[發(fā)明專利]自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110011568.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112865303A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪遠(yuǎn)遠(yuǎn);施偉鋒;畢宗;宋鐵維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J13/00
• 分類號(hào): H02J13/00;H02H3/06
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;曹媛

1.一種自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，采用上位機(jī)結(jié)合直接數(shù)字控制系統(tǒng)的策略對(duì)船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督控制，包括：

智能自愈組織單元作為監(jiān)督控制系統(tǒng)中的上位機(jī)，根據(jù)船舶運(yùn)行信息參數(shù)和故障信息參數(shù)，按照描述船舶運(yùn)行過(guò)程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)計(jì)算，并通過(guò)智能自愈任務(wù)分配單元進(jìn)行任務(wù)分配；

智能自愈任務(wù)分配單元作為監(jiān)督控制系統(tǒng)中的直接數(shù)字控制系統(tǒng)，對(duì)于上位機(jī)的指令進(jìn)行選擇性分配給用于實(shí)施智能監(jiān)督控制算法的單元，控制自我感知單元、自我診斷單元、自我決策單元和自我恢復(fù)單元的閉環(huán)運(yùn)行過(guò)程；

自我感知單元對(duì)船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)評(píng)估，對(duì)船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)中控制對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，并把獲取的船舶運(yùn)行電氣參數(shù)反饋到智能自愈任務(wù)分配單元以便對(duì)自我診斷單元作出任務(wù)工作指令；

自我診斷單元運(yùn)用上位機(jī)的監(jiān)督控制識(shí)別進(jìn)行故障診斷，根據(jù)自我感知單元輸入的電氣運(yùn)行參數(shù)對(duì)船舶電網(wǎng)進(jìn)行脆弱點(diǎn)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)船舶有可能發(fā)生故障的被控區(qū)域后，按照智能自愈任務(wù)分配單元的指令對(duì)該區(qū)域進(jìn)行故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，劃分出該區(qū)域下一步可能的運(yùn)行狀態(tài)，并提取該區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)特征，反饋到智能自愈任務(wù)分配單元以便對(duì)自我決策單元作出任務(wù)工作指令；

自我決策單元根據(jù)自我診斷單元傳送的船舶運(yùn)行狀態(tài)選擇處理模式，若船舶運(yùn)行狀態(tài)為故障已經(jīng)發(fā)生的狀態(tài)，則尋找船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)的最優(yōu)自愈方案，反饋到智能自愈任務(wù)分配單元以便對(duì)自我恢復(fù)單元作出任務(wù)工作指令；

自我恢復(fù)單元根據(jù)自我決策單元的最優(yōu)自愈方案中故障處理信息，對(duì)故障進(jìn)行恢復(fù)，優(yōu)先保證恢復(fù)重要推進(jìn)負(fù)荷的供電。

2.如權(quán)利要求1所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，若船舶運(yùn)行狀態(tài)為正常的狀態(tài)，所述自我決策單元對(duì)船舶電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)有選擇性、有目的地進(jìn)行優(yōu)化控制，改善船舶電網(wǎng)運(yùn)行性能。

3.如權(quán)利要求1所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，若船舶運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)不良時(shí)，所述自我決策單元進(jìn)入警戒狀態(tài)，做到以預(yù)防控制為主的故障發(fā)現(xiàn)、診斷與消除，對(duì)可能的故障進(jìn)行預(yù)警以避免事故發(fā)生，提高船舶電網(wǎng)穩(wěn)定裕度和抵御擾動(dòng)的能力，變被動(dòng)的事后處理為主動(dòng)抑制事故發(fā)生。

4.如權(quán)利要求1所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，所述自我恢復(fù)單元確定對(duì)故障下一步采用系統(tǒng)重構(gòu)、降級(jí)運(yùn)行、故障補(bǔ)償、故障切換方式中的一種或多種，優(yōu)先保證恢復(fù)重要推進(jìn)負(fù)荷的供電，在避免發(fā)生船舶失去動(dòng)力的嚴(yán)重事故的情況下，迅速按照指令安排各種操作及其執(zhí)行順序，包括重新設(shè)置各種保護(hù)器件的整定值，開(kāi)關(guān)的跳閘、合閘，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，以及重構(gòu)后啟動(dòng)針對(duì)新網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，通過(guò)自愈修復(fù)功能從故障中恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

5.如權(quán)利要求1所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，所述船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)中的控制對(duì)象包括發(fā)電單元、電力推進(jìn)單元及其他負(fù)荷單元。

6.如權(quán)利要求5所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，所述船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)按負(fù)荷的用電量大小和對(duì)船舶的重要程度進(jìn)行統(tǒng)一分配劃分，將全船劃分為多個(gè)供電區(qū)域。

7.如權(quán)利要求6所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，在區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，重要負(fù)載與區(qū)域配電板以直連的方式進(jìn)行連接，而一般負(fù)載則由各區(qū)域內(nèi)的分電箱進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的分級(jí)處理。

8.如權(quán)利要求1所述的自我感知與診斷的船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)智能自愈方法，其特征在于，自我決策單元采用模擬退火多種群遺傳算法生成船舶區(qū)域配電電力系統(tǒng)的最優(yōu)自愈方案，具體步驟如下：

(1)基因編碼，對(duì)大群體的船舶失電區(qū)域可能恢復(fù)供電的路徑進(jìn)行二進(jìn)制編碼形成基因染色體；

(2)種群初始化，隨機(jī)生成N個(gè)初始個(gè)體；

(3)系統(tǒng)計(jì)算，將個(gè)體的基因取值映射成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算個(gè)體的適應(yīng)值；

(4)依據(jù)適應(yīng)度函數(shù)優(yōu)先保證重要負(fù)荷供電進(jìn)行個(gè)體選擇與淘汰；

(5)選擇優(yōu)良個(gè)體進(jìn)行交叉反之，產(chǎn)生新群體；

(6)終止條件判斷，若進(jìn)化代數(shù)已達(dá)到最大設(shè)定值，則輸出最優(yōu)個(gè)體，終止計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)入下面的步驟開(kāi)始迭代；

(7)群體調(diào)整，若最佳適應(yīng)值在進(jìn)化一定代數(shù)中保持不變，只保留最佳個(gè)體，其他個(gè)體隨機(jī)生成；

(8)退火選擇，將最優(yōu)個(gè)體在下一代中以概率p生成此類最優(yōu)個(gè)體；

(9)對(duì)個(gè)體進(jìn)行交叉、變異操作。