專(zhuān)利名稱(chēng)：船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力系統(tǒng)仿真技術(shù)，特別是涉及一種用于船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真的方法。
背景技術(shù)：
在船舶工業(yè)的發(fā)展中仿真環(huán)節(jié)扮演著不可或缺的角色，在以往船舶電力系統(tǒng)規(guī)模較小的時(shí)期采用全物理模型或數(shù)學(xué)物理混合模型模擬實(shí)際的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行分析，然而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展電力電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)中，這使得船舶電力系統(tǒng)的規(guī)模以及復(fù)雜程度日益的加大，上述的仿真分析方法難以適應(yīng)這種大規(guī)模復(fù)雜的船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)今面對(duì)規(guī)模龐大復(fù)雜的船舶電力系統(tǒng)的仿真中具有良好經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的數(shù)字仿真技術(shù)得到了船舶電力系統(tǒng)研究工作者的廣泛應(yīng)用。目前船舶電力系統(tǒng)的仿真工作都使用國(guó)外比較成熟的仿真軟件來(lái)完成，這些仿真軟件有EMTP (ElectromagneticTransients Program)仿真程序，德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的NET0MAC軟件，美國(guó)電力公司(PTI)開(kāi)發(fā)的PSS/E (Power System Simulator for Engineering) ,Math works 公司開(kāi)發(fā)的MATLAB (大于 5.2 版本)中所包含的 Power System Blockset(PSB)工具箱，PSCAD, SABER
坐寸ο近年來(lái)研究船舶電力系統(tǒng)的工作者正是以這些軟件工具作為仿真平臺(tái)來(lái)對(duì)龐大復(fù)雜的船舶電力系統(tǒng)進(jìn)行一系列的研究如:武漢理工大學(xué)羅樂(lè)的碩士論文“船舶電力系統(tǒng)建模與控制”中作者歸納了船舶電力系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型，并將數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)化為仿真模型利用MATLAB/Simulink軟件搭建系統(tǒng)并進(jìn)行典型工況和故障的仿真實(shí)驗(yàn)。最后利用PID調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制。大連海事大學(xué)王浩亮的碩士論文“船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究”中采用MATLAB和VB聯(lián)合編程的方法研究船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用Simulink模塊搭建仿真系統(tǒng)，對(duì)同步電機(jī)在突加或突卸負(fù)荷，并車(chē)操作等情況下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，根據(jù)仿真分析結(jié)果，總結(jié)得到有效提高電壓穩(wěn)定性的方法。綜合來(lái)看目前的船舶電力系統(tǒng)的軟件仿真工作一般可分為以下幾個(gè)步驟:1.根據(jù)給已知的船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)給其中的電力設(shè)備建立數(shù)學(xué)模型包括相應(yīng)設(shè)備的控制策略如原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變頻器、推進(jìn)電機(jī)等，然后將這些數(shù)學(xué)模型包括相應(yīng)的控制策略轉(zhuǎn)換成所用仿真軟件下的模型。2.將上述轉(zhuǎn)換后的各電力設(shè)備在相應(yīng)仿真軟件下的模型進(jìn)行各個(gè)部分的連接(可以是整個(gè)船舶電力系統(tǒng)也可以是船舶推進(jìn)部分也可以是船舶的負(fù)載部分或是船舶電力系統(tǒng)中的發(fā)電部分)。3.針對(duì)不同的仿真目的進(jìn)行仿真工作。然而這些軟件是根據(jù)陸地電力系統(tǒng)仿真方案設(shè)計(jì)的并沒(méi)有船舶電力系統(tǒng)的針對(duì)性，很多船舶電力系統(tǒng)的特有模塊都需要自己搭建如螺旋槳模塊、特殊負(fù)載模塊等，其次，電力設(shè)備建模過(guò)程與轉(zhuǎn)換成所使用的仿真平臺(tái)下的模型過(guò)程繁瑣、復(fù)雜這給船舶電力系仿真研究人員帶來(lái)了諸多的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、仿真高效的船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括人機(jī)界面模塊、電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊、船舶電力系統(tǒng)分析模塊、信息存儲(chǔ)模塊、暫態(tài)仿真曲線輸出模塊；首先人機(jī)界面模塊搭建船舶電力系統(tǒng)，并將搭建完的船舶電力系統(tǒng)中的各個(gè)電力設(shè)備連接關(guān)系用數(shù)字的形式表現(xiàn)出來(lái)，并將數(shù)字編號(hào)信息和相對(duì)應(yīng)的電力設(shè)備存入信息存儲(chǔ)模塊；電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自人機(jī)界面模塊的整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的數(shù)字編號(hào)，通過(guò)路徑的智能化分析將整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的路徑連接信息、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存入信息存儲(chǔ)模塊中，船舶電力系統(tǒng)分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊中的母線間的路徑連接關(guān)系以及從信息存儲(chǔ)模塊中獲取來(lái)自人機(jī)界面模塊中的母線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，從而來(lái)進(jìn)行潮流計(jì)算、暫態(tài)計(jì)算并將計(jì)算后的潮流信息、暫態(tài)計(jì)算的一系列數(shù)據(jù)存入信息存儲(chǔ)模塊；暫態(tài)仿真曲線輸出模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自船舶電力系統(tǒng)分析模塊中暫態(tài)計(jì)算的數(shù)據(jù)來(lái)完成曲線的繪制。所述的電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊建立分為以下兩步:(I)人機(jī)界面搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)元件信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存入到信息存儲(chǔ)模塊；(2)根據(jù)整個(gè)搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信息進(jìn)行識(shí)別當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法的主要特點(diǎn)是:為從事船舶電力系統(tǒng)仿真工作的研究人員提供了一個(gè)針對(duì)船舶電力系統(tǒng)特點(diǎn)的仿真平臺(tái)，該平臺(tái)對(duì)船舶每一主要的電力設(shè)備進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，用戶可自由搭建船舶電力網(wǎng)絡(luò)后輸入各電力設(shè)備的相關(guān)參數(shù)便可從系統(tǒng)的角度進(jìn)行相關(guān)的仿真，為用戶提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)單、仿真高效的船舶電力系統(tǒng)仿真平臺(tái)。


圖1是本發(fā)明模塊關(guān)系示意圖；圖2是5節(jié)點(diǎn)的船舶電力網(wǎng)絡(luò)圖；圖3是圖2的5節(jié)點(diǎn)船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖4是圖2的5節(jié)點(diǎn)突出了母線元件節(jié)點(diǎn)和母線的連接關(guān)系表示圖；圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成圖；圖6是本發(fā)明程序算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述:該仿真平臺(tái)是以VC++6.0為開(kāi)發(fā)工具，以數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2005為存儲(chǔ)工具分為以下幾步:一、人機(jī)界面模塊的建立人機(jī)界面模塊是用戶與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流的平臺(tái)，在人機(jī)界面的構(gòu)建與功能實(shí)現(xiàn)上主要是以下兩大部分:1.人機(jī)界面的整體構(gòu)架。2.在人機(jī)界面中能夠?qū)崿F(xiàn)船舶電力網(wǎng)絡(luò)的自由化搭建，以形象直觀的電力設(shè)備圖形為單元展現(xiàn)給用戶整個(gè)船舶電力網(wǎng)絡(luò)。3.在搭建完畢整個(gè)船舶電力網(wǎng)絡(luò)后人機(jī)界面中提供了各個(gè)電力設(shè)備基本參數(shù)的輸入途徑并將這些參數(shù)存入信息存儲(chǔ)模塊以及其他功能模塊的調(diào)用。針對(duì)第一部分具體實(shí)現(xiàn)的方法如下；在人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)中包括:標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄其中標(biāo)題欄中寫(xiě)有“船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)”的字樣，菜單欄中包含有:文件、操作、元件、幫助、穩(wěn)態(tài)潮流分析(用于船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的調(diào)用)暫態(tài)曲線輸出。其中文件中包含新建、打開(kāi)、保存、打印、打印預(yù)覽、打印設(shè)置、退出。操作中包含拖動(dòng)、水平對(duì)齊、垂直對(duì)齊、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)等用于對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。元件中包含柴油機(jī)、汽輪機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、母線、電纜、斷路器、電阻、電容、電感、開(kāi)關(guān)、電燈、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、熔斷器、逆變器、整流器、螺旋槳這些電力設(shè)備。幫助中包含著對(duì)此仿真平臺(tái)的操作規(guī)范。穩(wěn)態(tài)潮流分析包含調(diào)用分析船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的算法，暫態(tài)曲線輸出可以調(diào)用相應(yīng)的暫態(tài)輸出曲線。工具欄中包含的快捷按鈕為新建、打開(kāi)、保存、打印、水平方向?qū)R(所選擇的器件)豎直方向?qū)R、添加注釋、放置電壓表、放置電流表、觀察數(shù)值(放置的電壓表、電流表)、存入數(shù)據(jù)庫(kù)、路徑搜索、計(jì)算支路數(shù)值、分析電力網(wǎng)絡(luò)潮流。工具欄中還包含經(jīng)過(guò)圖形化的電力設(shè)備柴油機(jī)、汽輪機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、母線、電纜、斷路器、電阻、電容、電感、開(kāi)關(guān)、電燈、雙繞組變壓器、三繞組變壓器、熔斷器、逆變器、整流器、螺旋槳且工具欄中的每一種電力設(shè)備拖到窗口的形狀與真實(shí)的實(shí)物形狀類(lèi)似都是由語(yǔ)言程序所編寫(xiě)。針對(duì)第二部分具體實(shí)現(xiàn)的方法如下:用C語(yǔ)言來(lái)描述各個(gè)電力設(shè)備的圖形特點(diǎn)例如電阻性設(shè)備，首先在VC++6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)中建立描述電阻圖形特點(diǎn)的類(lèi)，該類(lèi)中用C語(yǔ)言描述了電阻的組成結(jié)構(gòu)(兩個(gè)線段一個(gè)矩形)、顏色、接口端點(diǎn)。在用C語(yǔ)言建立描述電阻圖形的類(lèi)中首先是在類(lèi)中定義一個(gè)中心點(diǎn)，并以中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)依次描繪出矩形以及兩條線段，并且定義兩條線段的終點(diǎn)為鼠標(biāo)識(shí)別的端點(diǎn)，然后在定義顏色，其他的電力設(shè)備也都是如此先建立描述他們的類(lèi)，類(lèi)的建立過(guò)程和電阻的建立過(guò)程相似即:先定義中心點(diǎn)、描述圖形、確定圖形端點(diǎn)、定義圖形顏色。在人機(jī)界面中對(duì)電力設(shè)備調(diào)用的過(guò)程就是對(duì)上述語(yǔ)言描述圖形的可視化過(guò)程。電力設(shè)備之間相互自由化搭建的功能是由各個(gè)電力設(shè)備的端口識(shí)別來(lái)完成，端口識(shí)別具體實(shí)現(xiàn)方法分為兩步:第一步是在每個(gè)用C語(yǔ)言描述電力設(shè)備圖形的同時(shí)也用C語(yǔ)言定義出鼠標(biāo)能夠識(shí)別該電力設(shè)備的端點(diǎn)且端點(diǎn)的個(gè)數(shù)視電力設(shè)備而定，每一個(gè)電力設(shè)備都是如此。第二步是在VC++6.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)中定義一個(gè)類(lèi)且該類(lèi)也由C語(yǔ)言來(lái)描述，該類(lèi)的作用是在人機(jī)界面中當(dāng)鼠標(biāo)識(shí)別一個(gè)電力設(shè)備的端點(diǎn)按住鼠標(biāo)左鍵滑動(dòng)會(huì)拖出線段直到鼠標(biāo)托至能夠識(shí)別出將要連接的電力設(shè)備的端點(diǎn)便可在兩個(gè)電力設(shè)備之間形成可視化的線段，完成電力設(shè)備之間的連接。電力設(shè)備之間的相互連接就構(gòu)成了一個(gè)完整的船舶電力系統(tǒng)。針對(duì)第三部分具體的實(shí)現(xiàn)方法是在用戶搭建完畢整個(gè)船舶電力網(wǎng)絡(luò)圖后雙擊所要添加參數(shù)的電力設(shè)備后彈出屬性對(duì)話框然后進(jìn)行參數(shù)添加，利用Visual C++6.0提供的ADO數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，并將填寫(xiě)的參數(shù)對(duì)應(yīng)的傳送到信息存儲(chǔ)模塊中。在人機(jī)界面中經(jīng)過(guò)程序上的編寫(xiě)可以直接調(diào)用穩(wěn)態(tài)潮流分析、暫態(tài)曲線輸出等功能模塊。二、電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊的建立電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊用于識(shí)別船舶電網(wǎng)仿真圖的連接路徑關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意連接的船舶電力系統(tǒng)接線圖進(jìn)行連接關(guān)系分析，方便準(zhǔn)確的給出電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果，達(dá)到電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)浞治鲋悄芑?，明確船舶電力設(shè)備連接關(guān)系。電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析是根據(jù)用戶搭建的船舶電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖來(lái)分析所有的路徑連接關(guān)系來(lái)為船舶電力系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)分析做出鋪墊。船舶電力系統(tǒng)的元件組成和接線方式都是根據(jù)用戶需要任意搭建的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不確定性。電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析的任務(wù)是針對(duì)人機(jī)界面的電網(wǎng)連接關(guān)系，同時(shí)根據(jù)支路開(kāi)關(guān)信息的變化，自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給各仿真程序提供拓?fù)湫畔⒑蛿?shù)據(jù)。電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊在設(shè)計(jì)上分為兩大部分:1.人機(jī)界面搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)元件信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存入到信息存儲(chǔ)模塊。2.根據(jù)整個(gè)搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信息進(jìn)行識(shí)別當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。針對(duì)第一部分的具體實(shí)現(xiàn)方法是當(dāng)我們每在人機(jī)界面中放置一個(gè)電力元件時(shí)，在程序上就給它自動(dòng)的分配一個(gè)編號(hào)，當(dāng)用戶將整個(gè)船舶電力網(wǎng)絡(luò)都搭建完畢后，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)就可以用數(shù)字信息來(lái)表述，并將電力元件與相與之匹配的數(shù)字信息都存入到信息存儲(chǔ)模塊中。針對(duì)第二部分的具體實(shí)現(xiàn)方法是將用搭建完畢的船舶電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息進(jìn)行電力系統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)的拓?fù)浞治?，其中分析的理論是基于圖論的方法。船舶電力系統(tǒng)是由眾多電氣元件通過(guò)電纜或線路連接在一起的整體，忽略元件特性而只研究系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，將電力系統(tǒng)抽象成圖結(jié)構(gòu)，圖中包含了頂點(diǎn)與邊的連接關(guān)系。其中圖是由頂點(diǎn)集合
V = In1, n2,......，％}以及描述頂點(diǎn)間關(guān)系的邊的集合E = (I1, I2,......，IM}組成的一
組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記作G(V, E)。邊Ik可以用它的兩個(gè)端點(diǎn)Iii和η」表示,記為(Γ^,η」)。如果Iii是邊Ik的一個(gè)端點(diǎn)，則稱(chēng)頂點(diǎn)Iii與邊Ik關(guān)聯(lián)。如果ni，r^是同一條邊Ik的兩個(gè)端點(diǎn)，則稱(chēng)Iii或rij相鄰或鄰接。如果Ii和Ij關(guān)聯(lián)同一個(gè)頂點(diǎn)，則稱(chēng)兩條邊Ii和Ij相鄰或鄰接。圖的遍歷是在圖論方法的基礎(chǔ)上通過(guò)嵌套搜索某一頂點(diǎn)的鄰接頂點(diǎn)，直至所有頂點(diǎn)都被標(biāo)記，如圖2所示是一個(gè)船舶電力系統(tǒng)5節(jié)點(diǎn)示意圖。在對(duì)任意一個(gè)隨意搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)圖的智能化路徑分析中將分析過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一階段為不考慮電網(wǎng)的元件屬性和電氣關(guān)系，只分析圖的連接關(guān)系的初步拓?fù)浞治?。把連線看作邊，元件看作頂點(diǎn)，對(duì)由此組成的圖進(jìn)行遍歷搜索，得到電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而識(shí)別系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路徑連通關(guān)系，如圖3所示是圖2的5節(jié)點(diǎn)船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第二階段是母線節(jié)點(diǎn)與母線間支路路徑的拓?fù)浞治?。根?jù)分析船舶電網(wǎng)接線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以及船舶電力系統(tǒng)潮流分析等仿真算法的數(shù)據(jù)要求，將電力系統(tǒng)看作是以母線為節(jié)點(diǎn)，母線間的連通支路為邊的圖結(jié)構(gòu)。這是在原始圖第一階段的基礎(chǔ)上，突出了母線元件節(jié)點(diǎn)和母線的連接關(guān)系，阻抗元件及開(kāi)關(guān)元件等只考慮其對(duì)支路參數(shù)的影響，如圖4所示是圖2的5節(jié)點(diǎn)突出了母線元件節(jié)點(diǎn)和母線的連接關(guān)系表示。拓?fù)浞治瞿K程序設(shè)計(jì)的思想是根據(jù)圖的方法。首先需要將電網(wǎng)的圖形化接線圖建立成圖結(jié)構(gòu)。將船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線圖中的每個(gè)元件看作圖的頂點(diǎn)，而兩個(gè)元件間的連線看作圖的邊如圖3所示。本仿真平臺(tái)中拓?fù)浞治瞿K程序設(shè)計(jì)上采用鄰接表結(jié)構(gòu)表示圖即對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中的每一個(gè)元件頂點(diǎn)建立一個(gè)單鏈表，用于存放由該頂點(diǎn)發(fā)出的所有邊的另一端的頂點(diǎn)。每一個(gè)頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)保存著自己的頂點(diǎn)編號(hào)以及指向下一條邊的指針。其中編號(hào)是由程序設(shè)計(jì)的，在搭建電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)自動(dòng)給網(wǎng)絡(luò)圖中的每一電力元件一個(gè)編號(hào)并且將該編號(hào)存入信息存儲(chǔ)模塊。通過(guò)對(duì)此無(wú)向圖進(jìn)行遍歷搜索即可得到整個(gè)船舶電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。三、信息存儲(chǔ)模塊的建立本仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)中采用Microsoft SQL Server2005作為船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)的信息存儲(chǔ)工具。信息存儲(chǔ)模塊用于管理船舶電力系統(tǒng)仿真相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，是本仿真平臺(tái)各個(gè)模塊數(shù)據(jù)相互調(diào)用的中樞，對(duì)仿真數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi)管理，能夠方便快捷的存儲(chǔ)或讀取電力網(wǎng)絡(luò)中所涉及到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2005的整體設(shè)計(jì)由三大部分組成如圖5示分別為:設(shè)備表、電力網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)表、電力網(wǎng)絡(luò)分析表如圖所示其中設(shè)備表中存儲(chǔ)著如:原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、永磁同步電動(dòng)機(jī)、母線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息、母線間間路徑的數(shù)據(jù)(電阻、電容、電感值)、螺旋槳等電力設(shè)備的參數(shù)信息，這些具體的參數(shù)是用戶通過(guò)仿真平臺(tái)中每一個(gè)電力設(shè)備的屬性對(duì)話框輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)備表中。電力網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)表中存放著整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的元件連接關(guān)系，這些連接關(guān)系都是在電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊中以數(shù)字信息的方式存入到電力網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)表中的，電力網(wǎng)絡(luò)的信息存儲(chǔ)表由原始元件連接表和母線連接表組成。電力網(wǎng)絡(luò)分析表由穩(wěn)態(tài)分析表和暫態(tài)分析表組成，在穩(wěn)態(tài)分析表中存放著穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)各個(gè)母線節(jié)點(diǎn)的初始值，這些初始值由節(jié)點(diǎn)對(duì)話框輸入相關(guān)信息，而暫態(tài)分析表中存放的是暫態(tài)分析的初始值，這些初始值是由穩(wěn)態(tài)計(jì)算的結(jié)果所提供的。在程序的實(shí)現(xiàn)方面利用Visual C++6.0提供的ADO數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)調(diào)用數(shù)據(jù)，利用C++語(yǔ)言對(duì)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的函數(shù)進(jìn)行類(lèi)的封裝進(jìn)而在此仿真平臺(tái)功能中可通過(guò)調(diào)用封裝的類(lèi)函數(shù)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)SQL2005的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或是提取。四、船舶電力系統(tǒng)分析模塊的建立船舶電力系統(tǒng)分析模塊由暫態(tài)計(jì)算部分與穩(wěn)態(tài)潮流計(jì)算部分組成，其中暫態(tài)計(jì)算部分的解決方法是將船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主要電力設(shè)備的數(shù)學(xué)模型、控制策略進(jìn)行程序化利用各個(gè)電力設(shè)備之間參數(shù)耦合的關(guān)系進(jìn)行暫態(tài)分析如:原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁裝置、大功率負(fù)載、永磁推進(jìn)電動(dòng)機(jī)、螺旋槳等。每一個(gè)電力設(shè)備的數(shù)學(xué)模型在電力網(wǎng)絡(luò)中都存在著電壓、電流等參數(shù)的耦合關(guān)系，暫態(tài)過(guò)程的計(jì)算就是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在其中一個(gè)或幾個(gè)電力設(shè)備的設(shè)定參數(shù)發(fā)生變化時(shí)必定影響其他電力設(shè)備的工作狀態(tài)，在暫態(tài)計(jì)算的程序設(shè)計(jì)上具體做法是通過(guò)龍格庫(kù)塔法來(lái)進(jìn)行編程，例如當(dāng)推進(jìn)部分的永磁推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)必定會(huì)帶來(lái)變頻器中電流及電壓的改變，而變頻器中電流、及電壓的改變必將會(huì)影響配電網(wǎng)絡(luò)電壓及電流的變化，從而會(huì)影響到發(fā)電機(jī)端的電壓、電流、勵(lì)磁電壓、原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩等的變化，每一種電力設(shè)備中都有數(shù)學(xué)模型和電壓、或是電流存在著耦合關(guān)系，正是利用這種耦合關(guān)系在編程的龍格庫(kù)塔法中可以將其視為變量，由于變量隨時(shí)的變化進(jìn)而產(chǎn)生一系列的動(dòng)點(diǎn)，當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式的改變或是大功率負(fù)載的切除或是加入也都會(huì)引起配電網(wǎng)絡(luò)電壓、電流等參數(shù)的改變，同樣的設(shè)計(jì)思想即把這些變量當(dāng)做電力設(shè)備龍格庫(kù)塔法編程的變量由于變量隨時(shí)的變化進(jìn)而產(chǎn)生一系列的動(dòng)點(diǎn)，并將這些動(dòng)態(tài)點(diǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)以備暫態(tài)仿真曲線輸出模塊調(diào)用。潮流計(jì)算方法主要分為三個(gè)步驟:潮流計(jì)算方法的確立、制定算法流程、編制程序。其中在潮流計(jì)算方法上采用牛頓法，牛頓法解算電力系統(tǒng)潮流的思想就是對(duì)用復(fù)功率表示的節(jié)點(diǎn)電壓向量非線性方程組進(jìn)行迭代求解得過(guò)程，得到方程的解即為各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值及相角。由此可以繼續(xù)計(jì)算得到系統(tǒng)各支路和節(jié)點(diǎn)的有功及無(wú)功功率等，潮流計(jì)算時(shí)以直角坐標(biāo)的形式首先列出各節(jié)點(diǎn)的功率方程。功率的直角坐標(biāo)方程式:
權(quán)利要求
1.一種船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)，其特征是:包括人機(jī)界面模塊、電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊、船舶電力系統(tǒng)分析模塊、信息存儲(chǔ)模塊、暫態(tài)仿真曲線輸出模塊；首先人機(jī)界面模塊搭建船舶電力系統(tǒng)，并將搭建完的船舶電力系統(tǒng)中的各個(gè)電力設(shè)備連接關(guān)系用數(shù)字的形式表現(xiàn)出來(lái)，并將數(shù)字編號(hào)信息和相對(duì)應(yīng)的電力設(shè)備存入信息存儲(chǔ)模塊；電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自人機(jī)界面模塊的整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的數(shù)字編號(hào)，通過(guò)路徑的智能化分析將整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的路徑連接信息、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存入信息存儲(chǔ)模塊中，船舶電力系統(tǒng)分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊中的母線間的路徑連接關(guān)系以及從信息存儲(chǔ)模塊中獲取來(lái)自人機(jī)界面模塊中的母線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，從而來(lái)進(jìn)行潮流計(jì)算、暫態(tài)計(jì)算并將計(jì)算后的潮流信息、暫態(tài)計(jì)算的一系列數(shù)據(jù)存入信息存儲(chǔ)模塊；暫態(tài)仿真曲線輸出模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自船舶電力系統(tǒng)分析模塊中暫態(tài)計(jì)算的數(shù)據(jù)來(lái)完成曲線的繪制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真平臺(tái)，其特征是:所述的電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊建立分為以下兩步: (1)人機(jī)界面搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)元件信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存入到信息存儲(chǔ)模塊； (2)根據(jù)整個(gè)搭建的船舶電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信息進(jìn)行識(shí)別當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是船舶電力系統(tǒng)模塊化仿真的方法。包括人機(jī)界面模塊、電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊、船舶電力系統(tǒng)分析模塊、信息存儲(chǔ)模塊、暫態(tài)仿真曲線輸出模塊；首先人機(jī)界面模塊搭建船舶電力系統(tǒng)；電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自人機(jī)界面模塊的整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的數(shù)字編號(hào)，船舶電力系統(tǒng)分析模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自電力網(wǎng)絡(luò)路徑智能化分析模塊中的母線間的路徑連接關(guān)系以及從信息存儲(chǔ)模塊中獲取來(lái)自人機(jī)界面模塊中的母線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息；暫態(tài)仿真曲線輸出模塊從信息存儲(chǔ)模塊中獲得來(lái)自船舶電力系統(tǒng)分析模塊中暫態(tài)計(jì)算的數(shù)據(jù)來(lái)完成曲線的繪制。本發(fā)明為用戶提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)單、仿真高效的船舶電力系統(tǒng)仿真平臺(tái)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103164571SQ20131005697
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者蘭海, 孟杰, 文書(shū)禮, 譚磊, 張銳 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)