基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保护方式研究

曲曰阳

(绥化学院，黑龙江 绥化 152061)

基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保护方式研究

曲曰阳

(绥化学院，黑龙江 绥化 152061)

直流区域配电的船舶综合电力系统的形成，在电网整体管理中具有一定的优势，因此需要重视直流区域配电的船舶综合电力系统的建立和发展。本文主要对直流区域配电的船舶综合电力系统及智能保护方式进行分析，以期全面提升船舶综合电力的发展。

直流区域配电；船舶综合电力系统；智能保护

1 直流区域配电概述

我国大型船舶自建设以来主要采用两个电站同时供电的方式，此种供电模式称为干馈式混合供电系统，该系统在一定程度上对船舶供电方式的转变起到促进作用，形成直流网状电流的1个闭合电流回路，将整个电路的电流整合为1 000 V的直流电流，并将其分布于船舶两侧，通过船舶的左右母线进行分流，并将其与内部大电机组相互连接，这样可以实现对电流系统的科学化配置，进一步提升电流的使用效率，使电流的运行更加流畅。

2 直流区域配电系统应用中的优势

现阶段，我国大部分船舶采用电缆配电形式，这样可以对船舶进行整体集中式设计，实现集中配电的需要，但这种方式会出现较多的穿孔，对船舶的密封性不利。同时需要较多的重复一种工作，在对工作造成不利影响的同时，也对船舶的抗压性不利，采用直流区域配电系统可显著改善上述情况，在操作方面更加便捷，只需传送电力系统的母线自船体的耐压隔壁当中穿过即可，这样可节省较大空间，保证船舶设计质量。

对于不同的泵体和排风机而言，直流区域配电系统可以结合实际情况自动控制速率，保证船舶处于高效率的工作状态，但在较大型的船舶启动过程中，直流电可能会受到一定的影响，此情况下需要保证母线长时间处于稳定状态下，以实现电力之间的交换，使得电力系统在运行过程中更加高效。直流配电系统发电频率较高，可在船舶运行中提供最大的功率，同时在电力运行中实现最大尺寸的最优状态，使得整体的运行效率获得最优化管理，从节省能源的角度分析，此种方式下能源的消耗最低且最为有效，能源可得到最大限度的发挥，确保电力系统的整体运行质量。

3 传统保护方法存在的缺陷

船舶受到自身长度和宽度的限制，造成电缆的整体长度不足，使得线路的阻力较小，无法实现电流使用过程中功率的增加[1]。同时，综合电力系统的容量不断增加，造成电网在运行中的结构越来越复杂，电网之间的分层也更多，这样的分层模式导致船舶中电力系统的运行和使用存在较多问题，整定值在运用中也存在一些问题，虽然在电力系统发生故障时可以维持继电保护的工作，但是此方法却无法达到理想的保护效果，对于保护性能无法确定，造成拒动[2]。而且，传统的电缆系统其自身的保护性存在一些缺陷，导致综合应用方面的可靠性和安全性受到非常严重的影响，造成船舶在使用中电路系统的安全性不足。

4 直流区域配电的船舶综合电力系统智能保护方式

4.1 智能保护系统

为了更加有效地实现对电力系统的保护，需要制定必要的智能保护系统，并且通过专业的平台设计智能保护系统。保护系统由3个主要系统组成，即：执行系统、专家系统以及数据分析系统[3]。该系统可以实现数据分析、数据处理的功能，并且可将数据信息及时反馈给数据库，而后将数据录入到专业的系统中，对跳闸信号、合闸信号等进行分析整理，进而对系统进行全面分析，并对整个电力系统进行监控和分析，及时进行信息反馈，实现对电路系统的整体监控[4]。智能电力系统的设计可以最大限度地提升电力系统的管理质量及安全性。

4.2 数据库保护系统

数据库系统主要用于进行船舶电力系统的检测[5]，该系统通过传感器的方式对电力系统感应数据进行分析，适用于测量和存储方面，这样可以对整体系统进行监控。电网在管理中可在各个节点设置必要的数据传感器，并且通过传感器对信息进行处理及降噪，之后将其中的数据提取出来，进行数据分析和整合，进而获得更多的实时数据信息，对智能配电系统进行更加安全的保护。

4.3 执行保护系统

执行系统处于整体系统的最末端，需要在数据分析结束后识别系统指令，并以最快的速度将指令传达到需要的系统中，使得系统可以以最快的速度完成指令，进行必要的故障处理，节省故障解决时间，降低故障发生概率。

在进行执行指令操作时，对于继电器、限流设备需要进行重新设计，将各个位置重新定值，维持系统的统一[6]。如需要也可对整体网络进行重构，在重构结束后可通过新网络进行重启。例如：电力系统中的发动机系统出现故障，感应器可将故障信息传输出去，分析系统对数据进行分析，而后专家系统调取实时数据库对数据进行分析，并通过设置方式经过执行系统对故障进行分析，找出问题的处理方法。在电力系统中，各个位置都具备传感器，特别是关键位置，一旦出现问题可及时将问题传输到数据处理中心，结合不同位置的感应对故障进行分析，之后输入到实时数据库汇总，将信息汇总后进行扫描，故障分析完成后，经过专家保护系统获得指令信息，最后进行执行。

5 直流区域配电船舶综合系统发展前景

通过对直流区域配电的分析可实现电能的转化，在船舶使用中，用户可采用无转换转向器和交流感应器的交流发动机实现区域配电的优势，这样可彻底摆脱发电机和电动机之间的转速耦合，将区域电流分布进行更加科学化的划分，整体提升电流的管理质量，但因系统较多且存在一些问题，因此需要对电力系统进行改进。

第一，通过固定电子器件取代传统的电磁式开关，使发动机功率不再受到开关的限制，使用单台发动机就可以实现整个船舶的电力需要，减少功率的消耗，将能量进行更加充分的使用，减少发动机过多造成的能量冗余，将单台发电机的能量进行提升的同时，提升整体的管理质量，进而保障配电系统的整体质量。

第二，可以使用精确转矩的方式，通过降低泵的方式经振动噪音进行控制，使整体布线更加灵活多样，这样可以确保船体整体线路在优化方面具有较大的优势，既可实现船体线路的优化设计，保证船体在管理中更加协调，具有更强的优化设计条件，同时又提高了船舶的隐水性，降低电力系统在设计中对船体本身的伤害。

6 结语

就目前的综合电力系统而言，直流区域配电系统不仅利于总体性优化，将船舶进行更加科学的设计，使其整体设计系统更加规范，而且适合模块化建造，提升船舶线路的设计能力，保证船舶具有很强生命力的同时，具有很强的技术性，可见此项技术是船舶电力系统中一种较好的技术选择。

[1] 罗仕超.基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保护方式研究[J].中国水运(下半月)，2015，15(11):181-182.

[2] 张元玮，王良秀，王硕丰，等.海洋工程船舶综合电力推进系统关键技术分析[J].船舶工程，2014，36(03):75-80.

[3] 陈斌.船舶综合电力系统的直流区域配电系统分析[J].科技创新与应用，2014，26(11):7.

[4] 毕大强，张芳，曾祥君，等.船舶直流区域配电网的故障恢复研究[J].电力系统保护与控制，2015，43(19):60-65.

[5] 王瑞田，肖飞，付立军，等.直流区域配电低压交流网络协调保护试验[J].电网技术，2014，38(05):1264-1270.

[6] 胡健，杨宣访，陈帆，等.基于直流区域配电的船舶电网潮流计算[J].电力系统保护与控制，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

曲曰阳(1988-)，男，工程硕士，助教。