[发明专利]电力推进船舶综合电力系统半实物半虚拟试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力推进船舶综合电力系统，特别涉及一种电力推进船舶综合电力系统半实物半虚拟试验平台。

背景技术

国内电力推进船舶起步时间较晚，其综合电力系统试验条件十分有限，主要原因如下：

1、电力推进船舶综合电力系统实物试验平台初期投资较大

搭建电力推进船舶综合电力系统实物试验平台，需要购置以下设备：多台柴油发电机组（含柴油机、发电机）、机旁控制箱、电子调速器、自动电压调节器、配电板、变压器、阻抗负载、推进电机、推进变频器、推进控制系统、冷却水循环装置等；此外，还需要大量电缆、输油管道、水管等辅助材料，整体建设成本非常高，建设周期很长。当综合电力系统的规模及电压、功率等级提高时，成本增加非常显著。

2、电力推进船舶综合电力系统实物试验平台试验费用较高

电力推进船舶综合电力系统实物试验平台开始建设、使用时，不论试验平台的利用率高低，因占地面积较大，将会产生高昂的场地使用（租用）费用；开展试验时，会消耗大量的水、电、柴油等资源，发电机组发出的电能大部分将直接消耗在试验负载上，并产生一定的设备折旧、维修、维护及环境治理费用。

3、电力推进船舶综合电力系统实物试验平台试验设备参数无法调节

电力推进船舶综合电力系统实物试验平台一旦建设完毕，将无法调节各设备参数，后续试验只能按照原有系统的参数进行试验验证，当需要开展新系统的试验验证时，无法按现有系统参数配置。

4、某些试验项目会对设备造成损坏

当需要进行短路、过载或其他破坏性试验时，电力推进船舶综合电力系统实物试验平台可能会产生很大的电流，或使设备工作在非正常运行状态（如过载、超速等），损坏设备，且造成的影响通常是不可逆的。

5、新方案、新设备验证成本较高

当需要进行某些新方案、新设备验证时，电力推进船舶综合电力系统实物试验平台必须购置大量新设备，费用较高、采购周期较长，且新技术的应用存在一定的技术风险，一旦出现问题，很容易造成设备损坏。

发明内容

本发明是针对电力推进船舶综合电力系统试验条件有限的问题，提出了一种电力推进船舶综合电力系统半实物半虚拟试验平台，可以进行船舶综合电力系统的试验，验证综合电力系统设计的可行性，并可以开展综合电力系统设计仿真验证、综合电力系统保护设计与试验验证、综合电力系统保护设计与试验验证、综合电力系统控制设备/控制系统功能试验的工作。

本发明的技术方案为：一种电力推进船舶综合电力系统半实物半虚拟试验平台，虚拟仿真机VM、信号转换装置STD、实物同步装置、实物综合保护装置、实物电能采集和处理装置、实物能量管理系统、实物推进控制系统，虚拟仿真机VM通过建立虚拟船舶综合电力系统各个设备的数学模型输出电压信号，经过信号转换装置STD对信号进行处理后接实物电能采集和处理装置，信号转换装置STD输出同时通过实物同步装置和实物综合保护装置接实物机组，实物电能采集和处理装置、实物同步装置、实物综合保护装置与实物能量管理系统、实物推进控制系统进行数据交换，实物能量管理系统、实物推进控制系统输出控制信号到虚拟仿真机VM。

所述虚拟仿真机VM构建虚拟机组、虚拟机组断路器、虚拟母联、虚拟阻抗负载、虚拟推进负载，并根据虚拟运行设备的不同工况产生虚拟机组三相电压、虚拟母联三相电压。

所述信号转换装置STD中对应虚拟仿真机VM中每个虚拟机组，带一个电压信号放大器、一个电压电流转换模块、一个电流信号放大器，输出对应每个虚拟机组的一组电流信号和电压信号。

所述实物同步装置、实物综合保护装置、实物电能采集和处理装置分组，对应虚拟仿真机VM中每个虚拟机组，每个虚拟机组经过信号转换装置STD处理后的电压信号接入对应的实物同步装置，完成与其他机组的同步并车；每个虚拟机组经过信号转换装置STD处理后的电压信号和电流信号接入对应的实物电量采集装置，完成电参数的采集与计算；每个虚拟机组经过信号转换装置STD处理后的电压信号和电流信号接入对应的实物综合保护装置，实物综合保护装置输出到对应的连接保护装置，完成对应实物机组的综合保护功能。