一种船舶综合电力系统的重构方法技术方案

本发明专利技术提供一种船舶综合电力系统的重构方法，该方法利用图迹分析、泛型算法和集合理论来设计船舶综合电力系统重构方案。采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图模型，并将其存储在计算机中；利用迭代器来管理电力系统图模型拓扑结构和实现算法。本发明专利技术可以处理具有回路的电力系统及其负载具有多优先级的重构问题，在保障高优先级负载供电的前提下恢复尽可能多地负载的供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及综合电力船舶的电力系统重构领域，具体是。
技术介绍
将船舶发供电与推进用电、船载设备用电集成，实现发电、配电与电力推进用电及其它设备用电统一调度和集中控制的系统，即船舶综合电力系统(IPS)。船舶所处环境恶劣，船上许多重要用电设备一旦失电将严重影响船舶的安全，因此在电力系统出现故障或损伤时应能快速恢复失电负载的供电，以提高船舶的安全性。电力系统重构是快速恢复供电的重要方式，其基本任务是在满足系统容量限制和稳定性等约束条件下，最大限度地恢复失电负载的供电。而船舶综合电力系统是一个集成了回路的可重构网络系统，对于这样的大型复杂系统，电力系统建模方法对重构算法的研究有直接影响。目前针对故障恢复的重构方案存在一定问题,例如有些设计方案对电网负载的优先级数做了限制(通常仅将负载分为重要，次重要和非重要三类)，并禁止改变负载的优先级，则无法保证方案的最优性；许多故障恢复方法将故障恢复问题转化为数学模型，需要进行矩阵运算或线性规划来确定故障重构方案，从而降低了对系统改变响应的快速性；还有一些方法过度地简化了电网数学模型，使电网的某些重要特性不能表示出来，这必然减少了所得方案为最优的可能性；许多设计方案将故障恢复问题用矩阵来描述和表示，总是利用系统的数学模型来分析和研究故障恢复问题，这样仅能有效地解决辐射状系统的故障恢复重构问题，而回避了具有回路的系统故障恢复问题。而船舶电力系统考虑的首要目标是恢复负载供电，尤其要优先保障重要负载的供电，并且对故障恢复的快速性提出很高要求。本专利技术在图迹分析建模技术和泛型分析模式下，可克服上述不足。【
技术实现思路
】本专利技术提供，可以处理具有回路的电力系统及其负载具有多优先级的重构问题，在保障高优先级负载供电的前提下恢复尽可能多地负载的供电。，其采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图迹分析模型，所述图迹分析模型分为图形化模型和数字模型，利用电力系统图迹分析图形化模型分析电力系统组件之间的拓扑关系及其操作过程；电力系统图迹分析数字模型存储在计算机容器中，容器外有完成各种计算功能的多个算法，所述多个算法通过迭代器遍历容器中的组件，以获取所需的组件信息，并将计算结果赋给相应组件，迭代器遍从一个组件指向另一个组件，反复使用同类型迭代器会产生组件跟踪集；测量设备测量所得的组件或系统信息也通过迭代器赋给相应组件，以实现电力系统组件信息和组件之间拓扑关系的实时更新；所述重构方法包括如下步骤:步骤一、通过迭代器不断检查各组件的状态信息，检测到负载断电信息后，创建待恢复负载集；步骤二、分别计算待恢复负载所需总功率和系统可用功率之和，如果系统当前可用功率小于所需总功率，则启动相应备用电源；步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电；步骤四、建立和搜寻所选负载的所有备用恢复路径迹，即沿该负载各迭代器所指向的恢复路径进行搜寻，直到遇到参考源或电源为止；步骤五、检查各恢复路径迹的组件状态，如果有组件的状态属性失效状态，则该恢复路径迹无效；步骤六、判断各可恢复路径是否具有足够的可用功率，如果有多个恢复路径满足要求，则选择开关操作次数最少的恢复路径迹作为可恢复路径，然后转到步骤八；步骤七、对于所要求恢复供电的负载，如果没有一条恢复路径可以独立为其提供足够的电能，则依照开关操作次数最少的原则，选择两条或两条以上路径为该负载同时供电；如果还没有合适恢复路径，转到步骤十一；步骤八、按照该恢复路径迹中组件逆次序，依次启动功率变换器或闭合开关器件，即距离待恢复负载远的功率变换器或开关器件先闭合工作；步骤九、当该负载供电恢复后，检查相关组件的约束条件是否满足，如果满足约束条件，转到步骤十一；否则转到步骤十；步骤十、从受影响的最低优先级和最小功率负载开始,执行分级卸载,一次仅卸载一个负载，直到所有约束条件满足为止；步骤十一、从未恢复供电负载集中删除该负载，然后转到步骤三。如上所述的船舶综合电力系统的重构方法，组件的属性包括组件性质，与系统稳定性和安全性相关的约束条件，当前工作状态和工作条件，组件之间拓扑结构关系，在系统实际工作过程中，组件这些属性通过迭代器进行实时更新。如上所述的船舶综合电力系统的重构方法，所述组件性质包括组件的标识符、组件类型、组件的优先级、组件是否可以进行“开” “关”操作；所述约束条件包括组件的最大功率、组件的安全电压限，当前工作状态和工作条件包括组件的功率、组件的电压、组件的电流、可用功率、组件状态，组件之间拓扑结构关系包括与组件相关的前向迹、后向迹、馈线路径迹、兄弟迹和邻迹组件。本专利技术在容器外的算法遍历容器中的所有组件，在泛型分析模式下，分工不同的研究人员可以共用一个统一的系统模型，即图迹分析模型，进行规划，设计、实时操作和控制等方面的研究，这样可以缩短开发周期，减少建模成本和维护成本。【附图说明】图1为本专利技术算法、迭代器和容器之间关系图；图2为区域配电模式的船舶综合电力系统简化模型图；图3为本专利技术区域配电模式的船舶综合电力系统GTA图形化模型图；图4为本专利技术算例I负载发生故障后的GTA图形化模型图；图5为本专利技术算例I负载恢复供电后的GTA图形化模型图；图6为本专利技术算例2负载发生故障后的GTA图形化模型图；图7为本专利技术算例2负载恢复供电后的GTA图形化模型图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供，包括如下步骤首先，采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图迹分析模型，所述图迹分析模型分为图形化模型和数字模型，即电力系统图迹分析图形化模型和电力系统图迹分析数字模型；在图迹分析模型中，电力系统拓扑结构由边组成。系统中的每一个组件对应图中的一个边，即图迹分析模型是一个边一边图形，这样在物理系统中的组件与图迹分析模型中的边之间建立了一一对应关系，利用电力系统图迹分析图形化模型分析电力系统组件之间的拓扑关系及其操作过程。图迹分析技术将电力系统图迹分析数字模型存储在计算机软件中比数组功能更强大、更灵活的容器中，图迹分析模型的拓扑结构和组件参数随电力系统的变化而动态更新。 其次，采用迭代器管理容器内电力系统拓扑结构和实现算法。为了表示电力系统组件之间的拓扑关系，图迹分析技术定义了五种迭代器:前向迭代器，后向迭代器，馈线路径迭代器，兄弟迭代器，邻迭代器。它们分别从一个组件指向另一个组件。图迹分析使用迭代器来遍历存储在容器中的图形的边，即电力系统组件对象。而反复使用同类型迭代器会产生组件跟踪集，即迹，也就是说，组件的每种迹表示跟踪电力系统组件的一个特定的链表，也是算法处理系统组件的次序，例如，组件P的五种迹FTp=从组件P开始的前向迹组件序列FPTp=从组件P开始的后向迹组件序列FTp=从组件P开始的馈线路径迹组件序列BRTp=从组件P开始的兄弟迹组件序列ADJPp=从组件P开始的邻迹组件序列最后，基于图迹分析设计船舶电力系统故障重构算法。为了进行电力系统重构算法分析和设计的需要，对于图迹分析模型，每个组件C可用一个具有多个分量的组元(tuple)来表示，在组元中定义了组件的主要属性，如组件性质，与系统稳定性和安全性相关的约束条件，当前工作状态和工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶综合电力系统的重构方法，其特征在于：采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图迹分析模型，所述图迹分析模型分为图形化模型和数字模型，利用电力系统图迹分析图形化模型分析电力系统组件之间的拓扑关系及其操作过程；电力系统图迹分析数字模型存储在计算机容器中，容器外有完成各种计算功能的多个算法，所述多个算法通过迭代器遍历容器中的组件，以获取所需的组件信息，并将计算结果赋给相应组件；测量设备测量所得的组件或系统信息也通过迭代器赋给相应组件，以实现电力系统组件信息和组件之间拓扑关系的实时更新；所述重构方法包括如下步骤：步骤一、算法通过迭代器不断检查各组件的状态信息，检测到负载断电信息后，创建待恢复负载集；步骤二、分别计算待恢复负载所需总功率和系统可用功率之和，如果系统当前可用功率小于所需总功率，则启动相应备用电源；步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电；步骤四、搜寻和建立所选负载的所有备用恢复路径迹，即沿该负载各迭代器所指向的恢复路径进行搜寻，直到遇到参考源或电源为止；步骤五、检查各恢复路径迹的组件状态，如果有组件的状态属性失效状态，则该恢复路径迹无效；步骤六、判断各可恢复路径是否具有足够的可用功率，如果有多个恢复路径满足要求，则选择开关操作次数最少的恢复路径迹作为可恢复路径，然后转到步骤八；步骤七、对于所要求恢复供电的负载，如果没有一条恢复路径可以独立为其提供足够的电能，则依照开关操作次数最少的原则，选择两条或两条以上路径为该负载同时供电；如果还没有合适恢复路径，转到步骤十一；步骤八、按照该恢复路径迹中组件逆次序，依次启动功率变换器或闭合开关器件，即距离待恢复负载远的功率变换器或开关器件先闭合工作；步骤九、当该负载供电恢复后，检查相关组件的约束条件是否满足，如果满足约束条件，转到步骤十一；否则转到步骤十；步骤十、从受影响的最低优先级和最小功率负载开始，执行分级卸载，一次仅卸载一个负载，直到所有约束条件满足为止；步骤十一、从未恢复供电负载集中删除该负载，然后转到步骤三。...

【技术特征摘要】
2013.10.14 CN 201310478714.91.一种船舶综合电力系统的重构方法，其特征在于:采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图迹分析模型，所述图迹分析模型分为图形化模型和数字模型，利用电力系统图迹分析图形化模型分析电力系统组件之间的拓扑关系及其操作过程；电力系统图迹分析数字模型存储在计算机容器中，容器外有完成各种计算功能的多个算法，所述多个算法通过迭代器遍历容器中的组件，以获取所需的组件信息，并将计算结果赋给相应组件；测量设备测量所得的组件或系统信息也通过迭代器赋给相应组件，以实现电力系统组件信息和组件之间拓扑关系的实时更新；所述重构方法包括如下步骤: 步骤一、算法通过迭代器不断检查各组件的状态信息，检测到负载断电信息后，创建待恢复负载集； 步骤二、分别计算待恢复负载所需总功率和系统可用功率之和，如果系统当前可用功率小于所需总功率，则启动相应备用电源； 步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电； 步骤四、搜寻和建立所选负载的所有备用恢复路径迹，即沿该负载各迭代器所指向的恢复路径进行搜寻，直到遇到参考源或电源为止； 步骤五、检查各恢复路径迹的组件状态，如果有组件的状态属性失效状态，则该恢复路径迹无效； 步骤六、判断各可恢复路径是否具有足够的可用功率，如果有多个恢复路径满足要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏立，尚安利，王征，王家林，尹洋，卜乐平，杨宣访，王黎明，侯新国，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：