基于直流區域配電的船舶綜合電力系統分析及智能保護方式研究

曲曰陽

(綏化學院，黑龍江 綏化 152061)

基于直流區域配電的船舶綜合電力系統分析及智能保護方式研究

曲曰陽

(綏化學院，黑龍江 綏化 152061)

直流區域配電的船舶綜合電力系統的形成，在電網整體管理中具有一定的優勢，因此需要重視直流區域配電的船舶綜合電力系統的建立和發展。本文主要對直流區域配電的船舶綜合電力系統及智能保護方式進行分析，以期全面提升船舶綜合電力的發展。

直流區域配電；船舶綜合電力系統；智能保護

1 直流區域配電概述

我國大型船舶自建設以來主要采用兩個電站同時供電的方式，此種供電模式稱為干饋式混合供電系統，該系統在一定程度上對船舶供電方式的轉變起到促進作用，形成直流網狀電流的1個閉合電流回路，將整個電路的電流整合為1 000 V的直流電流，并將其分布于船舶兩側，通過船舶的左右母線進行分流，并將其與內部大電機組相互連接，這樣可以實現對電流系統的科學化配置，進一步提升電流的使用效率，使電流的運行更加流暢。

2 直流區域配電系統應用中的優勢

現階段，我國大部分船舶采用電纜配電形式，這樣可以對船舶進行整體集中式設計，實現集中配電的需要，但這種方式會出現較多的穿孔，對船舶的密封性不利。同時需要較多的重復一種工作，在對工作造成不利影響的同時，也對船舶的抗壓性不利，采用直流區域配電系統可顯著改善上述情況，在操作方面更加便捷，只需傳送電力系統的母線自船體的耐壓隔壁當中穿過即可，這樣可節省較大空間，保證船舶設計質量。

對于不同的泵體和排風機而言，直流區域配電系統可以結合實際情況自動控制速率，保證船舶處于高效率的工作狀態，但在較大型的船舶啟動過程中，直流電可能會受到一定的影響，此情況下需要保證母線長時間處于穩定狀態下，以實現電力之間的交換，使得電力系統在運行過程中更加高效。直流配電系統發電頻率較高，可在船舶運行中提供最大的功率，同時在電力運行中實現最大尺寸的最優狀態，使得整體的運行效率獲得最優化管理，從節省能源的角度分析，此種方式下能源的消耗最低且最為有效，能源可得到最大限度的發揮，確保電力系統的整體運行質量。

3 傳統保護方法存在的缺陷

船舶受到自身長度和寬度的限制，造成電纜的整體長度不足，使得線路的阻力較小，無法實現電流使用過程中功率的增加[1]。同時，綜合電力系統的容量不斷增加，造成電網在運行中的結構越來越復雜，電網之間的分層也更多，這樣的分層模式導致船舶中電力系統的運行和使用存在較多問題，整定值在運用中也存在一些問題，雖然在電力系統發生故障時可以維持繼電保護的工作，但是此方法卻無法達到理想的保護效果，對于保護性能無法確定，造成拒動[2]。而且，傳統的電纜系統其自身的保護性存在一些缺陷，導致綜合應用方面的可靠性和安全性受到非常嚴重的影響，造成船舶在使用中電路系統的安全性不足。

4 直流區域配電的船舶綜合電力系統智能保護方式

4.1 智能保護系統

為了更加有效地實現對電力系統的保護，需要制定必要的智能保護系統，并且通過專業的平臺設計智能保護系統。保護系統由3個主要系統組成，即：執行系統、專家系統以及數據分析系統[3]。該系統可以實現數據分析、數據處理的功能，并且可將數據信息及時反饋給數據庫，而后將數據錄入到專業的系統中，對跳閘信號、合閘信號等進行分析整理，進而對系統進行全面分析，并對整個電力系統進行監控和分析，及時進行信息反饋，實現對電路系統的整體監控[4]。智能電力系統的設計可以最大限度地提升電力系統的管理質量及安全性。

4.2 數據庫保護系統

數據庫系統主要用于進行船舶電力系統的檢測[5]，該系統通過傳感器的方式對電力系統感應數據進行分析，適用于測量和存儲方面，這樣可以對整體系統進行監控。電網在管理中可在各個節點設置必要的數據傳感器，并且通過傳感器對信息進行處理及降噪，之后將其中的數據提取出來，進行數據分析和整合，進而獲得更多的實時數據信息，對智能配電系統進行更加安全的保護。

4.3 執行保護系統

執行系統處于整體系統的最末端，需要在數據分析結束后識別系統指令，并以最快的速度將指令傳達到需要的系統中，使得系統可以以最快的速度完成指令，進行必要的故障處理，節省故障解決時間，降低故障發生概率。

在進行執行指令操作時，對于繼電器、限流設備需要進行重新設計，將各個位置重新定值，維持系統的統一[6]。如需要也可對整體網絡進行重構，在重構結束后可通過新網絡進行重啟。例如：電力系統中的發動機系統出現故障，感應器可將故障信息傳輸出去，分析系統對數據進行分析，而后專家系統調取實時數據庫對數據進行分析，并通過設置方式經過執行系統對故障進行分析，找出問題的處理方法。在電力系統中，各個位置都具備傳感器，特別是關鍵位置，一旦出現問題可及時將問題傳輸到數據處理中心，結合不同位置的感應對故障進行分析，之后輸入到實時數據庫匯總，將信息匯總后進行掃描，故障分析完成后，經過專家保護系統獲得指令信息，最后進行執行。

5 直流區域配電船舶綜合系統發展前景

通過對直流區域配電的分析可實現電能的轉化，在船舶使用中，用戶可采用無轉換轉向器和交流感應器的交流發動機實現區域配電的優勢，這樣可徹底擺脫發電機和電動機之間的轉速耦合，將區域電流分布進行更加科學化的劃分，整體提升電流的管理質量，但因系統較多且存在一些問題，因此需要對電力系統進行改進。

第一，通過固定電子器件取代傳統的電磁式開關，使發動機功率不再受到開關的限制，使用單臺發動機就可以實現整個船舶的電力需要，減少功率的消耗，將能量進行更加充分的使用，減少發動機過多造成的能量冗余，將單臺發電機的能量進行提升的同時，提升整體的管理質量，進而保障配電系統的整體質量。

第二，可以使用精確轉矩的方式，通過降低泵的方式經振動噪音進行控制，使整體布線更加靈活多樣，這樣可以確保船體整體線路在優化方面具有較大的優勢，既可實現船體線路的優化設計，保證船體在管理中更加協調，具有更強的優化設計條件，同時又提高了船舶的隱水性，降低電力系統在設計中對船體本身的傷害。

6 結語

就目前的綜合電力系統而言，直流區域配電系統不僅利于總體性優化，將船舶進行更加科學的設計，使其整體設計系統更加規范，而且適合模塊化建造，提升船舶線路的設計能力，保證船舶具有很強生命力的同時，具有很強的技術性，可見此項技術是船舶電力系統中一種較好的技術選擇。

[1] 羅仕超.基于直流區域配電的船舶綜合電力系統分析及智能保護方式研究[J].中國水運(下半月)，2015，15(11):181-182.

[2] 張元瑋，王良秀，王碩豐，等.海洋工程船舶綜合電力推進系統關鍵技術分析[J].船舶工程，2014，36(03):75-80.

[3] 陳斌.船舶綜合電力系統的直流區域配電系統分析[J].科技創新與應用，2014，26(11):7.

[4] 畢大強，張芳，曾祥君，等.船舶直流區域配電網的故障恢復研究[J].電力系統保護與控制，2015，43(19):60-65.

[5] 王瑞田，肖飛，付立軍，等.直流區域配電低壓交流網絡協調保護試驗[J].電網技術，2014，38(05):1264-1270.

[6] 胡健，楊宣訪，陳帆，等.基于直流區域配電的船舶電網潮流計算[J].電力系統保護與控制，2014，42(18):20-24.

ResearchonshipintegratedpowersystembasedonDCregionaldistributionandintelligentprotection

QU Yue-yang

(Suihua University, Suihua 152061, China)

The formation of the integrated power system of the ship in the DC area has certain advantages in the overall management of the power grid. Therefore, it is necessary to pay attention to the establishment and development of the integrated power system of the ship in the DC area. This paper mainly analyzes the integrated power system and intelligent protection mode of the ship in the DC area, with a view to comprehensively improving the development of the ship’s comprehensive electric power.

DC area distribution; Ship integrated power system; Intelligent protection

U665.1

B

1674-8646(2017)18-0028-02

2017-07-19

曲曰陽(1988-)，男，工程碩士，助教。