个元件的端点坐标，给各个元件分配各自的ID号，作为连接的判断依据；根据元件连接情况，将获取到的各元件连接关系转化成数字信息，以表格的形式储存在数据库中；计算发电机短路电流：计算蓄电池短路电流：计算电感元件短路电流；计算直流电机短路电流；判断短路点位置，对电流进行修正。本发明专利技术没有交直流混合系统的模型及算法，步骤更加简便。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法
本专利技术涉及一种可以对船舶交直流混合电力系统进行短路计算仿真的船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法。
技术介绍
近年来，交直流混合系统成为船舶综合电力系统研究的核心内容，随着电力电子技术的飞速发展，新型电力电子器件性能的不断改进、其控制方式也有突飞猛进的发展，交直流混合系统电力系统的优越性也越来越突出，尤其是在电能质量、效率、结构等方面。目前直流区域配电技术已经成为国内外专家的重点研究对象，也是舰船综合电力系统今后的主要发展方向，国外舰船已经开始了船舶综合交直流混合系统的试验和应用。短路故障会对船舶电力系统正常运行造成非常严重的破坏：可破坏电源、造成停电，整个系统停止运行，甚至可引起火灾。即使没有损坏电源设备，也会造成电网电压跌落，影响电网正常工作。合理的计算短路电流可以为船舶电力系统选择合适的电气设备提供数据，作为电气设备稳定性校验依据，更是为系统的继电保护方案提供数据支持。因此，准确的计算出短路故障电流对船舶电力系统的意义十分重大。目前，船舶电力系统的仿真分析与研究大都使用国外成熟的仿真软件来完成，用来进行潮流及短路电流计算、电磁及机电暂态仿真等。但这些软件多是根据陆地的电力系统仿真解决方案设计的，没有船舶电力系统的针对性，尤其是对于船舶交直流混合电力系统，在算法和仿真功能两方面都没有针对的仿真软件实现仿真功能。从上面的分析可以看出，船舶电力系统仿真对船舶电网的研究分析和稳定运行十分重要。然而目前研究人员通常是基于船舶电力系统的特点利用数学计算功能强大的Matlab软件或陆地电力系统计算软件来搭建船舶电力系统的设备模型，设计复杂且操作不便。更没有交直流混合系统的模型及算法。综上所述，开发出一套准确、可靠的针对船舶交直流混合电力系统的仿真软件对船舶综合电力系统分析及其设计具有重大的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发出一套针对于船舶交直流混合电力系统，选择系统中发生短路故障的位置，软件对系统结构以及拓扑进行自适应分析，然后进行短路电流计算的一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法。本专利技术的目的是这样实现的：(1)检测所绘网络图中各个元件的端点坐标，给各个元件分配各自的ID号，作为连接的判断依据；(2)根据元件连接情况，将获取到的各元件连接关系转化成数字信息，以表格的形式储存在数据库中；(3)计算发电机短路电流；(4)计算蓄电池短路电流；(5)计算电感元件短路电流；(6)计算直流电机短路电流；(7)判断短路点位置，对电流进行修正。计算发电机短路电流包括，1)检测发电机所在支路的发电机、交流线路、变压器、整流器的阻抗值以及直流线路的电阻与电感值；2)将发电机到短路点之间路径分为交流和直流两部分，发电机到整流器出口处为交流部分；整流器出口处到短路点之间为直流部分；交流部分阻抗检测方法为：从N＝1开始，搜索第N台发电机与短路点之间的路径信息，判断短路故障发生时此台发电机是否投入运行，如果路径不存在，发电机没有投入运行，则N＝N+1，继续遍历下一台发电机；如果路径存在，说明此台发电机投入运行中，在路径中找到整流器元件的ID号，以整流器和此台发电机为端点搜索路径信息，将此路径存入数组中待用；在数据库的元件库中，从M＝1开始，寻找数组中第M个元件的ID号，从数据库中寻找此元件的名称及类型，判断此元件类型是否为线路元件，若此元件为线路元件，发电机与汇流排之间有线路，存在阻抗，在数据库中查取此线路的阻抗值Rl、Xl，将此阻抗值按照R＝R+Rl、X＝X+Xl加入到交流部分阻抗中；若此元件不是线路，继续判断此元件类型是否为变压器原件，若此元件为变压器原件，发电机与汇流排之间有变压器，将变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中，在数据库中查取此线路的阻抗值Rt、Xt，将此阻抗值按照R＝R*k*k+Rt、X＝X*k*k+Xt折算到次级侧加入到交流部分阻抗中，R为变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中后的电阻值、X为变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中后的电抗值，k为级次；若此元件不是变压器，继续判断此元件类型是否为整流器原件，若此元件为整流器原件，电机与汇流排之间有整流器，将整流器阻抗值加入到交流部分阻抗中，在数据库中查取此线路的阻抗值Rrec、Xrec，将此阻抗值按照R＝R+Rrec、X＝X+Xrec加入到交流部分阻抗中；若此元件不是上述三种元件，查看数组中元件是否遍历完成，如果未遍历完全，则M＝M+1，寻找数组中下一个元件，若遍历完成，则此台发电机交流部分阻抗计算完成；判断系统中是否所有发电机都完成发电机参数计算，还有没进行遍历的发电机，N＝N+1，搜索下一台发电机重复上述步骤，若系统中所有发电机都遍历完成，发电机组交流部分阻抗计算完成；直流部分阻抗检测方法为：搜索短路点到整流器的路径信息，存入数组中，从N＝1开始，寻找数组中第N个元件的ID号，在从数据库中寻找此元件的名称及类型，判断此元件类型是否为线路元件，若不是，判断数组是否遍历完成，若没有完成，则N＝N+1继续查询下一元件，若遍历完成，则发电机支路直流部分计算结束，若此元件为线路元件，直流部分存在线路电阻、电感，在数据库中查取此线路的电阻R2、电感值L2，将此阻抗值按照Rg＝Rg+R2、Lg＝Lg+L2加入到交流部分阻抗中，Rg是发电机支路交流部分电阻值，Lg是发电机支路交流部分电阻值，L2为电机支路数据库中线路的电感值，判断数组是否遍历完成，若没有完成，则N＝N+1继续查询下一元件，若遍历完成，则发电机支路直流部分计算结束；3)计算发电机提供的短路电流值。计算蓄电池短路电流包括，1)用单个电池的开路电压U乘以电池组中电池的串联个数N，乘积作为储能元件端口电压，当储能元件完成充电后放电时，端口电压为1.05NU，未完成充电放电时，端口电压为0.9NU；2)计算蓄电池支路的线路参数，搜索短路点到蓄电池的路径信息，存入数组中，N＝1开始，寻找数组中第N个元件的ID号，从数据库中寻找此元件的名称及类型，判断此元件类型是否为线路元件，若不是，判断数组是否遍历完成，若没有完成，则N＝N+1继续查询下一元件，若遍历完成，则蓄电池支路参数计算结束；若此元件为线路，则蓄电池支路存在线路电阻、电感，在数据库中查取此线路的电阻、电感值Rl、Ll，将此阻抗值按照Rf＝Rf+Rl、Lf＝Lf+Ll加入蓄电池支路中，Rf为蓄电池支路存在线路电阻值，Lf为蓄电池支路存在线路电感值；判断数组是否遍历完成，若没有完成，则N＝N+1继续查询下一元件，若遍历完成，则蓄电池支路参数部计算结束；3)计算蓄电池提供的短路电流；判断短路点位置，对电流进行修正包括，提取汇流排母线ID号，赋予变量BusID中，从N＝1开始查看第N个电流源和短路点之间的路径，从M＝1开始查看路径中第M个元件的ID号，赋予MID，判断是否BusID＝MID，若相等，说明路径中包含汇流排母线元件,每个电流源类中创建一参数“BusTrueN”,若BusID＝MID，则BusTrueN＝1，否则BusTrueN＝0，N＝N+1继续查询下一电流源,遍历完成后，若所有电流源BusTrueN均等于1，则电流源都流经汇流排母线，查看短路点位置变量“ShortLocate”,若Shor本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法，其特征在于：?（1）检测所绘网络图中各个元件的端点坐标，给各个元件分配各自的ID号，作为连接的判断依据；?（2）根据元件连接情况，将获取到的各元件连接关系转化成数字信息，以表格的形式储存在数据库中；?（3）计算发电机短路电流；?（4）计算蓄电池短路电流；?（5）计算电感元件短路电流；?（6）计算直流电机短路电流；?（7）判断短路点位置，对电流进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法，其特征在于：(1)检测所绘网络图中各个元件的端点坐标，给各个元件分配各自的ID号，作为连接的判断依据；(2)根据元件连接情况，将获取到的各元件连接关系转化成数字信息，以表格的形式储存在数据库中；(3)计算发电机短路电流；(4)计算蓄电池短路电流；(5)计算电感元件短路电流；(6)计算直流电机短路电流；(7)判断短路点位置，对电流进行修正。2.根据权利要求1所述的一种船舶交直流混合电力系统短路计算仿真方法，其特征在于：所述计算发电机短路电流包括，1)检测发电机所在支路的发电机、交流线路、变压器、整流器的阻抗值以及直流线路的电阻与电感值；2)将发电机到短路点之间路径分为交流和直流两部分，发电机到整流器出口处为交流部分；整流器出口处到短路点之间为直流部分；交流部分阻抗检测方法为：从N＝1开始，搜索第N台发电机与短路点之间的路径信息，判断短路故障发生时此台发电机是否投入运行，如果路径不存在，发电机没有投入运行，则N＝N+1，继续遍历下一台发电机；如果路径存在，说明此台发电机投入运行中，在路径中找到整流器元件的ID号，以整流器和此台发电机为端点搜索路径信息，将此路径存入数组中待用；在数据库的元件库中，从M＝1开始，寻找数组中第M个元件的ID号，从数据库中寻找此元件的名称及类型，判断此元件类型是否为线路元件，若此元件为线路元件，发电机与汇流排之间有线路，存在阻抗，在数据库中查取此线路的阻抗值Rl、Xl，将此阻抗值按照R＝R+Rl、X＝X+Xl加入到交流部分阻抗中；若此元件不是线路，继续判断此元件类型是否为变压器原件，若此元件为变压器原件，发电机与汇流排之间有变压器，将变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中，在数据库中查取此线路的阻抗值Rt、Xt，将此阻抗值按照R＝R*k*k+Rt、X＝X*k*k+Xt折算到次级侧加入到交流部分阻抗中，R为变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中后的电阻值、X为变压器阻抗值加入到交流部分阻抗中后的电抗值，k为级次；若此元件不是变压器，继续判断此元件类型是否为整流器原件，若此元件为整流器原件，电机与汇流排之间有整流器，将整流器阻抗值加入到交流部分阻抗中，在数据库中查取此线路的阻抗值Rrec、Xrec，将此阻抗值按照R＝R+Rrec、X＝X+Xrec加入到交流部分阻抗中；若此元件不是上述三种元件，查看数组中元件是否遍历完成，如果未遍历完全，则M＝M+1，寻找数组中下一个元件，若遍历完成，则此台发电机交流部分阻抗计算完成；判断系统中是否所有发电机都完成发电机参数计算，还有没进行遍历的发电机，N＝N+1，搜索下一台发电机重复上述步骤，若系统中所有发电机都遍历完成，发电机组交流部分阻抗计算完成；直流部分阻抗检测方法为：搜索短路点到整流器的路径信息，存入数组中，从N＝1开始，寻找数组中第N个元件的ID号，在从数据库中寻找此元件的名称及类型，判断此元件类型是否为线路元件，若不是，判断数组是否遍历完成，若没有完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰海，孟杰，曹融，卢芳，谭磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：