[发明专利]自我感知与诊断的船舶区域配电电力系统智能自愈方法

说明书

本发明公开一种自我感知与诊断的船舶区域配电电力系统智能自愈方法，研究船舶区域配电电力系统故障智能自愈的主动控制与故障防御，提出分级分区协调的自愈控制技术，针对不同功能区域，在船舶不同区域、不同级别实施相应的协调自愈，并采用计算机控制中的监督控制策略，智能自愈组织作为上位机对船舶运行中各种运行参数进行实时采样，按照描述船舶运行过程的数学模型进行复杂的数据处理，找出船舶运行过程的故障最优自愈方案，输入给自愈任务分配单元进行任务分配控制，提高各区域对于故障的控制能力，以实现船舶电力系统的自我感知、自我诊断、自我决策和自我恢复，达到船舶区域配电电力系统安全、稳定、优质和高效运行的目的。

技术领域

本发明涉及船舶区域配电电力系统技术领域，特别涉及一种自我感知与诊断的船舶区域配电电力系统智能自愈方法。

背景技术

船舶在海洋中航行环境恶劣，船舶区域配电电力系统在工作中可能出现各种故障，常见的船舶综合电力系统故障类型有大负荷扰动、短路、断路等。船舶电力系统在故障或遭受武器攻击时需要快速重构系统，为最大限度恢复重要负载的供电提供决策方案，以保证供电的可靠性和生命力。区别于陆地电力系统，舰船电力系统的恢复尤其强调实时性及全局最优性。而随着电力推进方式和高能武器的出现，船舶电力系统容量以几何曲线上升，网络拓扑结构越来越复杂，一些简单的故障恢复算法不再适用。为了减少因供电扰动造成的船上人员危险和财产损失情况发生，必须时刻保证船舶的安全稳定运行，这就要求船舶区域配电电力系统能够准确地判断出船舶是否出现故障并及时切断故障，因此船舶区域配电电力系统的故障感知诊断自愈很重要。

智能化控制方法最早出现的是模糊数学、人工神经网络和专家系统方法；从船舶电力系统自动控制角度来看，目前国内外研究实际上对发电机组的控制方法还是以传统的PID控制为主，研究的热点有智能控制、鲁棒控制、最优控制、非线性控制等方法。从技术的发展方向来看，智能控制及其与各种控制方法相结合的方法将是船舶电力系统的发展方向。其中，遗传算法具有很强的并行计算和全局搜索能力，适于求解各种复杂的问题，遗传算法因其独特的优点，在非线性寻优问题中占有重要地位，已在很多领域得到应用。

在传统控制系统设计中应用最广的控制方法是PID控制，但PID控制对船舶电力系统这个复杂的非线性系统来说寻优效果不佳，仅仅运用经典的PID控制很难将船舶电力系统的运行质量提高到一个新的运行水平。智能控制方法中，作为一种普遍适用的、随机大范围搜索策略，现有遗传算法本身还存在着一些缺陷，只是根据适应度对个体进行选择，各个个体之间的选择没有联系，因而没有形成一定的概率分布，算法搜索范围大，导致收敛速度慢，不能绝对保证不陷于局部极值，常常出现过早收敛，以及没有判定当前解是否达到最优解的合理准则，进化过程中不能很好地利用系统信息等，因此遗传算法不能保证以最大概率收敛到全局最优解。另外专家系统的方法恢复故障区域的供电，其处理恢复控制时需要建立庞大的专家知识库，且对于复杂系统，知识的全部获取也非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种自我感知与诊断的船舶区域配电电力系统智能自愈方法，以提高船舶区域配电电力系统对故障的免疫力与可靠性，应对天气恶劣时船舶摇摆剧烈和推进螺旋桨的水动力负荷变化大的情况，帮助船舶主动力的电力系统承受巨大的不确定性负荷的冲击，实现对船舶的高可靠性优质电能的供应，解决遗传算法陷入局部最优的搜索问题，寻找故障后船舶最优自愈控制方案，实现船舶自我感知、诊断、决策、恢复的智能自愈，达到船舶区域配电电力系统安全、稳定、优质和高效运行的目的，保证船舶主推进动力的安全可靠运行。

为达到上述目的，本发明提供一种自我感知与诊断的船舶区域配电电力系统智能自愈方法，采用上位机结合直接数字控制系统的策略对船舶区域配电电力系统进行监督控制，包括：

智能自愈组织单元作为监督控制系统中的上位机，根据船舶运行信息参数和故障信息参数，按照描述船舶运行过程的数学模型进行复杂数据计算，并通过智能自愈任务分配单元进行任务分配；