[發明專利]自我感知與診斷的船舶區域配電電力系統智能自愈方法

在審

• 申請號: 202110011568.3
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112865303A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 洪遠遠;施偉鋒;畢宗;宋鐵維
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02H3/06
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;曹媛

本發明公開一種自我感知與診斷的船舶區域配電電力系統智能自愈方法，研究船舶區域配電電力系統故障智能自愈的主動控制與故障防御，提出分級分區協調的自愈控制技術，針對不同功能區域，在船舶不同區域、不同級別實施相應的協調自愈，并采用計算機控制中的監督控制策略，智能自愈組織作為上位機對船舶運行中各種運行參數進行實時采樣，按照描述船舶運行過程的數學模型進行復雜的數據處理，找出船舶運行過程的故障最優自愈方案，輸入給自愈任務分配單元進行任務分配控制，提高各區域對于故障的控制能力，以實現船舶電力系統的自我感知、自我診斷、自我決策和自我恢復，達到船舶區域配電電力系統安全、穩定、優質和高效運行的目的。

技術領域

本發明涉及船舶區域配電電力系統技術領域，特別涉及一種自我感知與診斷的船舶區域配電電力系統智能自愈方法。

背景技術

船舶在海洋中航行環境惡劣，船舶區域配電電力系統在工作中可能出現各種故障，常見的船舶綜合電力系統故障類型有大負荷擾動、短路、斷路等。船舶電力系統在故障或遭受武器攻擊時需要快速重構系統，為最大限度恢復重要負載的供電提供決策方案，以保證供電的可靠性和生命力。區別于陸地電力系統，艦船電力系統的恢復尤其強調實時性及全局最優性。而隨著電力推進方式和高能武器的出現，船舶電力系統容量以幾何曲線上升，網絡拓撲結構越來越復雜，一些簡單的故障恢復算法不再適用。為了減少因供電擾動造成的船上人員危險和財產損失情況發生，必須時刻保證船舶的安全穩定運行，這就要求船舶區域配電電力系統能夠準確地判斷出船舶是否出現故障并及時切斷故障，因此船舶區域配電電力系統的故障感知診斷自愈很重要。

智能化控制方法最早出現的是模糊數學、人工神經網絡和專家系統方法；從船舶電力系統自動控制角度來看，目前國內外研究實際上對發電機組的控制方法還是以傳統的PID控制為主，研究的熱點有智能控制、魯棒控制、最優控制、非線性控制等方法。從技術的發展方向來看，智能控制及其與各種控制方法相結合的方法將是船舶電力系統的發展方向。其中，遺傳算法具有很強的并行計算和全局搜索能力，適于求解各種復雜的問題，遺傳算法因其獨特的優點，在非線性尋優問題中占有重要地位，已在很多領域得到應用。

在傳統控制系統設計中應用最廣的控制方法是PID控制，但PID控制對船舶電力系統這個復雜的非線性系統來說尋優效果不佳，僅僅運用經典的PID控制很難將船舶電力系統的運行質量提高到一個新的運行水平。智能控制方法中，作為一種普遍適用的、隨機大范圍搜索策略，現有遺傳算法本身還存在著一些缺陷，只是根據適應度對個體進行選擇，各個個體之間的選擇沒有聯系，因而沒有形成一定的概率分布，算法搜索范圍大，導致收斂速度慢，不能絕對保證不陷于局部極值，常常出現過早收斂，以及沒有判定當前解是否達到最優解的合理準則，進化過程中不能很好地利用系統信息等，因此遺傳算法不能保證以最大概率收斂到全局最優解。另外專家系統的方法恢復故障區域的供電，其處理恢復控制時需要建立龐大的專家知識庫，且對于復雜系統，知識的全部獲取也非常困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種自我感知與診斷的船舶區域配電電力系統智能自愈方法，以提高船舶區域配電電力系統對故障的免疫力與可靠性，應對天氣惡劣時船舶搖擺劇烈和推進螺旋槳的水動力負荷變化大的情況，幫助船舶主動力的電力系統承受巨大的不確定性負荷的沖擊，實現對船舶的高可靠性優質電能的供應，解決遺傳算法陷入局部最優的搜索問題，尋找故障后船舶最優自愈控制方案，實現船舶自我感知、診斷、決策、恢復的智能自愈，達到船舶區域配電電力系統安全、穩定、優質和高效運行的目的，保證船舶主推進動力的安全可靠運行。

為達到上述目的，本發明提供一種自我感知與診斷的船舶區域配電電力系統智能自愈方法，采用上位機結合直接數字控制系統的策略對船舶區域配電電力系統進行監督控制，包括：

智能自愈組織單元作為監督控制系統中的上位機，根據船舶運行信息參數和故障信息參數，按照描述船舶運行過程的數學模型進行復雜數據計算，并通過智能自愈任務分配單元進行任務分配；