[发明专利]一种考虑外部威胁的船舶综合电力系统的重构方法

说明书

本发明一种考虑外部威胁的船舶综合电力系统的重构方法，包括：步骤1：检测外部威胁；步骤2：协调器向子系统发送消除威胁所需的命令；步骤3：每个子系统控制器将检查该命令是否违反操作约束，若不违反则执行步骤6；步骤4：如果存在任何违反约束的情况，子系统需要找到一个替代的最优重构序列并将其发送给协调器；步骤5：协调器接收来自子系统的所有请求，并找到最佳解决方案，然后将其发送给子系统；步骤6：局部控制器接受协调器发出的命令。本发明能够有效避免单点失效问题，有着更加高效、稳健、快速等优点，双层重构框架策略能够承担更多的负载，能够最大限度地减少外部威胁对系统的影响并同时保持系统性能。

技术领域

本发明属于船舶电力系统领域，具体的是涉及一种考虑外部威胁的船舶 综合电力系统重构框架以及重构方法。

背景技术

中压直流船舶综合电力系统被认为是为满足船舶日益增长电力需求的发 展趋势。无论是推进电机等连续负载，还是脉冲负载等间歇性高功率负载， 船舶综合电力系统作为孤岛微电网担负着为电气设备提供能量的重任。电力 系统的损坏或这些特殊负载的突增都会严重影响船舶的正常运行，甚至造成 任务失败。近些年来，重构被认为是一个优化问题，目标是提高稳定裕度、 向负载输出最大功率等，集中式方法如图论、网络流法、专家系统或分布式 方法如多智能体系统都可用于解决该优化问题，但现有的基于多智能体的方 法主要是为处理相对简单的场景而设计的，当多个随机故障同时出现时，基 于多智能体方法的适用性和有效性尚未得到充分评估。

同时，这些研究存在没有考虑诸如恶劣天气、战斗、打击等外部干扰的 局限。并且随着问题规模和系统复杂程度的增加，集中式重构方法变得计算 量大、效率低，而分布式重构方法将更加高效和稳健。然而，无论采用上述 何种方法，都没有充分考虑复杂负载特性和外部威胁带来的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种新的双层重构框架，该框架由一 组区域重构即子系统重构和一组全局重构即全船级重构组成，基于此重构框 架，开发了考虑外部威胁的船舶综合电力系统的重构方法和扩展混杂模型， 解决了存在外部威胁船舶综合电力系统重构问题，并在扩展的船舶综合电力 系统混杂模型的基础上，设计了船舶综合电力系统的子系统重构和全局重构 方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种考虑外部威胁的船舶综合电力系统的重构方法，该构成方 法利用分布式框架完成重构，具体包括如下步骤：

步骤1：建立扩展混杂模型描述电力系统的物理性质，检测外部威胁；

步骤2：协调器向子系统发送消除威胁所需的命令；

步骤3：每个子系统控制器将检查该命令是否违反操作约束，若不违反则 执行步骤6；

步骤4：如果存在任何违反约束的情况，子系统需要找到一个替代的最优 重构序列并将其发送给协调器；

步骤5：协调器接收来自子系统的所有请求，并找到最佳解决方案，然后 将其发送给子系统；

步骤6：局部控制器接受协调器发出的命令。

本发明的进一步改进在于：分布式框架为双层分布式控制框架，包括全 局层和数个子系统层，每个子系统层均由自己的局部控制器来执行子系统层 区域内的控制，所述局部控制器处理内部故障和边界内扰动并进行能量管理， 每个子系统层的局部控制器均和协调器通信，实现多区域控制策略，通过局 部控制器直接实行区域重构，协调器实行全局重构。