[发明专利]一种船舶直流供配电系统网络结构优化设计的方法

说明书

本发明涉及一种船舶直流供配电系统网络结构优化设计的方法，属于船舶供配电技术领域；本发明提出一种新型船舶直流供配电系统网络结构优化设计的方法，借助复杂网络综合评估方法和复杂网络抗毁性研究方法，建立船舶直流供配电系统网络结构定量评估与优化设计方法，实现船舶直流供配电系统复杂网络结构的优化设计。本发明提出的供配电系统网络结构优化设计方法是对船舶直流供配电系统网络结构开展等效拓扑建模，然后利用综合评估方法和复杂网络抗毁性研究方法开展船舶直流供配电系统网络结构的局部分析与整体分析，从而得到船舶直流供配电系统网络结构的优化设计方案。

技术领域

本发明涉及一种船舶直流供配电系统网络结构优化设计的方法，属于船舶供配电技术领域。

背景技术

目前，船舶直流供配电系统网络结构设计通常采用基于经验并结合工程校验的设计方法，通过分析机组容量、负荷水平以及电压等级等基本元素，并结合供配电系统可靠性、经济性以及连续性，开展中高船舶直流供配电网络结构的设计。

但随着船舶用电设备的种类和数量不断的增加，供配电系统容量日益增长，供配电网络结构越来越复杂，重要的用电设备对电能质量和供电可靠性的要求不断提高，特别是采用电力电子变流设备、推进设备等特殊负载与直流区域配电的船舶综合电力系统的应用，更是给船舶直流供配电系统网络结构的设计带来不小的难度。采用基于经验并结合工程校验的设计方法无法做到船舶供配电网络的整体规划设计，随着用电设备负载数量、类型的增加以及电站装机容量的增大，船舶供配电网络的供电可靠性、连续性、网络架构和适应性等众多因素的复杂性、关联性与不确定性，使得设计者无法直接评判决策待选的规划方案，导致整体网络结构较为混乱，在发生故障时，可能会因为设计不当，无法实施高效的负荷转移。

发明内容

本发明的目的是为解决如何实现船舶直流供配电系统复杂网络结构的优化设计的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种船舶直流供配电系统网络结构优化设计的方法，包括以下步骤：

步骤1：船舶直流供配电系统网络结构等效拓扑建模；将船舶直流供配电网络简化为一个由节点和边构成的网络模型，根据其拓扑特性，采用复杂网络理论开展船舶直流供配电网络等效建模；

步骤2：运用综合评估方法对等效拓扑模型进行船舶直流供配电网络局部特性分析；包括船舶直流供配电网络关键环节评价指标集计算；各指标属性权重计算和进行多属性决策；

步骤3：运用复杂网络抗毁性分析方法对等效拓扑模型进行船舶直流供配电网络整体特性分析；进行船舶直流供配电系统网络抗毁度优化；

步骤4：根据步骤2的多属性决策结果和步骤3的优化方案，推荐船舶直流供配电系统网络结构方案。

优选地，所述步骤1中建立等效模型需要设有如下假设：只限于船舶供配电网络的同一个电压等级；基于元件设备特性，将网络结构中所有节点分为两类集合，等值电源节点和等值负荷节点；输配电线路为网络拓扑模型中的边，且所有边均视为无向边；所有输配电线路具有相同的拓扑特性，忽略不同配电线路的物理构造特性的差异，根据研究需要设定网络边为无权边或是加权边；不存在以同一起点和终点的边，且任意两个节点之间至多有一条。

优选地，所述步骤1中针对等效网络拓扑节点处理过程设为将电力系统网络中的节点设为电源节点和负荷节点两类，分别设为等值电源节点集和等值负荷节点集；等效网络拓扑节点中设有的联络节点与特殊负载节点纳入等值负荷节点集中。

优选地，所述步骤1中针对等效网络拓扑边的处理过程设为任意节点对之间无论是单连接或者多连接，均用一条边来表征该节点对之间的连接关系，即任意节点对之间不考虑连接方式，只考虑是否连接；边的权重由线路的等值阻抗和定义权重指标确定。