一种大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模方法
【专利摘要】本发明为一种大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模方法，结合开发研制大型集装箱船舶轮机模拟器，建立了船舶电力系统的数学模型，包括发电机组模型、电压自动控制模型、负载模型和电站管理系统等模型。采用了数学建模与物理操纵相结合的混合仿真技术，实现了具有良好人机交互界面的船舶电力仿真目标。
【专利说明】一种大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模方法
【发明内容】
[0001]本发明结合开发研制大型集装箱船舶轮机模拟器，建立了船舶电力系统的数学模型，包括发电机组模型、电压自动控制模型、负载模型和电站管理系统等模型。采用了数学建模与物理操纵相结合的混合仿真技术，实现了具有良好人机交互界面的船舶电力仿真目标。
[0002]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
1、船舶电力系统组成
目前主要船型有集装箱船舶、超大型油船(VLCC)和杂货船等，就机电设备的先进性和复杂性而言，当以集装箱船舶为首。本文以某大型集装箱船舶为对象进行实船仿真。图1为大型集装箱船舶发电机控制系统图。
[0003]实船系统主要由以下四部分组成:(I)电源系统:由4台主柴油发电机组、I台应急发电机组和蓄电池组组成；(2)供电系统:由主电网、应急电网和直流电网组成；(3)配电系统:由主配电屏、应急配电屏、充放电屏、侦_屏、组合屏和其他负载屏组成；(4)电站管理系统等。系统的主要功能有:机旁、主配电屏上手动、自动控制等各项电站操作功能；在线显示与修改参数；发电机电动势、频率、电流、功率、励磁电压在线曲线显示；应急发电机在线测试；各种组合负载模块控制单元的功能测试等等。
[0004]2、船舶电力系统的结构
对图1进行分析，该电力系统是由发电机组、励磁系统、电网及负载等组成，发电机组分两部分，转子运动部分和励磁回路部分。图2为发电机系统组成示意图。
[0005]3、仿真功能的实现
仿真系统的主要功能有:机旁、主配电屏上手动、自动控制等各项电站操作功能；发电机电动势、频率、电流、功率、励磁电压在线曲线显示；设备的保护；应急发电机在线
测试，等等。为了培训方便，本仿真系统设计具有三个特点:(I)具有使用物理盘台、计算机界面同时进行系统仿真或由计算机界面单独进行系统仿真的功能。由于物理盘台显示的数据来源是由仿真模型提供的，因此，物理盘台和计算机界面必须保持同步，当物理盘台、计算机界面同时训练时，物
理盘台不能跟踪的量如开关等，以物理盘台的状态为主，计算机界面上的量跟踪物理盘台的状态，当选择计算机界面单独训练时，则把物理盘台屏蔽掉，由计算机界面单独进行训练；(2)具有隔离功能。当选择隔离后，电力系统可以单独训练而不影响其他系统的工作状态和训练；(3)具有故障设置功能。教练员机可以进行故障设置，让学员进行故障排除，实现了实船无法进行的训练功能，本电力系统可设置的故障有400多个。由于实船电力网是采用树状结构，包含六层电网，在电网中包括的各种负载有300多个，理论上对各负载都可以进行短路故障和接地故障的设置，但在本仿真系统中选择了 100多个重要的负载进行了短路故障和接地故障设
置，还有包括4台主发电机和I台应急发电机在内的故障设置(励磁、绕组、绝缘)、电网节点绝缘下降及蓄电池等故障设置。[0006]系统内部信息交换以及和其它系统之间的信息交换是通过数据服务器来进行，各系统之间的数据共享。
[0007]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1)、仿真结果表明，仿真数据和效果与实船情形相同或相似，
2)、该系统同时可实现400多个故障模拟功能，并且已在国内外4台大型轮机模拟器上成功运行，取得了令人满意的培训效果。
【权利要求】
1.一种大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模方法包含以下几个部分: 船舶电力系统组成 目前主要船型有集装箱船舶、超大型油船(VLCC)和杂货船等，就机电设备的先进性和复杂性而言，当以集装箱船舶为首；本文以某大型集装箱船舶为对象进行实船仿真； 船舶电力系统的结构 对图1进行分析，该电力系统是由发电机组、励磁系统、电网及负载等组成，发电机组分两部分，转子运动部分和励磁回路部分；图2为发电机系统组成示意图； 仿真功能的实现 仿真系统的主要功能有:机旁、主配电屏上手动、自动控制等各项电站操作功能；发电机电动势、频率、电流、功率、励磁电压在线曲线显示；设备的保护；应急发电机在线测试，等等；为了培训方便，本仿真系统设计具有三个特点:(I)具有使用物理盘台、计算机界面同时进行系统仿真或由计算机界面单独进行系统仿真的功能；由于物理盘台显示的数据来源是由仿真模型提供的，因此，物理盘台和计算机界面必须保持同步，当物理盘台、计算机界面同时训练时，物理盘台不能跟踪的量如开关等，以物理盘台的状态为主，计算机界面上的量跟踪物理盘台的状态，当选择计算机界面单独训练时，则把物理盘台屏蔽掉，由计算机界面单独进行训练；(2)具有隔离功能；当选择隔离后，电力系统可以单独训练而不影响其他系统的工作状态和训练；(3)具有故障设置功能；教练员机可以进行故障设置，让学员进行故障排除，实现了实船无法进行的训练功能，本电力系统可设置的故障有400多个；由于实船电力网是采用树状结构，包含六层电网，在电网中包括的各种负载有300多个，理论上对各负载都可以进行短路故障和接地故障的设置，但在本仿真系统中选择了100多个重要的负载进行了短路故障和接地故障设置，还有包括4台主发电机和I台应急发电机在内的故障设置(励磁、绕组、绝缘)、电网节点绝缘下降及蓄电池等故障设置；系统内部信息交换以及和其它系统之间的信息交换是通过数据服务器来进行，各系统之间的数据共享。
【文档编号】G05B17/02GK103645641SQ201310595390
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】刘雨 申请人:大连海联自动控制有限公司