船舶综合电力系统控制保护关键技术及应用
出版时间:
2020-11
ISBN:
9787030668318
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《船舶综合电子系统控制保护关键技术及应用》系统阐述了大型船舶电力系统控制与保护新方法及其应用。主要内容包括船舶综合电力系统数学建模与仿真、电力推进自主优化控制、电能质量动态优化控制、船舶电站主动互补机制与功率优化分配、船舶源网载分级协调自主趋优控制、多重自适应智能广域协调保护、直流综合电力系统保护以及故障分层递进智能诊断等。 目录
前言
第一章 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 本书内容与思路 5
参考文献 6
第二章 船舶综合电力系统数学建模与仿真 8
2.1 船舶电力系统数学模型 8
2.1.1 船舶电源数学模型 8
2.1.2 船舶综合电力系统供配电网模型 14
2.1.3 船舶综合电力系统负载数学模型 17
2.2 船舶综合电力系统仿真模型 22
2.2.1 柴油发电机模型 22
2.2.2 24脉波整流机组模型 23
2.2.3 推进负载模型 25
2.2.4 日用负载模型 26
2.3 实例分析 27
2.3.1 大型船舶电力系统生产模拟典型场景实例 27
2.3.2 不同工况下船舶电力系统电压仿真 29
2.3.3 大型船舶电力系统功角稳定性指标实例 31
2.3.4 大型船舶电力系统生产模拟典型场景实例 33
2.3.5 大型船舶电力系统多区域随机模拟实例 36
2.4 本章小结 38
参考文献 38
第三章 船舶大功率电力推进自主优化控制 40
3.1 变频器自适应下垂控制方法 40
3.1.1 变频器暂态机理 40
3.1.2 变频器自适应下垂控制方法 41
3.1.3 大功率推进系统运行稳定性评估与预测方法 43
3.2 变频器虚拟同步电机控制方法 48
3.2.1 虚拟同步电机（VSG）控制原理 48
3.2.2 虚拟同步电机（VSG）扰动机理 49
3.2.3 基于准PR控制的自适应惯量控制方案 52
3.3 控制算例分析 62
3.3.1 变频器自适应下垂控制算例 62
3.3.2 变频器虚拟同步电机控制算例 64
3.4 本章小结 66
参考文献 67
第四章 船舶供配电系统电能质量动态优化控制 68
4.1 多电平电压源型变流器输出谐波分析 68
4.1.1 谐波定义及其产生原因 68
4.1.2 船舶电网谐波分析 69
4.2 综合电力系统混合电力滤波器 70
4.2.1 采用无源滤波器滤除特征谐波 70
4.2.2 有源滤波器无功补偿及其他非特征次谐波抑制 72
4.3 船舶变压器励磁涌流抑制装置及其控制方法 74
4.3.1 变压器励磁涌流机理 74
4.3.2 串联电阻预充磁方案 79
4.3.3 新型变压器预充磁装置 80
4.4 实例分析 83
4.4.1 综合电力系统混合电力滤波器 83
4.4.2 新型预充磁方案 86
4.5 本章小结 88
参考文献 88
第五章 船舶电站主动互补机制与功率优化分配 90
5.1 大容量船舶多源电站运行特性分析 90
5.1.1 柴油发电机运行特性分析 90
5.1.2 光伏电池运行特性分析 90
5.1.3 蓄电池运行特性分析 91
5.1.4 超级电容运行特性分析 92
5.2 基于改进粒子群算法的大容量船舶电站多柴油发电机组调度方法 92
5.2.1 大容量船舶电站多柴油发电机组调度数学模型 92
5.2.2 改进粒子群算法 93
5.3 基于虚拟电池模型的船舶综合电力系统全周期功率波动平抑策略 95
5.3.1 船舶多源电站等效电力网络模型 95
5.3.2 基于改进Dijkstra算法的全周期功率波动平抑策略 97
5.4 采用二阶滤波的大容量船舶多源电站混合储能系统实时功率分配方法 100
5.4.1 二阶滤波传递函数构造 100
5.4.2 混合储能系统约束条件 101
5.4.3 考核指标 101
5.5 基于模糊控制的大容量船舶电站多电源功率主动互补控制方法与系统 102
5.5.1 船舶多电源电站实时能量优化 102
5.5.2 储能需求侧负荷平抑功率波动策略 105
5.6 实例分析 109
5.6.1 基于改进粒子群算法的大容量船舶电站多柴油发电机组调度方法 109
5.6.2 基于改进Dijkstra算法的全周期功率波动平抑策略 111
5.6.3 采用二阶滤波的船舶混合储能系统实时功率分配方法 120
5.6.4 基于模糊控制的大容量船舶电站多电源功率主动互补控制方法 123
5.7 本章小结 124
参考文献 124
第六章 船舶源网载分级协调自主趋优控制 126
6.1 源网载分级控制架构 126
6.2 变频器自适应下垂稳定优化控制 127
6.3 综合电力系统多元负载动态互补协调控制 131
6.3.1 多元负载分类 131
6.3.2 多元负载动态互补协调控制 133
6.4 船舶综合电力系统源网载协调配合优化运行方法 134
6.4.1 考虑源荷电压特性的船舶综合电力系统运行优化方法 134
6.4.2 协调经济性及事故评级的船舶综合电力系统紧急减负荷控制优化方法 136
6.5 基于扰动影响的源网载协调自主趋优控制技术 138
6.5.1 暂态稳定性分析 138
6.5.2 基于自适应下垂控制系数的交交变频器暂态稳定优化分析 140
6.5.3 基于扰动影响的优化滤波控制 142
6.6 实例分析 144
6.6.1 多元负载动态互补协调控制 144
6.6.2 船舶综合电力系统紧急减负荷控制优化方法 146
6.6.3 基于扰动程度的综合电力系统源网载分级控制 147
6.6.4 基于扰动影响的源网载协调自主趋优控制 149
6.7 本章小结 155
参考文献 156
第七章 综合电力系统多重自适应智能广域协调保护方法 157
7.1 船舶综合电力系统基于数据同步的电流差动保护方案 157
7.1.1 船舶综合电力系统电流差动保护数据同步方案 157
7.1.2 船舶综合电力系统电流差动保护方案 160
7.2 船舶综合电力系统暂态安全稳定主保护方案 161
7.2.1 船舶综合电力系统多层协同主保护方案 161
7.2.2 船舶综合电力系统多层级协同保护算法 163
7.2.3 船舶综合电力系统系统层保护算法 164
7.3 船舶综合电力系统自适应电流后备保护方案 166
7.3.1 反时限低电流环后备保护影响因素分析 166
7.3.2 加速自适应反时限低电流环后备保护 167
7.4 船舶综合电力系统广域差动保护方案 168
7.4.1 差动环 169
7.4.2 广域差动保护方案 170
7.5 船舶电网自适应保护 171
7.5.1 船舶电网拓扑识别 171
7.5.2 船舶自适应保护方案 175
7.6 算例分析 175
7.6.1 基于故障时刻检测的电流差动保护方案 175
7.6.2 基于数据同步的电流差动保护方案 177
7.6.3 船舶综合电力系统暂态安全稳定主保护方案 181
7.6.4 自适应过流保护 186
7.6.5 船舶选择性微机漏电保护系统 190
7.7 本章小结 193
参考文献 194
第八章 综合电力系统直流保护方法 195
8.1 基于高频功率的直流保护原理 195
8.1.1 区内故障分析 196
8.1.2 区外故障分析 197
8.2 方向纵联保护方案 198
8.3 方向纵联保护流程图 199
8.4 区内区外仿真验证 200
8.4.1 区内故障仿真 200
8.4.2 区外故障仿真 200
8.4.3 各种故障情况下的故障识别结果 201
8.5 本章小结 202
第九章 船舶系统故障分层递进智能诊断方法 203
9.1 基于多源信息的船舶综合电力系统故障区域层定位方法研究 203
9.1.1 基于多源数据的故障智能搜索定位方法 203
9.1.2 综合电力系统区域层定位方法原理 204
9.2 船舶综合电力系统线路故障精确定位方法研究 206
9.2.1 RL算法基本原理 207
9.2.2 改进RL算法基本原理 209
9.3 基于暂态方向和间歇性检测算法的间歇性高阻接地故障检测方案 211
9.3.1 暂态方向检测高阻接地原理 212
9.3.2 间歇性检测高阻接地故障原理 216
9.3.3 暂态方向检测和间歇性检测的综合 218
9.4 算例分析 219
9.4.1 区域层定位方法 219
9.4.2 线路故障精确定位方法 221
9.5 本章小结 232
参考文献 232
第十章 总结 234
10.1 本书内容总结 234
10.2 本书创新点总结 235
10.3 技术应用成果 236
10.4 展望 236
-
内容简介:
《船舶综合电子系统控制保护关键技术及应用》系统阐述了大型船舶电力系统控制与保护新方法及其应用。主要内容包括船舶综合电力系统数学建模与仿真、电力推进自主优化控制、电能质量动态优化控制、船舶电站主动互补机制与功率优化分配、船舶源网载分级协调自主趋优控制、多重自适应智能广域协调保护、直流综合电力系统保护以及故障分层递进智能诊断等。
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目录:
目录
前言
第一章 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 本书内容与思路 5
参考文献 6
第二章 船舶综合电力系统数学建模与仿真 8
2.1 船舶电力系统数学模型 8
2.1.1 船舶电源数学模型 8
2.1.2 船舶综合电力系统供配电网模型 14
2.1.3 船舶综合电力系统负载数学模型 17
2.2 船舶综合电力系统仿真模型 22
2.2.1 柴油发电机模型 22
2.2.2 24脉波整流机组模型 23
2.2.3 推进负载模型 25
2.2.4 日用负载模型 26
2.3 实例分析 27
2.3.1 大型船舶电力系统生产模拟典型场景实例 27
2.3.2 不同工况下船舶电力系统电压仿真 29
2.3.3 大型船舶电力系统功角稳定性指标实例 31
2.3.4 大型船舶电力系统生产模拟典型场景实例 33
2.3.5 大型船舶电力系统多区域随机模拟实例 36
2.4 本章小结 38
参考文献 38
第三章 船舶大功率电力推进自主优化控制 40
3.1 变频器自适应下垂控制方法 40
3.1.1 变频器暂态机理 40
3.1.2 变频器自适应下垂控制方法 41
3.1.3 大功率推进系统运行稳定性评估与预测方法 43
3.2 变频器虚拟同步电机控制方法 48
3.2.1 虚拟同步电机（VSG）控制原理 48
3.2.2 虚拟同步电机（VSG）扰动机理 49
3.2.3 基于准PR控制的自适应惯量控制方案 52
3.3 控制算例分析 62
3.3.1 变频器自适应下垂控制算例 62
3.3.2 变频器虚拟同步电机控制算例 64
3.4 本章小结 66
参考文献 67
第四章 船舶供配电系统电能质量动态优化控制 68
4.1 多电平电压源型变流器输出谐波分析 68
4.1.1 谐波定义及其产生原因 68
4.1.2 船舶电网谐波分析 69
4.2 综合电力系统混合电力滤波器 70
4.2.1 采用无源滤波器滤除特征谐波 70
4.2.2 有源滤波器无功补偿及其他非特征次谐波抑制 72
4.3 船舶变压器励磁涌流抑制装置及其控制方法 74
4.3.1 变压器励磁涌流机理 74
4.3.2 串联电阻预充磁方案 79
4.3.3 新型变压器预充磁装置 80
4.4 实例分析 83
4.4.1 综合电力系统混合电力滤波器 83
4.4.2 新型预充磁方案 86
4.5 本章小结 88
参考文献 88
第五章 船舶电站主动互补机制与功率优化分配 90
5.1 大容量船舶多源电站运行特性分析 90
5.1.1 柴油发电机运行特性分析 90
5.1.2 光伏电池运行特性分析 90
5.1.3 蓄电池运行特性分析 91
5.1.4 超级电容运行特性分析 92
5.2 基于改进粒子群算法的大容量船舶电站多柴油发电机组调度方法 92
5.2.1 大容量船舶电站多柴油发电机组调度数学模型 92
5.2.2 改进粒子群算法 93
5.3 基于虚拟电池模型的船舶综合电力系统全周期功率波动平抑策略 95
5.3.1 船舶多源电站等效电力网络模型 95
5.3.2 基于改进Dijkstra算法的全周期功率波动平抑策略 97
5.4 采用二阶滤波的大容量船舶多源电站混合储能系统实时功率分配方法 100
5.4.1 二阶滤波传递函数构造 100
5.4.2 混合储能系统约束条件 101
5.4.3 考核指标 101
5.5 基于模糊控制的大容量船舶电站多电源功率主动互补控制方法与系统 102
5.5.1 船舶多电源电站实时能量优化 102
5.5.2 储能需求侧负荷平抑功率波动策略 105
5.6 实例分析 109
5.6.1 基于改进粒子群算法的大容量船舶电站多柴油发电机组调度方法 109
5.6.2 基于改进Dijkstra算法的全周期功率波动平抑策略 111
5.6.3 采用二阶滤波的船舶混合储能系统实时功率分配方法 120
5.6.4 基于模糊控制的大容量船舶电站多电源功率主动互补控制方法 123
5.7 本章小结 124
参考文献 124
第六章 船舶源网载分级协调自主趋优控制 126
6.1 源网载分级控制架构 126
6.2 变频器自适应下垂稳定优化控制 127
6.3 综合电力系统多元负载动态互补协调控制 131
6.3.1 多元负载分类 131
6.3.2 多元负载动态互补协调控制 133
6.4 船舶综合电力系统源网载协调配合优化运行方法 134
6.4.1 考虑源荷电压特性的船舶综合电力系统运行优化方法 134
6.4.2 协调经济性及事故评级的船舶综合电力系统紧急减负荷控制优化方法 136
6.5 基于扰动影响的源网载协调自主趋优控制技术 138
6.5.1 暂态稳定性分析 138
6.5.2 基于自适应下垂控制系数的交交变频器暂态稳定优化分析 140
6.5.3 基于扰动影响的优化滤波控制 142
6.6 实例分析 144
6.6.1 多元负载动态互补协调控制 144
6.6.2 船舶综合电力系统紧急减负荷控制优化方法 146
6.6.3 基于扰动程度的综合电力系统源网载分级控制 147
6.6.4 基于扰动影响的源网载协调自主趋优控制 149
6.7 本章小结 155
参考文献 156
第七章 综合电力系统多重自适应智能广域协调保护方法 157
7.1 船舶综合电力系统基于数据同步的电流差动保护方案 157
7.1.1 船舶综合电力系统电流差动保护数据同步方案 157
7.1.2 船舶综合电力系统电流差动保护方案 160
7.2 船舶综合电力系统暂态安全稳定主保护方案 161
7.2.1 船舶综合电力系统多层协同主保护方案 161
7.2.2 船舶综合电力系统多层级协同保护算法 163
7.2.3 船舶综合电力系统系统层保护算法 164
7.3 船舶综合电力系统自适应电流后备保护方案 166
7.3.1 反时限低电流环后备保护影响因素分析 166
7.3.2 加速自适应反时限低电流环后备保护 167
7.4 船舶综合电力系统广域差动保护方案 168
7.4.1 差动环 169
7.4.2 广域差动保护方案 170
7.5 船舶电网自适应保护 171
7.5.1 船舶电网拓扑识别 171
7.5.2 船舶自适应保护方案 175
7.6 算例分析 175
7.6.1 基于故障时刻检测的电流差动保护方案 175
7.6.2 基于数据同步的电流差动保护方案 177
7.6.3 船舶综合电力系统暂态安全稳定主保护方案 181
7.6.4 自适应过流保护 186
7.6.5 船舶选择性微机漏电保护系统 190
7.7 本章小结 193
参考文献 194
第八章 综合电力系统直流保护方法 195
8.1 基于高频功率的直流保护原理 195
8.1.1 区内故障分析 196
8.1.2 区外故障分析 197
8.2 方向纵联保护方案 198
8.3 方向纵联保护流程图 199
8.4 区内区外仿真验证 200
8.4.1 区内故障仿真 200
8.4.2 区外故障仿真 200
8.4.3 各种故障情况下的故障识别结果 201
8.5 本章小结 202
第九章 船舶系统故障分层递进智能诊断方法 203
9.1 基于多源信息的船舶综合电力系统故障区域层定位方法研究 203
9.1.1 基于多源数据的故障智能搜索定位方法 203
9.1.2 综合电力系统区域层定位方法原理 204
9.2 船舶综合电力系统线路故障精确定位方法研究 206
9.2.1 RL算法基本原理 207
9.2.2 改进RL算法基本原理 209
9.3 基于暂态方向和间歇性检测算法的间歇性高阻接地故障检测方案 211
9.3.1 暂态方向检测高阻接地原理 212
9.3.2 间歇性检测高阻接地故障原理 216
9.3.3 暂态方向检测和间歇性检测的综合 218
9.4 算例分析 219
9.4.1 区域层定位方法 219
9.4.2 线路故障精确定位方法 221
9.5 本章小结 232
参考文献 232
第十章 总结 234
10.1 本书内容总结 234
10.2 本书创新点总结 235
10.3 技术应用成果 236
10.4 展望 236
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