一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，步驟1：繪制船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，檢測所繪網(wǎng)絡(luò)圖中各個元件的端點坐標(biāo)，給各個元件分配各自的ID號；步驟2：根據(jù)元件連接情況，將獲取到的各元件連接關(guān)系轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，以表格的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中；步驟3：根據(jù)元件連接情況及系統(tǒng)中開關(guān)的開斷狀態(tài)，確定系統(tǒng)中投入運行的設(shè)備，從而得到系統(tǒng)中投入運行的拓?fù)渎窂?，存入能量算法基本表B；步驟4：根據(jù)拓?fù)渎窂?，分別尋找船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分、輸電部分、配電部分出現(xiàn)故障時，下一步的備用路徑，并分別將其存入能量算法備用表C；步驟5：任意設(shè)定故障，判斷故障元件屬于發(fā)電部分、配電部分、輸電部分中的哪一部分，查詢步驟4中獲得的能量算法備用表C，得出下一步的應(yīng)對策略。
【專利說明】一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著當(dāng)前科技特別是船舶技術(shù)的高速發(fā)展，實際投入使用的設(shè)備或系統(tǒng)日趨復(fù)雜，為了保證其有較高的可靠性、安全性，系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都采用了冗余設(shè)計，系統(tǒng)中各設(shè)備或功能部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系錯綜復(fù)雜，因此，在船舶電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如何對系統(tǒng)的狀態(tài)做出準(zhǔn)確的評估，給出及時、有效的應(yīng)對策略，使系統(tǒng)盡最大可能地恢復(fù)或保持對船舶各電氣設(shè)備負(fù)載供電，是亟待解決的技術(shù)問題。
[0003]圖論是應(yīng)用極為廣泛的一門學(xué)科，通過由點和線組成的圖形來構(gòu)造實際系統(tǒng)的定性數(shù)學(xué)模型，并可根據(jù)圖的性質(zhì)進(jìn)行分析?；趫D論的故障診斷方法，以系統(tǒng)直觀的結(jié)構(gòu)特征為出發(fā)點，作為一種不依賴于精確地數(shù)學(xué)模型的智能診斷方法，在迅速建立故障診斷模型以及給出應(yīng)對策略方面有明顯的特點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，針對船舶電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可對系統(tǒng)及時、有效地做出快速的狀態(tài)評估并給出相應(yīng)的應(yīng)對策略的計算機(jī)仿真。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案:
[0006]一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于:
[0007]步驟1:繪制船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，檢測所繪網(wǎng)絡(luò)圖中各個元件的端點坐標(biāo)，給各個兀件分配各自的ID號；
[0008]步驟2:根據(jù)元件連接情況，將獲取到的各元件連接關(guān)系轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，以表格的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中；
[0009]步驟3:根據(jù)元件連接情況及系統(tǒng)中開關(guān)的開斷狀態(tài)，確定系統(tǒng)中投入運行的設(shè)備，從而得到系統(tǒng)中投入運行的拓?fù)渎窂?，存入能量算法基本表B ；
[0010]步驟4:根據(jù)拓?fù)渎窂?，分別尋找船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分、輸電部分、配電部分出現(xiàn)故障時，下一步的備用路徑，并分別將其存入能量算法備用表C ；
[0011]步驟5:任意設(shè)定故障，判斷故障元件屬于發(fā)電部分、配電部分、輸電部分中的哪一部分，查詢步驟4中獲得的能量算法備用表C，得出下一步的應(yīng)對策略。
[0012]步驟3中，能量算法基本表B通過如下方法獲得，
[0013]讀取系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中所有的發(fā)電機(jī)和負(fù)載中心，將發(fā)電機(jī)ID作為搜索路徑的起始點，負(fù)載中心ID作為搜索路徑的結(jié)束點，搜索出所有起始點到所有終止點的所有路徑；
[0014]從第N= I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其類型，若為開關(guān)，讀取開關(guān)的狀態(tài)，若整條路徑上的開關(guān)均為閉合狀態(tài)，則保留該路徑，若有一個為斷開狀態(tài)，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的開關(guān)狀態(tài)判斷，最終得到投入運行的拓?fù)渎窂?，將其存入能量算法基本表B。
[0015]步驟4中，發(fā)電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)，
[0016]步驟4.1:讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索所有發(fā)電機(jī)到到該ID的所有路徑；
[0017]步驟4.2:從第N = I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否已在投入運行的元件數(shù)組中，及判斷其是否處于故障狀態(tài)，若滿足以上兩個條件之一，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的判斷；
[0018]步驟4.3:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。
[0019]步驟4中，輸電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)，
[0020]步驟4.1’:讀取步驟3獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索該ID到所有負(fù)載中心的所有路徑；
[0021]步驟4.2，’:從第N = I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否處于故障狀態(tài)，若是，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的判斷；
[0022]步驟4.3’:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。
[0023]步驟4中，配電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)，
[0024]讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，令j = 1，
[0025]從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID ;若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟4.1-4.3方法，搜索發(fā)電機(jī)到該主配的所有路徑，存入能量算法備用表C，；從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其后一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟
4.1-4.3方法，搜索發(fā)電機(jī)到該主配的所有路徑，存入能量算法備用表C ；
[0026]當(dāng)j等于I判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于i，若相等，與該主配的第i(i段相連的投入運行發(fā)電機(jī)功率Pgi總和負(fù)載中心的功率PRi總，i幸2，若Pgi總〈PRi總，則搜索所有未投入運行、未處于故障狀態(tài)的發(fā)電機(jī)到該主配的路徑，將路徑中經(jīng)過該主配的第i段的路徑保留，其他刪除，并將剩余路徑存入能量算法備用表C ;讀取此路徑后端是否接到該主配的第2段上，若是，搜索該ID到該路徑的負(fù)載中心的其他路徑，并將其存入能量算法備用表C ;
[0027]當(dāng)j等于2判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，j = 3與j = I時的方法相同。
[0028]本發(fā)明具有的有益效果:
[0029]本發(fā)明基于圖論，根據(jù)元件連接情況及系統(tǒng)中開關(guān)的開斷狀態(tài)，確定系統(tǒng)中投入運行的設(shè)備，從而得到系統(tǒng)中投入運行的拓?fù)渎窂?，形成能量算法基本表B ;根據(jù)拓?fù)渎窂剑謩e尋找船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分、輸電部分、配電部分出現(xiàn)故障時，下一步的備用路徑，并分別將其存入能量算法備用表C ;通過查詢能量算法備用表C，得出出現(xiàn)故障后的下一步的應(yīng)對策略。
[0030]本發(fā)明用簡單的線路拓?fù)潢P(guān)系，給出系統(tǒng)的能量算法表，通過故障設(shè)定，給出系統(tǒng)的狀態(tài)評估結(jié)果及應(yīng)對策略。本發(fā)明交互性好、算法簡潔，有效銜接仿真平臺和數(shù)據(jù)庫，快速應(yīng)對仿真平臺中出現(xiàn)的故障。在實際中，每一種應(yīng)對策略對應(yīng)著具體的操作，對船員有較好的指導(dǎo)作用，有很強(qiáng)的實用意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法流程圖；
[0032]圖2是投入運行的拓?fù)渎窂酱嫒肽芰克惴ɑ颈鞡的流程圖；
[0033]圖3是發(fā)電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入備用表C的流程圖；
[0034]圖4是輸電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入備用表C的流程圖；
[0035]圖5是配電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入備用表C的流程圖。

【具體實施方式】
[0036]如圖1所示，本發(fā)明船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法包塊以下步驟:
[0037]步驟1:繪制船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，檢測所繪網(wǎng)絡(luò)圖中各個元件的端點坐標(biāo)，給各個兀件分配各自的ID號；
[0038]步驟2:根據(jù)元件連接情況，將獲取到的各元件連接關(guān)系轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，以表格的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中；
[0039]步驟3:根據(jù)元件連接情況及系統(tǒng)中開關(guān)的開斷狀態(tài)，確定系統(tǒng)中投入運行的設(shè)備，從而得到系統(tǒng)中投入運行的拓?fù)渎窂?，存入能量算法基本表B ；
[0040]如圖2所示，能量算法基本表B具體通過如下方法獲得，
[0041]讀取系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中所有的發(fā)電機(jī)和負(fù)載中心，將發(fā)電機(jī)ID作為搜索路徑的起始點，負(fù)載中心ID作為搜索路徑的結(jié)束點，搜索出所有起始點到所有終止點的所有路徑。從第N = I開始，讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其類型，若為開關(guān)，讀取開關(guān)的狀態(tài)，若整條路徑上的開關(guān)均為閉合狀態(tài)，則保留該路徑，若有一個為斷開狀態(tài)，則刪除該路徑。N逐漸加1，用同樣的方法，完成所有路徑的開關(guān)狀態(tài)判斷，最終得到投入運行的拓?fù)渎窂?，將其存入能量算法基本表B，表B中根據(jù)功率流向，從設(shè)備i流出，流入設(shè)備j，則表示為 B[i] [j] = I。
[0042]步驟4:根據(jù)拓?fù)渎窂?，分別尋找船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分、輸電部分、配電部分出現(xiàn)故障時，下一步的備用路徑，并分別將其存入能量算法備用表C ；
[0043]如圖3所示，發(fā)電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)，
[0044]步驟4.1:讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索所有發(fā)電機(jī)到到該ID的所有路徑；
[0045]步驟4.2:從第N= I開始，讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否已在投入運行的元件數(shù)組中，及判斷其是否處于故障狀態(tài)，若滿足以上兩個條件之一，則刪除該路徑。N逐漸加1，用同樣的方法，完成所有路徑的判斷。；
[0046]步驟4.3:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。設(shè)第M = I行，開關(guān)數(shù)為al，則該路徑存入到表C中表示為C[i][j] =2;當(dāng)M逐漸加一，若與第M行的開關(guān)數(shù)相等，則c[i][j] =2，否則C[i][j]自動加1，變?yōu)?，以此類推。
[0047]如圖4所示，輸電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn):
[0048]步驟4.1,:讀取步驟3獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索該ID到所有負(fù)載中心的所有路徑；
[0049]步驟4.2，:從第N= I開始，讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否處于故障狀態(tài)，若是，則刪除該路徑。N逐漸加1，用同樣的方法，完成所有路徑的判斷。；
[0050]步驟4.3，:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。設(shè)第M = I行，開關(guān)數(shù)為al，則該路徑存入到表C中表示為C[i] [j] = 20 ;當(dāng)M逐漸加1，若與第M行的開關(guān)數(shù)相等，則C[i][j] =2，否則C[i][j]自動加10，變?yōu)?0，以此類推。
[0051]如圖5所示，配電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn):
[0052]讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，令j = 1，
[0053]從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID ;若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟4.1-4.3方法，搜索發(fā)電機(jī)到該主配的所有路徑，存入能量算法備用表C ;從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其后一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟
4.1一4.3方法，搜索主配到用電設(shè)備的所有路徑，最后按照開關(guān)數(shù)，存入能量算法備用表C，不同之處是C[i][j] = 200，開關(guān)數(shù)加l，C[i][j]自動加100，變?yōu)?00，以此類推；
[0054]當(dāng)j等于I判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于i，若相等，與該主配的第i段相連的投入運行發(fā)電機(jī)功率Pgi總和負(fù)載中心的功率PRi總，i幸2，若Pgi總〈PRi總，則搜索所有未投入運行、未處于故障狀態(tài)的發(fā)電機(jī)到該主配的路徑(path4)，將路徑中經(jīng)過該主配的第i段的路徑保留，其他刪除，并將剩余路徑存入能量算法備用表C ；讀取此路徑后端是否接到該主配的第2段上，若是，搜索該ID到該路徑的負(fù)載中心的其他路徑，并將其存入能量算法備用表C ;當(dāng)j等于2判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，j = 3與j=I時的方法相同。
[0055]步驟5:任意設(shè)定故障，判斷故障元件屬于發(fā)電部分、配電部分、輸電部分中的哪一部分，查詢步驟4中獲得的能量算法備用表C，得出下一步的應(yīng)對策略。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于: 步驟1:繪制船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，檢測所繪網(wǎng)絡(luò)圖中各個元件的端點坐標(biāo)，給各個元件分配各自的ID號； 步驟2:根據(jù)元件連接情況，將獲取到的各元件連接關(guān)系轉(zhuǎn)化成數(shù)字信息，以表格的形式儲存在數(shù)據(jù)庫中； 步驟3:根據(jù)元件連接情況及系統(tǒng)中開關(guān)的開斷狀態(tài)，確定系統(tǒng)中投入運行的設(shè)備，從而得到系統(tǒng)中投入運行的拓?fù)渎窂?，存入能量算法基本表B ； 步驟4:根據(jù)拓?fù)渎窂?，分別尋找船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分、輸電部分、配電部分出現(xiàn)故障時，下一步的備用路徑，并分別將其存入能量算法備用表C ； 步驟5:任意設(shè)定故障，判斷故障元件屬于發(fā)電部分、配電部分、輸電部分中的哪一部分，查詢步驟4中獲得的能量算法備用表C，得出下一步的應(yīng)對策略。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于:步驟3中，能量算法基本表B通過如下方法獲得， 讀取系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中所有的發(fā)電機(jī)和負(fù)載中心，將發(fā)電機(jī)ID作為搜索路徑的起始點，負(fù)載中心ID作為搜索路徑的結(jié)束點，搜索出所有起始點到所有終止點的所有路徑； 從第N = I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其類型，若為開關(guān)，讀取開關(guān)的狀態(tài)，若整條路徑上的開關(guān)均為閉合狀態(tài)，則保留該路徑，若有一個為斷開狀態(tài)，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的開關(guān)狀態(tài)判斷，最終得到投入運行的拓?fù)渎窂?，將其存入能量算法基本表B。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于:步驟4中，發(fā)電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)， 步驟4.1:讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索所有發(fā)電機(jī)到到該ID的所有路徑； 步驟4.2:從第N = I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否已在投入運行的元件數(shù)組中，及判斷其是否處于故障狀態(tài)，若滿足以上兩個條件之一，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的判斷； 步驟4.3:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于:步驟4中，輸電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)， 步驟4.1’:讀取步驟3獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，搜索該ID到所有負(fù)載中心的所有路徑； 步驟4.2，’:從第N = I開始，逐條讀取第N條路徑上的元件ID，并根據(jù)元件ID判斷其是否處于故障狀態(tài)，若是，則刪除該路徑，直至完成所有路徑的判斷； 步驟4.3’:讀取剩余路徑中開關(guān)的個數(shù)，將其按開關(guān)數(shù)從小到大排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估和應(yīng)對策略的仿真方法，其特征在于:步驟4中，配電部分出現(xiàn)故障時的備用路徑存入能量算法備用表C，通過如下方法實現(xiàn)， 讀取步驟3中獲得的投入運行的拓?fù)渎窂街械闹髋潆姲錓D，令j = 1， 從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID ;若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟4.1—4.3方法，搜索發(fā)電機(jī)到該主配的所有路徑，存入能量算法備用表C ;從第N= I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其后一個ID，從而判斷其是否等于j，若相等，則按照步驟4.1一4.3方法，搜索發(fā)電機(jī)到該主配的所有路徑，存入能量算法備用表C ； 當(dāng)j等于I判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，從第N = I開始，逐條讀取第N條投入運行路徑上的元件ID，若為該主配，則讀取其前一個ID，從而判斷其是否等于i，若相等，與該主配的第i段相連的投入運行發(fā)電機(jī)功率Pgi總和負(fù)載中心的功率PRi總，i古2，若Pgi總<PRi總，則搜索所有未投入運行、未處于故障狀態(tài)的發(fā)電機(jī)到該主配的路徑，將路徑中經(jīng)過該主配的第i段的路徑保留，其他刪除，并將剩余路徑存入能量算法備用表C ;讀取此路徑后端是否接到該主配的第2段上，若是，搜索該ID到該路徑的負(fù)載中心的其他路徑，并將其存入能量算法備用表C ;當(dāng)j等于2判斷完以后，j自動加I變?yōu)?，j = 3與j = I時的方法相同。
【文檔編號】G06F17/50GK104200051SQ201410486142
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】蘭海, 文書禮, 曲文秀 申請人:哈爾濱工程大學(xué)