船舶电力系统短路故障及其稳定性研究

发布时间：2020-11-15 08:00

　　 船舶电力系统包含直流系统和交流系统,现如今多数的船舶都为交流电力系统。相比于船舶交流电力系统,船舶直流电力系统有很多优势,例如直流发电系统的控制方法简单,功率分配时不用考虑无功功率的分配等。而且船舶储能设备,现代战舰弹射装置等在船舶中的应用都离不开直流电力系统。因此船舶直流电力系统受到国内外专家学者的高度重视,已经成为了研究的重点和未来的发展新方向。船舶直流电力系统发生故障时,将对船舶的稳定航行带来一定的影响,其中短路是其最严重的故障之一,在短路时提升船舶电力系统的稳定性成为船舶稳定运行先决条件。现如今对船舶直流电力系统短路保护的研究很少,所以对船舶直流电力系统的短路故障及其稳定性的研究很有必要。第一,基于工程项目的背景,明确船舶直流电力系统的拓扑结构。构建了船舶直流电力系统的仿真模型,实现了整流发电机的空载建压、并网运行、突增突减负荷、短路故障等不同工况的仿真运行,为后续的研究奠定基础。第二,本文设计了一种混合型直流断路器和新型固态直流故障限流器,分别对它们拓扑结构、工作原理及多种工况下的逻辑控制进行了深入研究,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,并进行仿真验证。第三,基于船舶电力系统拓扑结构,拟定了19个具有代表性的短路故障点,并完成了对各个短路点的短路电流计算和仿真验证。基于本文所设计的选择性保护系统元件的工作原理及船舶电力系统规范要求,实现了船舶直流电力系统选择性保护方案设计,并完成了对各个保护系统元件的整定值计算。第四,在专家系统和BP神经网络两者相结合的故障诊断方法的基础上,把各个混合型直流断路器的工作状态作为专家系统的采样输入数据,各个短路点的断路器动作时刻的电流信号作为BP神经网络的样本输入数据,实现了对短路故障进行诊断与拓扑重构。第五,针对在线调参、实时监控和诊断验证等需求,综合利用LabVIEW、MATLAB及Veristand等软件的接口技术,实现了双机综合实时模拟平台的构建,并对船舶直流电力系统进行实时模拟。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U665.1
【部分图文】：

''''fd fdkd kdd kq kqb bkq kqq fd fd kq kdbk p k pe kk pe k kψ ψωψω ωψωψ ωψω= + = + +即可得到三相同步发电机的感应电势''de ，''qe 标''de ，''qe 仿真模型。通过坐标变换将感应电势e势''ae ，''be ，''ce ，然后将其和发电机定子绕组的电压如方程(2-24)所示。'' '''' '''' ''aa a d a aab b d a bac c d a cdiu e L r idtdiu e L r idtdiu e L r idt = = = 的定子电压仿真模型如图 2.3 所示：

图 2.9 功率转移前下垂特性曲线 图 2.10 功率转移后的下垂特性曲线.3.3 船舶直流电力系统运行仿真三相整流发电机中的部分参数如表 2.1。表 2.1 三相整流发电机部分参数表额定功率 1000kW 额定直流电压 930V额定直流电流 1076A 交流相电压 740V相数 3 额定频率 120Hz定子电阻 0.0322 定子漏抗 0.8622 转子电阻 0.01233 转子漏抗 0.7854 以 1000kW(G1)和 400kW(G2)的整流发电机并联运行为例。G1发电机在网运行， G1发电机加载 600kW；5s 时 G1发电机再加载 400kW；8s 时 G2发电机并网运行；1再加载 400kW，G2发电机与 G1发电机均达到满载；16s 时卸载 400kW；19s 时 G2机解列；22s、25s 时 G1发电机分别卸载 400kW、600kW。G1与 G2发电机的仿真图如图 2.11~图 2.14 所示，直流母线电压及其细节图如图 2.15、2.16 所示。

图 2.9 功率转移前下垂特性曲线 图 2.10 功率转移后的下垂特性曲线.3.3 船舶直流电力系统运行仿真三相整流发电机中的部分参数如表 2.1。表 2.1 三相整流发电机部分参数表额定功率 1000kW 额定直流电压 930V额定直流电流 1076A 交流相电压 740V相数 3 额定频率 120Hz定子电阻 0.0322 定子漏抗 0.8622 转子电阻 0.01233 转子漏抗 0.7854 以 1000kW(G1)和 400kW(G2)的整流发电机并联运行为例。G1发电机在网运行， G1发电机加载 600kW；5s 时 G1发电机再加载 400kW；8s 时 G2发电机并网运行；1再加载 400kW，G2发电机与 G1发电机均达到满载；16s 时卸载 400kW；19s 时 G2机解列；22s、25s 时 G1发电机分别卸载 400kW、600kW。G1与 G2发电机的仿真图如图 2.11~图 2.14 所示，直流母线电压及其细节图如图 2.15、2.16 所示。
【参考文献】

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本文编号：2884529