船舶电力系统负荷扰动故障机理研究

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1、2015年9月25日第32卷第5期TelecomPowerTechnologySep.25,2015,Vol.32No.5文章编号:1009-3664(2015)05-0058-04研制开发船舶电力系统负荷扰动故障机理研究王胜,施伟锋,张威,李晓宇(上海海事大学电气自动化系,上海201306)摘要:文章对船舶电力系统的短路故障和大负荷扰动故障机理进行了研究,并在MATLABSimPowerSystems环境下,搭建了船舶电力系统仿真模型,进行了三相短路故障和突加动态负荷的仿真分析。仿真结果表明,所采用的故障机理研

2、究方法能够分析船舶电力系统中发生的短路故障和大负荷扰动故障。关键词:船舶电力系统;短路故障;负荷扰动;计算仿真中图分类号:TN710文献标识码:AMechanismStudyforShipboardPowerSystemLoadDisturbanceWANGSheng,SHIWe-ifeng,ZHANGWei,LIXiao-yu(ElectricalAutomationDepartmentofShangaiMaritimeUniversity,Shanghai201306,China)Abstract:Basedo

3、nthestudiesofshortcircuitfaultandmaximumloaddisturbancesfailuremechanismofshippowersystem,usingMATLABtoolboxtobuildaSimpowerSystemsmodel.Inthispowersystem,usingSimulinktoolboxtomakesimulationanalysisofthree-phaseshortcircuitfaultandsuddenlyappliedloads.Results

4、ofsimulationshowsthismethodcananalyzethemechanismofshortcircuitfaultanddynamicloadsdisturbancehappenedinshippowersystem.Keywords:shippowersystem;short-circuitfault;loaddisturbance;calculationsimulation台柴油发电机、两台异步电动机及常规负载构成,相应0引言的船舶电力系统结构图如图1所示。船舶电力系统是一个高阶非线性、多

5、变量、强耦合的复杂系统。随着现代造船技术的不断发展,对于船舶电力系统的供电性能要求也愈来愈高。要求船舶电力系统不仅在正常情况下对各种船用设备持续供电,而且在故障状况下也要保障船舶的生存能力。船舶电力系统可能发生的故障包括:短路、断相以及各种复杂故障,而三相短路故障是船舶电力系统中[1]危害最为严重的故障。由于异步电动机在电力推进船舶电力系统中,约占供电负荷的60%~70%。异步图1船舶电力系统结构图电动机起动产生较大的冲击电流,一般为电动机额定电流的4~7倍,某些电动机甚至可达8~12倍,对供1.1短路故障分析电网

6、络冲击很大,在突加大负载时,由于漏抗和电枢由于船舶电力系统主要由发电机和电动机构成,反应使发电机端电压急剧下降,引起较大电网瞬态电在船舶电力系统的某一点发生短路时,电力系统中只压降[2]。有发电机和电动机向短路点馈送短路电流。但在计算短路电流时,要考虑发电机、电动机及与其串联的电缆针对船舶电力系统的三相短路故障及异步电动机[3]和变压器的阻抗对短路电流值和衰减时间的影响。等大负荷扰动对船舶电力系统的影响,本文在介绍所本文研究中采用等效发电机计算法对主配电板A点研究的船舶电力系统结构的基础上,分析了船舶电力发生三相短

7、路故障电流进行分析。短路故障电流计系统三相短路故障和大负荷扰动故障机理,并进行了算,主要包括发电机、电动机及电缆的阻抗计算与故障故障仿真分析。点发电机和电动机馈送电流分析。1短路故障和负荷扰动计算1.1.1发电机、电动机及电缆的阻抗计算(1)发电机阻抗和电阻本文研究船舶电力系统采用树形配电结构,由三发电机直轴次暂态电抗X″、暂态电抗X′及电枢dd电阻Ra的计算,分别采用式(1)~(3)所示公式。收稿日期:2015-04-292作者简介:王胜(1989-),男,硕士研究生,研究方向:船舶电X″″Ur=x″Ur(1)d

8、=xdd力系统。3IrGSrG·58·王胜,等:船舶电力系统负荷TelecomPowerTechnology2015年9月25日第32卷第5期扰动故障机理研究Sep.25,2015,Vol.32No.52[(R)2′)2]X′X′′Ur=x′Ur(2)T′a+Re+(Xd+XedTdd=xdde=3ISrG(R)2′)(X)X′rGa+Re+(Xd+Xed+