一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，該方法利用圖跡分析、泛型算法和集合理論來設(shè)計船舶綜合電力系統(tǒng)重構(gòu)方案。采用圖跡分析方法建立船舶綜合電力系統(tǒng)圖模型，并將其存儲在計算機(jī)中；利用迭代器來管理電力系統(tǒng)圖模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實現(xiàn)算法。本發(fā)明可以處理具有回路的電力系統(tǒng)及其負(fù)載具有多優(yōu)先級的重構(gòu)問題，在保障高優(yōu)先級負(fù)載供電的前提下恢復(fù)盡可能多地負(fù)載的供電。
【專利說明】一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及綜合電力船舶的電力系統(tǒng)重構(gòu)領(lǐng)域，具體是一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]將船舶發(fā)供電與推進(jìn)用電、船載設(shè)備用電集成，實現(xiàn)發(fā)電、配電與電力推進(jìn)用電及其它設(shè)備用電統(tǒng)一調(diào)度和集中控制的系統(tǒng)，即船舶綜合電力系統(tǒng)(IPS)。船舶所處環(huán)境惡劣，船上許多重要用電設(shè)備一旦失電將嚴(yán)重影響船舶的安全，因此在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或損傷時應(yīng)能快速恢復(fù)失電負(fù)載的供電，以提高船舶的安全性。電力系統(tǒng)重構(gòu)是快速恢復(fù)供電的重要方式，其基本任務(wù)是在滿足系統(tǒng)容量限制和穩(wěn)定性等約束條件下，最大限度地恢復(fù)失電負(fù)載的供電。而船舶綜合電力系統(tǒng)是一個集成了回路的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對于這樣的大型復(fù)雜系統(tǒng)，電力系統(tǒng)建模方法對重構(gòu)算法的研究有直接影響。
[0003]目前針對故障恢復(fù)的重構(gòu)方案存在一定問題,例如有些設(shè)計方案對電網(wǎng)負(fù)載的優(yōu)先級數(shù)做了限制(通常僅將負(fù)載分為重要，次重要和非重要三類)，并禁止改變負(fù)載的優(yōu)先級，則無法保證方案的最優(yōu)性；許多故障恢復(fù)方法將故障恢復(fù)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，需要進(jìn)行矩陣運算或線性規(guī)劃來確定故障重構(gòu)方案，從而降低了對系統(tǒng)改變響應(yīng)的快速性；還有一些方法過度地簡化了電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，使電網(wǎng)的某些重要特性不能表示出來，這必然減少了所得方案為最優(yōu)的可能性；許多設(shè)計方案將故障恢復(fù)問題用矩陣來描述和表示，總是利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來分析和研究故障恢復(fù)問題，這樣僅能有效地解決輻射狀系統(tǒng)的故障恢復(fù)重構(gòu)問題，而回避了具有回路的系統(tǒng)故障恢復(fù)問題。而船舶電力系統(tǒng)考慮的首要目標(biāo)是恢復(fù)負(fù)載供電，尤其要優(yōu)先保障重要負(fù)載的供電，并且對故障恢復(fù)的快速性提出很高要求。本發(fā)明在圖跡分析建模技術(shù)和泛型分析模式下，可克服上述不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，可以處理具有回路的電力系統(tǒng)及其負(fù)載具有多優(yōu)先級的重構(gòu)問題，在保障高優(yōu)先級負(fù)載供電的前提下恢復(fù)盡可能多地負(fù)載的供電。
[0005]一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其采用圖跡分析方法建立船舶綜合電力系統(tǒng)圖跡分析模型，所述圖跡分析模型分為圖形化模型和數(shù)字模型，利用電力系統(tǒng)圖跡分析圖形化模型分析電力系統(tǒng)組件之間的拓?fù)潢P(guān)系及其操作過程；電力系統(tǒng)圖跡分析數(shù)字模型存儲在計算機(jī)容器中，容器外有完成各種計算功能的多個算法，所述多個算法通過迭代器遍歷容器中的組件，以獲取所需的組件信息，并將計算結(jié)果賦給相應(yīng)組件，迭代器遍從一個組件指向另一個組件，反復(fù)使用同類型迭代器會產(chǎn)生組件跟蹤集；測量設(shè)備測量所得的組件或系統(tǒng)信息也通過迭代器賦給相應(yīng)組件，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)組件信息和組件之間拓?fù)潢P(guān)系的實時更新；所述重構(gòu)方法包括如下步驟:
[0006]步驟一、通過迭代器不斷檢查各組件的狀態(tài)信息，檢測到負(fù)載斷電信息后，創(chuàng)建待恢復(fù)負(fù)載集；
[0007]步驟二、分別計算待恢復(fù)負(fù)載所需總功率和系統(tǒng)可用功率之和，如果系統(tǒng)當(dāng)前可用功率小于所需總功率，則啟動相應(yīng)備用電源；
[0008]步驟三、選擇負(fù)載集中優(yōu)先級最高的負(fù)載，從該最高優(yōu)先級負(fù)載開始進(jìn)行恢復(fù)；一次僅恢復(fù)一個負(fù)載的供電，然后按負(fù)載優(yōu)先級遞降次序恢復(fù)負(fù)載供電；
[0009]步驟四、建立和搜尋所選負(fù)載的所有備用恢復(fù)路徑跡，即沿該負(fù)載各迭代器所指向的恢復(fù)路徑進(jìn)行搜尋，直到遇到參考源或電源為止；
[0010]步驟五、檢查各恢復(fù)路徑跡的組件狀態(tài)，如果有組件的狀態(tài)屬性失效狀態(tài)，則該恢復(fù)路徑跡無效；
[0011]步驟六、判斷各可恢復(fù)路徑是否具有足夠的可用功率，如果有多個恢復(fù)路徑滿足要求，則選擇開關(guān)操作次數(shù)最少的恢復(fù)路徑跡作為可恢復(fù)路徑，然后轉(zhuǎn)到步驟八；
[0012]步驟七、對于所要求恢復(fù)供電的負(fù)載，如果沒有一條恢復(fù)路徑可以獨立為其提供足夠的電能，則依照開關(guān)操作次數(shù)最少的原則，選擇兩條或兩條以上路徑為該負(fù)載同時供電；如果還沒有合適恢復(fù)路徑，轉(zhuǎn)到步驟十一；
[0013]步驟八、按照該恢復(fù)路徑跡中組件逆次序，依次啟動功率變換器或閉合開關(guān)器件，即距離待恢復(fù)負(fù)載遠(yuǎn)的功率變換器或開關(guān)器件先閉合工作；
[0014]步驟九、當(dāng)該負(fù)載供電恢復(fù)后，檢查相關(guān)組件的約束條件是否滿足，如果滿足約束條件，轉(zhuǎn)到步驟十一；否則轉(zhuǎn)到步驟十；
[0015]步驟十、從受影響的最低優(yōu)先級和最小功率負(fù)載開始,執(zhí)行分級卸載,一次僅卸載一個負(fù)載，直到所有約束條件滿足為止；
[0016]步驟十一、從未恢復(fù)供電負(fù)載集中刪除該負(fù)載，然后轉(zhuǎn)到步驟三。
[0017]如上所述的船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，組件的屬性包括組件性質(zhì)，與系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性相關(guān)的約束條件，當(dāng)前工作狀態(tài)和工作條件，組件之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系，在系統(tǒng)實際工作過程中，組件這些屬性通過迭代器進(jìn)行實時更新。
[0018]如上所述的船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，所述組件性質(zhì)包括組件的標(biāo)識符、組件類型、組件的優(yōu)先級、組件是否可以進(jìn)行“開” “關(guān)”操作；所述約束條件包括組件的最大功率、組件的安全電壓限，當(dāng)前工作狀態(tài)和工作條件包括組件的功率、組件的電壓、組件的電流、可用功率、組件狀態(tài)，組件之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系包括與組件相關(guān)的前向跡、后向跡、饋線路徑跡、兄弟跡和鄰跡組件。
[0019]本發(fā)明在容器外的算法遍歷容器中的所有組件，在泛型分析模式下，分工不同的研究人員可以共用一個統(tǒng)一的系統(tǒng)模型，即圖跡分析模型，進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計、實時操作和控制等方面的研究，這樣可以縮短開發(fā)周期，減少建模成本和維護(hù)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明算法、迭代器和容器之間關(guān)系圖；
[0021]圖2為區(qū)域配電模式的船舶綜合電力系統(tǒng)簡化模型圖；
[0022]圖3為本發(fā)明區(qū)域配電模式的船舶綜合電力系統(tǒng)GTA圖形化模型圖；
[0023]圖4為本發(fā)明算例I負(fù)載發(fā)生故障后的GTA圖形化模型圖；
[0024]圖5為本發(fā)明算例I負(fù)載恢復(fù)供電后的GTA圖形化模型圖；[0025]圖6為本發(fā)明算例2負(fù)載發(fā)生故障后的GTA圖形化模型圖；
[0026]圖7為本發(fā)明算例2負(fù)載恢復(fù)供電后的GTA圖形化模型圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0028]本發(fā)明提供一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，包括如下步驟
[0029]首先，采用圖跡分析方法建立船舶綜合電力系統(tǒng)圖跡分析模型，所述圖跡分析模型分為圖形化模型和數(shù)字模型，即電力系統(tǒng)圖跡分析圖形化模型和電力系統(tǒng)圖跡分析數(shù)字模型；在圖跡分析模型中，電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由邊組成。系統(tǒng)中的每一個組件對應(yīng)圖中的一個邊，即圖跡分析模型是一個邊一邊圖形，這樣在物理系統(tǒng)中的組件與圖跡分析模型中的邊之間建立了一一對應(yīng)關(guān)系，利用電力系統(tǒng)圖跡分析圖形化模型分析電力系統(tǒng)組件之間的拓?fù)潢P(guān)系及其操作過程。圖跡分析技術(shù)將電力系統(tǒng)圖跡分析數(shù)字模型存儲在計算機(jī)軟件中比數(shù)組功能更強(qiáng)大、更靈活的容器中，圖跡分析模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組件參數(shù)隨電力系統(tǒng)的變化而動態(tài)更新。
[0030]其次，采用迭代器管理容器內(nèi)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實現(xiàn)算法。為了表示電力系統(tǒng)組件之間的拓?fù)潢P(guān)系，圖跡分析技術(shù)定義了五種迭代器:前向迭代器，后向迭代器，饋線路徑迭代器，兄弟迭代器，鄰迭代器。它們分別從一個組件指向另一個組件。圖跡分析使用迭代器來遍歷存儲在容器中的圖形的邊，即電力系統(tǒng)組件對象。而反復(fù)使用同類型迭代器會產(chǎn)生組件跟蹤集，即跡，也就是說，組件的每種跡表示跟蹤電力系統(tǒng)組件的一個特定的鏈表，也是算法處理系統(tǒng)組件的次序，例如，組件P的五種跡
[0031]FTp=從組件P開始的前向跡組件序列
[0032]FPTp=從組件P開始的后向跡組件序列
[0033]FTp=從組件P開始的饋線路徑跡組件序列
[0034]BRTp=從組件P開始的兄弟跡組件序列
[0035]ADJPp=從組件P開始的鄰跡組件序列
[0036]最后，基于圖跡分析設(shè)計船舶電力系統(tǒng)故障重構(gòu)算法。為了進(jìn)行電力系統(tǒng)重構(gòu)算法分析和設(shè)計的需要，對于圖跡分析模型，每個組件C可用一個具有多個分量的組元(tuple)來表示，在組元中定義了組件的主要屬性，如組件性質(zhì)，與系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性相關(guān)的約束條件，當(dāng)前工作狀態(tài)和工作條件，組件之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系，約束條件可以通過容器外的算法實時計算，也可以是事先計算而存于各組件的組元中。例如，一個組件C的組元可以定義為 C= {p, type, Pri, Op, Pmax, VLmin, VLmax, P, ft, fptl, fpt2, btl, bt2, brt, adjtl, adjt2, VL, Ic, Status, Ap}
[0037]這里，p=組件的標(biāo)識符
[0038]type=組件類型{負(fù)載、電源、開關(guān)或母線}
[0039]Pri=組件的優(yōu)先級
[0040]Op=組件是否可以進(jìn)行“開” “關(guān)”操作-YES，NO
[0041]Pmax=組件的最大功率
[0042]VLmin, VLmax=組件的安全電壓限，Vlmin ^ VL ^ VLmax
[0043]P=組件的功率，P ( Pmax,可通過計算或測量獲得[0044]根據(jù)船舶綜合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮攸c，可在組元C中定義兩組后向迭代器、饋線路徑迭代器和鄰迭代器
[0045]ft, fptl, fpt2, btl, bt2, brt, adjtl, adjt2=分別指向前向迭代器、后向迭代器 1、后向迭代器2、饋線路徑迭代器1、饋線路徑迭代器2、兄弟迭代器、鄰迭代器1、鄰迭代器2與C相關(guān)的組件，迭代器值為0，表明所指向的組件不存在。
[0046]VL=組件的電壓(可通過計算或測量獲得)
[0047]Ic=組件的電流(可通過計算或測量獲得)
[0048]Status=組件狀況-ON, OFF, FAILED (開，關(guān)，失效)
[0049]Ap=可用功率
[0050]該組元C反映了組件P的主要屬性，如組件的類型(標(biāo)明該組件為負(fù)載、電源、開關(guān)還是母線)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系，工作條件和當(dāng)前狀態(tài)等信息，這樣通過訪問組件的組元屬性(分量)，可進(jìn)行重構(gòu)算法計算的跡集合運算。
[0051]每個組件擁有唯一的標(biāo)識符，迭代器通過標(biāo)識符可賦給組件任意多的參數(shù)值，本身的參數(shù)可由外部測量設(shè)備輸入，迭代器也被用于管理與組件相關(guān)的外部測量和操作數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)添加，修改，刪除或改變組件狀態(tài)時，它們的迭代器會自動更新，圖1說明了算法、迭代器和容器之間的關(guān)系，從圖1可以看出，共有η個算法，它們分工不同，其中，一些算法利用迭代器獲取容器中組件的數(shù)據(jù)，并通過迭代器將計算結(jié)果賦給容器中的相應(yīng)組件，以便其它算法的使用該數(shù)據(jù)，這些算法通過容器一起工作來完成組件參數(shù)的計算及其信息的實時更新；但有一個算法需要完成查找和選擇合適恢復(fù)路徑的過程。
[0052]前述電力系統(tǒng)圖跡分析數(shù)字模型即是將系統(tǒng)中各個組件通過具有多個分量的組元來表示，并對各組件主要屬性(組元的分量)進(jìn)行定義，并存儲在容器中，組件主要屬性的值可通過迭代器進(jìn)行更新。
[0053]在出現(xiàn)斷電情況下，所設(shè)計的電力系統(tǒng)故障重構(gòu)算法步驟如下(為了便于書寫和閱讀，該算法用一種形式化的建模語言0CL[0bject Constraint Language]語言表示，與具體的編程語言無關(guān)，在工程實現(xiàn)時，可米用具體的編程語言來實現(xiàn)，如C，C++或JAVA等):
[0054]Stepl.算法通過迭代器不斷檢查各組件的狀態(tài)信息，檢測到負(fù)載斷電信息后，創(chuàng)建待恢復(fù)負(fù)載集FC
[0055]FC=FT — select (p | p — Status==OFF)
[0056]這里Status是迭代器P的屬性，表示該組件的工作狀態(tài)，上式為斷電狀態(tài)。這里使用了 OCL的箭頭運算符“一”。當(dāng)其作用于一個集合時，這個運算符對集合中的每個對象進(jìn)行操作；當(dāng)作用于一個組件時，該運算符被用于選擇組件屬性的值。
[0057]Step2.分別計算待恢復(fù)負(fù)載所需總功率(所有需要恢復(fù)負(fù)載功率之和)和系統(tǒng)可用功率之和，如果系統(tǒng)當(dāng)前可用功率小于所需總功率，則應(yīng)立即啟動相應(yīng)備用電源；
[0058]Step3.選擇負(fù)載集FC中優(yōu)先級最高的負(fù)載，從該最高優(yōu)先級負(fù)載開始進(jìn)行恢復(fù)；一次僅恢復(fù)一個組件的供電，然后按負(fù)載優(yōu)先級遞降次序恢復(fù)負(fù)載供電
[0059]Loads — order (p<q if p — pri>q — pri )
[0060]p, q=組件的標(biāo)識符
[0061]Pri=組件的優(yōu)先級屬性；
[0062]Step4.建立和搜尋所選組件或負(fù)載P的所有備用恢復(fù)路徑跡，即該組件的饋線路徑跡、后向跡和鄰跡；這些路徑跡直到遇到參考源或電源為止。
[0063]Step5.檢查各恢復(fù)路徑跡的組件狀態(tài)，如果有組件的狀態(tài)屬性為Status==FAILED(即失效狀態(tài))，則該恢復(fù)路徑跡無效，否則該恢復(fù)路徑跡為可恢復(fù)路徑。
[0064]Step6.判斷各可恢復(fù)路徑是否具有足夠的可用功率，如果有多個恢復(fù)路徑滿足要求，則選擇開關(guān)操作次數(shù)最少的恢復(fù)路徑跡作為可恢復(fù)路徑；轉(zhuǎn)到StepS ；
[0065]Step7.對于所要求恢復(fù)供電的負(fù)載，如果沒有一條恢復(fù)路徑可以獨立為其提供足夠的電能，則依照開關(guān)操作次數(shù)最少的原則，選擇兩條或兩條以上路徑為該負(fù)載同時供電；如果還沒有合適恢復(fù)路徑，轉(zhuǎn)到Stepll ；
[0066]StepS.按照該恢復(fù)路徑跡中組件逆次序，依次啟動功率變換器或閉合開關(guān)器件；
[0067]Step9.當(dāng)該負(fù)載供電恢復(fù)后，檢查相關(guān)組件的約束條件是否滿足，如果滿足約束條件，轉(zhuǎn)到stepll ;否則轉(zhuǎn)到SteplO ；
[0068]Stepl0.從受影響的最低優(yōu)先級和最小功率負(fù)載開始，執(zhí)行分級卸載，一次僅卸載一個負(fù)載，直到所有約束條件滿足為止；
[0069]Stepll.從未恢復(fù)供電負(fù)載集FC中刪除該負(fù)載,然后轉(zhuǎn)到Step3。
[0070]本發(fā)明的優(yōu)點在于:使用迭代器(Iterator)是圖跡分析技術(shù)區(qū)別于其它方法的最主要特征，容器外的算法可以通過它遍歷容器中的所有組件。在泛型分析模式下，分工不同的研究人員可以共用一個統(tǒng)一的系統(tǒng)模型，即圖跡分析模型，進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計、實時操作和控制等方面的研究，這樣可以縮短開發(fā)周期，減少建模成本和維護(hù)成本。
[0071]由于泛型分析和圖跡分析技術(shù)具有分解復(fù)雜問題的靈活性，使得系統(tǒng)圖跡分析模型的工作方式與實際物理系統(tǒng)的工作方式非常相似，即圖跡分析模型可以模擬實際物理系統(tǒng)的工作方式和工作過程。
[0072]圖2為區(qū)域配電模式的船舶綜合電力系統(tǒng)簡化模型。圖2中，9，15，22，12，18，25為不同電壓等級的功率變換器(SSCM) ;1，31為交流發(fā)電機(jī)組；2，7，8，27，28，30為傳輸線和母線；3，32為脈沖負(fù)載，4，5和33，34為推進(jìn)負(fù)載；6，29為交流-直流電源(PS)。13，14，19，20，21，26為母線斷路器，10，16和23分別為恒功率負(fù)載，電機(jī)或其它用電負(fù)載。SSCM表示船舶功率變換器。
[0073]因為重構(gòu)問題主要關(guān)注負(fù)載電能需求和電源組件，這樣復(fù)雜的船舶電力系統(tǒng)模型可以僅用圖3所示的負(fù)載和電能組件來表示。在圖3系統(tǒng)圖跡分析模型中，用線段“一”表示系統(tǒng)的元件或設(shè)備；用“.”表示線段“一”的端部或線段之間節(jié)點(主要用于線段之間的區(qū)分)；用“ ο ”表示元件或設(shè)備處于斷開或停機(jī)狀態(tài)。
[0074]為了說明上述重構(gòu)算法，這一部分將采用兩個典型算例來說明，按照負(fù)載的優(yōu)先級一次僅允許恢復(fù)一個負(fù)載的供電。
[0075]算例1:單條恢復(fù)路徑
[0076]如圖4所示，負(fù)載旁邊的實數(shù)為其額定功率；母線旁邊方括號內(nèi)實數(shù)表示功率容量(左)和可用功率(右)。
[0077]在系統(tǒng)運行過程中，如果功率變換器6發(fā)生故障，造成負(fù)載10，16發(fā)生電力中斷。則重構(gòu)算法首先建立待恢復(fù)負(fù)載集{10，16}，并按照負(fù)載優(yōu)先級進(jìn)行排序，假設(shè)負(fù)載16的優(yōu)先級高于負(fù)載10,則優(yōu)先恢復(fù)負(fù)載16的供電。由于船舶電力系統(tǒng)的對稱性，每個負(fù)載分別有兩條后向、饋線和鄰恢復(fù)路徑，則負(fù)載16可能的恢復(fù)路徑組件序列為[0078]B116=16 — 17 — 18 — 14 — 8 — 6 — 2
[0079]B216=16 —17—15—13 — 7 — 6 — 2
[0080]FPT116=16 — 17 — 18 — 14 — 8 — 6 — 2
[0081]FPT216=16 — 17 — 15 — 13 — 7 — 6 — 2
[0082]ADJPl 16=16 — 17 — 15 — 19
[0083]ADJP216=16 — 17 — 18 — 20 — 26 — 28
[0084]然后，沿上述負(fù)載16的各恢復(fù)路徑跡，檢查各組件屬性是否為“失效(FAILED) ”狀態(tài)，如有屬性為“失效”狀態(tài)的組件，則該恢復(fù)路徑無效，本算例中由于組件6屬性為“失效”狀態(tài)，則恢復(fù)路徑BI 16、B216、FPTl 16和FPT216無效，只有鄰跡ADJP116和ADJP216可以作為恢復(fù)路徑。由圖4可以看出，19和28上的可用功率均為10.0，均大于負(fù)載16的功率需求，則選擇開關(guān)操作次數(shù)最少的組件跡AD JP116作為恢復(fù)路徑，然后，從19開始，逆著跡ADJPl 16方向，分別閉合和啟動斷路器19和功率變換器15，然后檢查各組件是否滿足其約束條件(如電流，電壓和功率等)，例如組件15需滿足約束條件
[0085]M — collect ((15 — f > 15 — c) — size==0)
[0086]如果出現(xiàn)不滿足約束條件，從低優(yōu)先級和最小負(fù)載的區(qū)段開始，重復(fù)執(zhí)行分級卸載，一次僅卸載一個負(fù)載，直到所有約束條件都得到滿足。然后從待恢復(fù)供電負(fù)載集中刪除負(fù)載16，接著恢復(fù)負(fù)載10的供電，負(fù)載10的恢復(fù)過程與上述過程類似。故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。
[0087]情況2:多條恢復(fù)路徑
[0088]如圖6所示，在電力系統(tǒng)運行過程中，左側(cè)某一臺交流發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障，負(fù)載16發(fā)生保護(hù)性斷電。重構(gòu)算法首先建立故障恢復(fù)負(fù)載集{16}，恢復(fù)負(fù)載16的供電。按照第3部分的步驟，搜索負(fù)載16的故障恢復(fù)路徑組件序列
[0089]B116=16 — 17 — 18 — 14
[0090]B216=16 — 17 — 15 — 13 — 7
[0091]FPT116=16 — 17 — 18 — 14
[0092]FPT216=16 — 17 — 15 — 13 — 7
[0093]ADJPl 16=16 — 17 — 15 — 19
[0094]ADJP216=16 — 17 — 18 — 20 — 26 — 28
[0095]組件7、14、19和28為單邊帶電組件，沿負(fù)載16的各恢復(fù)路徑，檢查各路徑組件屬性有無“失效”狀態(tài)，如有屬性為“失效”狀態(tài)，即Status==FAILED,則該恢復(fù)路徑無效，本算例中無組件屬性為“失效”狀態(tài)路徑，再檢查各恢復(fù)路徑跡的可用功率，由于各恢復(fù)路徑跡上的可用功率均小于負(fù)載16的額定功率5.0，備份這些路徑，然后依據(jù)開關(guān)操作次數(shù)最少原則，選擇多條跡作為重構(gòu)路徑，另外，由約束條件d)可知，在B116和B216、FPTl 16和FPT216、ADJP116和ADJP216中，各僅能選擇一條作為恢復(fù)路徑，本例選擇FPT216和ADJPl 16兩條組件跡作為負(fù)載16的恢復(fù)路徑，它們可用功率之和6.0，大于負(fù)載16的額定功率。然后，逆著各組件跡方向，逐步閉合斷路器7，13和19，然后啟動15，檢查各組件是否滿足其約束條件，故障重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)如圖7所示。
[0096]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于:采用圖跡分析方法建立船舶綜合電力系統(tǒng)圖跡分析模型，所述圖跡分析模型分為圖形化模型和數(shù)字模型，利用電力系統(tǒng)圖跡分析圖形化模型分析電力系統(tǒng)組件之間的拓?fù)潢P(guān)系及其操作過程；電力系統(tǒng)圖跡分析數(shù)字模型存儲在計算機(jī)容器中，容器外有完成各種計算功能的多個算法，所述多個算法通過迭代器遍歷容器中的組件，以獲取所需的組件信息，并將計算結(jié)果賦給相應(yīng)組件；測量設(shè)備測量所得的組件或系統(tǒng)信息也通過迭代器賦給相應(yīng)組件，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)組件信息和組件之間拓?fù)潢P(guān)系的實時更新；所述重構(gòu)方法包括如下步驟: 步驟一、算法通過迭代器不斷檢查各組件的狀態(tài)信息，檢測到負(fù)載斷電信息后，創(chuàng)建待恢復(fù)負(fù)載集； 步驟二、分別計算待恢復(fù)負(fù)載所需總功率和系統(tǒng)可用功率之和，如果系統(tǒng)當(dāng)前可用功率小于所需總功率，則啟動相應(yīng)備用電源； 步驟三、選擇負(fù)載集中優(yōu)先級最高的負(fù)載，從該最高優(yōu)先級負(fù)載開始進(jìn)行恢復(fù)；一次僅恢復(fù)一個負(fù)載的供電，然后按負(fù)載優(yōu)先級遞降次序恢復(fù)負(fù)載供電； 步驟四、搜尋和建立所選負(fù)載的所有備用恢復(fù)路徑跡，即沿該負(fù)載各迭代器所指向的恢復(fù)路徑進(jìn)行搜尋，直到遇到參考源或電源為止； 步驟五、檢查各恢復(fù)路徑跡的組件狀態(tài)，如果有組件的狀態(tài)屬性失效狀態(tài)，則該恢復(fù)路徑跡無效； 步驟六、判斷各可恢復(fù)路徑是否具有足夠的可用功率，如果有多個恢復(fù)路徑滿足要求，則選擇開關(guān)操作次數(shù)最少的恢復(fù)路徑跡作為可恢復(fù)路徑，然后轉(zhuǎn)到步驟八； 步驟七、對于所要求恢復(fù)供電的負(fù)載，如果沒有一條恢復(fù)路徑可以獨立為其提供足夠的電能，則依照開關(guān)操作次數(shù)最少的原則，選擇兩條或兩條以上路徑為該負(fù)載同時供電；如果還沒有合適恢復(fù)路徑，轉(zhuǎn)到步驟十一； 步驟八、按照該恢復(fù)路徑跡中組件逆次序，依次啟動功率變換器或閉合開關(guān)器件，即距離待恢復(fù)負(fù)載遠(yuǎn)的功率變換器或開關(guān)器件先閉合工作； 步驟九、當(dāng)該負(fù)載供電恢復(fù)后，檢查相關(guān)組件的約束條件是否滿足，如果滿足約束條件，轉(zhuǎn)到步驟十一；否則轉(zhuǎn)到步驟十； 步驟十、從受影響的最低優(yōu)先級和最小功率負(fù)載開始，執(zhí)行分級卸載，一次僅卸載一個負(fù)載，直到所有約束條件滿足為止； 步驟十一、從未恢復(fù)供電負(fù)載集中刪除該負(fù)載，然后轉(zhuǎn)到步驟三。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于:組件的屬性包括組件性質(zhì)，與系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性相關(guān)的約束條件，當(dāng)前工作狀態(tài)和工作條件，組件之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系，在系統(tǒng)實際工作過程中，組件這些屬性通過迭代器進(jìn)行實時更新。
3.如權(quán)利要求2所述的船舶綜合電力系統(tǒng)的重構(gòu)方法，其特征在于:所述組件性質(zhì)包括組件的標(biāo)識符、組件類型、組件的優(yōu)先級、組件是否可以進(jìn)行“開” “關(guān)”操作；所述約束條件包括組件的最大功率、組件的安全電壓限，當(dāng)前工作狀態(tài)和工作條件包括組件的功率、組件的電壓、組件的電流、可用功率、組件狀態(tài)，組件之間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系包括與組件相關(guān)的前向跡、后向跡、饋線路徑跡、兄弟跡和鄰跡組件。
【文檔編號】H02J3/00GK103633646SQ201310627602
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】夏立, 尚安利, 王征, 王家林, 尹洋, 卜樂平, 楊宣訪, 王黎明, 侯新國 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學(xué)