船舶綜合電力系統(tǒng)控制保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

目錄
前言
第一章 緒論 1
1.1 背景與意義 1
1.2 本書內(nèi)容與思路 5
參考文獻(xiàn) 6
第二章 船舶綜合電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與仿真 8
2.1 船舶電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 8
2.1.1 船舶電源數(shù)學(xué)模型 8
2.1.2 船舶綜合電力系統(tǒng)供配電網(wǎng)模型 14
2.1.3 船舶綜合電力系統(tǒng)負(fù)載數(shù)學(xué)模型 17
2.2 船舶綜合電力系統(tǒng)仿真模型 22
2.2.1 柴油發(fā)電機(jī)模型 22
2.2.2 24脈波整流機(jī)組模型 23
2.2.3 推進(jìn)負(fù)載模型 25
2.2.4 日用負(fù)載模型 26
2.3 實(shí)例分析 27
2.3.1 大型船舶電力系統(tǒng)生產(chǎn)模擬典型場景實(shí)例 27
2.3.2 不同工況下船舶電力系統(tǒng)電壓仿真 29
2.3.3 大型船舶電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性指標(biāo)實(shí)例 31
2.3.4 大型船舶電力系統(tǒng)生產(chǎn)模擬典型場景實(shí)例 33
2.3.5 大型船舶電力系統(tǒng)多區(qū)域隨機(jī)模擬實(shí)例 36
2.4 本章小結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 38
第三章 船舶大功率電力推進(jìn)自主優(yōu)化控制 40
3.1 變頻器自適應(yīng)下垂控制方法 40
3.1.1 變頻器暫態(tài)機(jī)理 40
3.1.2 變頻器自適應(yīng)下垂控制方法 41
3.1.3 大功率推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性評估與預(yù)測方法 43
3.2 變頻器虛擬同步電機(jī)控制方法 48
3.2.1 虛擬同步電機(jī)（VSG）控制原理 48
3.2.2 虛擬同步電機(jī)（VSG）擾動(dòng)機(jī)理 49
3.2.3 基于準(zhǔn)PR控制的自適應(yīng)慣量控制方案 52
3.3 控制算例分析 62
3.3.1 變頻器自適應(yīng)下垂控制算例 62
3.3.2 變頻器虛擬同步電機(jī)控制算例 64
3.4 本章小結(jié) 66
參考文獻(xiàn) 67
第四章 船舶供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制 68
4.1 多電平電壓源型變流器輸出諧波分析 68
4.1.1 諧波定義及其產(chǎn)生原因 68
4.1.2 船舶電網(wǎng)諧波分析 69
4.2 綜合電力系統(tǒng)混合電力濾波器 70
4.2.1 采用無源濾波器濾除特征諧波 70
4.2.2 有源濾波器無功補(bǔ)償及其他非特征次諧波抑制 72
4.3 船舶變壓器勵(lì)磁涌流抑制裝置及其控制方法 74
4.3.1 變壓器勵(lì)磁涌流機(jī)理 74
4.3.2 串聯(lián)電阻預(yù)充磁方案 79
4.3.3 新型變壓器預(yù)充磁裝置 80
4.4 實(shí)例分析 83
4.4.1 綜合電力系統(tǒng)混合電力濾波器 83
4.4.2 新型預(yù)充磁方案 86
4.5 本章小結(jié) 88
參考文獻(xiàn) 88
第五章 船舶電站主動(dòng)互補(bǔ)機(jī)制與功率優(yōu)化分配 90
5.1 大容量船舶多源電站運(yùn)行特性分析 90
5.1.1 柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性分析 90
5.1.2 光伏電池運(yùn)行特性分析 90
5.1.3 蓄電池運(yùn)行特性分析 91
5.1.4 超級電容運(yùn)行特性分析 92
5.2 基于改進(jìn)粒子群算法的大容量船舶電站多柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)度方法 92
5.2.1 大容量船舶電站多柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)度數(shù)學(xué)模型 92
5.2.2 改進(jìn)粒子群算法 93
5.3 基于虛擬電池模型的船舶綜合電力系統(tǒng)全周期功率波動(dòng)平抑策略 95
5.3.1 船舶多源電站等效電力網(wǎng)絡(luò)模型 95
5.3.2 基于改進(jìn)Dijkstra算法的全周期功率波動(dòng)平抑策略 97
5.4 采用二階濾波的大容量船舶多源電站混合儲能系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率分配方法 100
5.4.1 二階濾波傳遞函數(shù)構(gòu)造 100
5.4.2 混合儲能系統(tǒng)約束條件 101
5.4.3 考核指標(biāo) 101
5.5 基于模糊控制的大容量船舶電站多電源功率主動(dòng)互補(bǔ)控制方法與系統(tǒng) 102
5.5.1 船舶多電源電站實(shí)時(shí)能量優(yōu)化 102
5.5.2 儲能需求側(cè)負(fù)荷平抑功率波動(dòng)策略 105
5.6 實(shí)例分析 109
5.6.1 基于改進(jìn)粒子群算法的大容量船舶電站多柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)度方法 109
5.6.2 基于改進(jìn)Dijkstra算法的全周期功率波動(dòng)平抑策略 111
5.6.3 采用二階濾波的船舶混合儲能系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率分配方法 120
5.6.4 基于模糊控制的大容量船舶電站多電源功率主動(dòng)互補(bǔ)控制方法 123
5.7 本章小結(jié) 124
參考文獻(xiàn) 124
第六章 船舶源網(wǎng)載分級協(xié)調(diào)自主趨優(yōu)控制 126
6.1 源網(wǎng)載分級控制架構(gòu) 126
6.2 變頻器自適應(yīng)下垂穩(wěn)定優(yōu)化控制 127
6.3 綜合電力系統(tǒng)多元負(fù)載動(dòng)態(tài)互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制 131
6.3.1 多元負(fù)載分類 131
6.3.2 多元負(fù)載動(dòng)態(tài)互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制 133
6.4 船舶綜合電力系統(tǒng)源網(wǎng)載協(xié)調(diào)配合優(yōu)化運(yùn)行方法 134
6.4.1 考慮源荷電壓特性的船舶綜合電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化方法 134
6.4.2 協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)性及事故評級的船舶綜合電力系統(tǒng)緊急減負(fù)荷控制優(yōu)化方法 136
6.5 基于擾動(dòng)影響的源網(wǎng)載協(xié)調(diào)自主趨優(yōu)控制技術(shù) 138
6.5.1 暫態(tài)穩(wěn)定性分析 138
6.5.2 基于自適應(yīng)下垂控制系數(shù)的交交變頻器暫態(tài)穩(wěn)定優(yōu)化分析 140
6.5.3 基于擾動(dòng)影響的優(yōu)化濾波控制 142
6.6 實(shí)例分析 144
6.6.1 多元負(fù)載動(dòng)態(tài)互補(bǔ)協(xié)調(diào)控制 144
6.6.2 船舶綜合電力系統(tǒng)緊急減負(fù)荷控制優(yōu)化方法 146
6.6.3 基于擾動(dòng)程度的綜合電力系統(tǒng)源網(wǎng)載分級控制 147
6.6.4 基于擾動(dòng)影響的源網(wǎng)載協(xié)調(diào)自主趨優(yōu)控制 149
6.7 本章小結(jié) 155
參考文獻(xiàn) 156
第七章 綜合電力系統(tǒng)多重自適應(yīng)智能廣域協(xié)調(diào)保護(hù)方法 157
7.1 船舶綜合電力系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)同步的電流差動(dòng)保護(hù)方案 157
7.1.1 船舶綜合電力系統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)同步方案 157
7.1.2 船舶綜合電力系統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)方案 160
7.2 船舶綜合電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定主保護(hù)方案 161
7.2.1 船舶綜合電力系統(tǒng)多層協(xié)同主保護(hù)方案 161
7.2.2 船舶綜合電力系統(tǒng)多層級協(xié)同保護(hù)算法 163
7.2.3 船舶綜合電力系統(tǒng)系統(tǒng)層保護(hù)算法 164
7.3 船舶綜合電力系統(tǒng)自適應(yīng)電流后備保護(hù)方案 166
7.3.1 反時(shí)限低電流環(huán)后備保護(hù)影響因素分析 166
7.3.2 加速自適應(yīng)反時(shí)限低電流環(huán)后備保護(hù) 167
7.4 船舶綜合電力系統(tǒng)廣域差動(dòng)保護(hù)方案 168
7.4.1 差動(dòng)環(huán) 169
7.4.2 廣域差動(dòng)保護(hù)方案 170
7.5 船舶電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù) 171
7.5.1 船舶電網(wǎng)拓?fù)渥R別 171
7.5.2 船舶自適應(yīng)保護(hù)方案 175
7.6 算例分析 175
7.6.1 基于故障時(shí)刻檢測的電流差動(dòng)保護(hù)方案 175
7.6.2 基于數(shù)據(jù)同步的電流差動(dòng)保護(hù)方案 177
7.6.3 船舶綜合電力系統(tǒng)暫態(tài)安全穩(wěn)定主保護(hù)方案 181
7.6.4 自適應(yīng)過流保護(hù) 186
7.6.5 船舶選擇性微機(jī)漏電保護(hù)系統(tǒng) 190
7.7 本章小結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 194
第八章 綜合電力系統(tǒng)直流保護(hù)方法 195
8.1 基于高頻功率的直流保護(hù)原理 195
8.1.1 區(qū)內(nèi)故障分析 196
8.1.2 區(qū)外故障分析 197
8.2 方向縱聯(lián)保護(hù)方案 198
8.3 方向縱聯(lián)保護(hù)流程圖 199
8.4 區(qū)內(nèi)區(qū)外仿真驗(yàn)證 200
8.4.1 區(qū)內(nèi)故障仿真 200
8.4.2 區(qū)外故障仿真 200
8.4.3 各種故障情況下的故障識別結(jié)果 201
8.5 本章小結(jié) 202
第九章 船舶系統(tǒng)故障分層遞進(jìn)智能診斷方法 203
9.1 基于多源信息的船舶綜合電力系統(tǒng)故障區(qū)域?qū)佣ㄎ环椒ㄑ芯?203
9.1.1 基于多源數(shù)據(jù)的故障智能搜索定位方法 203
9.1.2 綜合電力系統(tǒng)區(qū)域?qū)佣ㄎ环椒ㄔ?204
9.2 船舶綜合電力系統(tǒng)線路故障精確定位方法研究 206
9.2.1 RL算法基本原理 207
9.2.2 改進(jìn)RL算法基本原理 209
9.3 基于暫態(tài)方向和間歇性檢測算法的間歇性高阻接地故障檢測方案 211
9.3.1 暫態(tài)方向檢測高阻接地原理 212
9.3.2 間歇性檢測高阻接地故障原理 216
9.3.3 暫態(tài)方向檢測和間歇性檢測的綜合 218
9.4 算例分析 219
9.4.1 區(qū)域?qū)佣ㄎ环椒?219
9.4.2 線路故障精確定位方法 221
9.5 本章小結(jié) 232
參考文獻(xiàn) 232
第十章 總結(jié) 234
10.1 本書內(nèi)容總結(jié) 234
10.2 本書創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié) 235
10.3 技術(shù)應(yīng)用成果 236
10.4 展望 236