[发明专利]船舶电力系统模块化仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统仿真技术，特别是涉及一种用于船舶电力系统模块化仿真的方法。

背景技术

在船舶工业的发展中仿真环节扮演着不可或缺的角色，在以往船舶电力系统规模较小的时期采用全物理模型或数学物理混合模型模拟实际的系统来进行分析，然而随着科学技术的不断发展电力电子技术广泛的应用于船舶电力系统中，这使得船舶电力系统的规模以及复杂程度日益的加大，上述的仿真分析方法难以适应这种大规模复杂的船舶电力系统网络。

在当今面对规模庞大复杂的船舶电力系统的仿真中具有良好经济性和实用性的数字仿真技术得到了船舶电力系统研究工作者的广泛应用。目前船舶电力系统的仿真工作都使用国外比较成熟的仿真软件来完成，这些仿真软件有EMTP(Electromagnetic Transients Program)仿真程序，德国西门子公司开发的NETOMAC软件，美国电力公司(PTI)开发的PSS/E(Power System Simulator for Engineering)，Math works公司开发的MATLAB(大于5.2版本)中所包含的Power System Blockset(PSB)工具箱，PSCAD，SABER等。

近年来研究船舶电力系统的工作者正是以这些软件工具作为仿真平台来对庞大复杂的船舶电力系统进行一系列的研究如：武汉理工大学罗乐的硕士论文“船舶电力系统建模与控制”中作者归纳了船舶电力系统中的数学模型，并将数学模型简化为仿真模型利用MATLAB/Simulink软件搭建系统并进行典型工况和故障的仿真实验。最后利用PID调节方法，实现对船舶电网的协调控制。大连海事大学王浩亮的硕士论文“船舶电力系统稳定性研究”中采用MATLAB和VB联合编程的方法研究船舶电力系统的稳定性，利用Simulink模块搭建仿真系统，对同步电机在突加或突卸负荷，并车操作等情况下进行仿真实验，根据仿真分析结果，总结得到有效提高电压稳定性的方法。

综合来看目前的船舶电力系统的软件仿真工作一般可分为以下几个步骤：

1.根据给已知的船舶电力系统网络给其中的电力设备建立数学模型包括相应设备的控制策略如原动机、发电机、变频器、推进电机等，然后将这些数学模型包括相应的控制策略转换成所用仿真软件下的模型。

2.将上述转换后的各电力设备在相应仿真软件下的模型进行各个部分的连接（可以是整个船舶电力系统也可以是船舶推进部分也可以是船舶的负载部分或是船舶电力系统中的发电部分）。

3.针对不同的仿真目的进行仿真工作。

然而这些软件是根据陆地电力系统仿真方案设计的并没有船舶电力系统的针对性，很多船舶电力系统的特有模块都需要自己搭建如螺旋桨模块、特殊负载模块等，其次，电力设备建模过程与转换成所使用的仿真平台下的模型过程繁琐、复杂这给船舶电力系仿真研究人员带来了诸多的不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、仿真高效的船舶电力系统模块化仿真平台。

本发明的目的是这样实现的：

包括人机界面模块、电力网络路径智能化分析模块、船舶电力系统分析模块、信息存储模块、暂态仿真曲线输出模块；首先人机界面模块搭建船舶电力系统，并将搭建完的船舶电力系统中的各个电力设备连接关系用数字的形式表现出来，并将数字编号信息和相对应的电力设备存入信息存储模块；电力网络路径智能化分析模块从信息存储模块中获得来自人机界面模块的整个电力网络中设备的数字编号，通过路径的智能化分析将整个电力网络的路径连接信息、拓扑结构存入信息存储模块中，船舶电力系统分析模块从信息存储模块中获得来自电力网络路径智能化分析模块中的母线间的路径连接关系以及从信息存储模块中获取来自人机界面模块中的母线节点数据信息，从而来进行潮流计算、暂态计算并将计算后的潮流信息、暂态计算的一系列数据存入信息存储模块；暂态仿真曲线输出模块从信息存储模块中获得来自船舶电力系统分析模块中暂态计算的数据来完成曲线的绘制。

所述的电力网络路径智能化分析模块建立分为以下两步：

（1）人机界面搭建的船舶电力网络元件信息转换为计算机识别的数字信息，并将数字信息存入到信息存储模块；

（2）根据整个搭建的船舶电力网络的数字信息进行识别当前的网络拓扑结构。