60000吨油轮电力系统建模及仿真
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摘要
国际海事组织IMO在《海员培训、发证和值班标准公约》中明确规定轮机员必须经过仿真模拟器的培训，随着STCW78／95公约的实施，市场对船舶电站模拟器需求量将很大。
本文首先分析船舶电力系统的一些特点，然后提出要对其进行仿真应准备的工作，最后针对60000吨油轮的电力系统进行仿真。
船舶电站是一个独立的电力系统，电站仿真系统由计算机和各种物理设备、仪表构成。根据发电机组的电气系统及电力生产过程建立其数学模型，并在计算机上运算实现电站计算机仿真，为了实现对船舶电站系统的仿真，在仿真过程中，首要任务就是建立描述电站仿真系统的数学模型。仿真电站设备可分为两大部分：一是发电机组，即柴油机、发电机及其附属设备；二是监视、保护、报警、操作和控制发电机运行的设备。因此，发电机组数学模型也分为两大类：一类是动态数学模型，用来模拟柴油机、发电机、附属设备和系统动态状态的数学模型，此部分在发电机模型分析中描述；另一类是逻辑和控制的数学模型，用来模拟船舶电站保护、报警、操作和控制的数学模型，此部分在程序流图中描述。
短路电流分析在本文中也作了详细描述，并进行了仿真，只在实船中很难获得。
仿真结果表明，仿真数据和实船数据基本相同，说明建立的模型是正确的。
the IMO (International Maritime Organization) has made it a rule clearly in <> that seamen must be trained by simulator. With the Carrying out of the STCW 78/95 Treaty and the development of seamen's recharging training, there will be a big market for the ship power simulator.
In the thesis, characteristic of ship electric power system is analyzed firstly, prophase project is brought forward, and power station of 60000T tanker is simulated lastly.
Ship power station is an independent power system. The power station simulation system consists of microcomputers, various kinds of physics equipment and instruments. A mathematical model is set up based on the electrical system of the generator sets and the power production process. Power station computer simulation is realized through operation on digital computers. The most important task is to set up a mathematical model that describes the power station simulation system when we develop a simulator. Power station simulation system has two main parts: part one is the generator sets梩he diesel engine, the generator and accessories. Part two includes monitoring, protection, alarm, operation devices as well as devices that regulate the operation of the generator. Therefore, the mathematical model for the generator sets also has two parts: one is a dynamic mathematical model used to simulate diesel engines, generators, accessories and a mathematical model for system dynamic state, that is described in the part of generator model analyzing; the other is a logic and monitoring mathematical model used to simulate ship power station protection, alarm operation and monitoring, that is described in the part of program chart.
Short current is described and simulated in thesis, the data of short current are difficult to gain in a ship.
The result of the simulation has it clear that the data of imitating are the same as the ship ' s and that the model are correct.
本文首先分析船舶电力系统的一些特点，然后提出要对其进行仿真应准备的工作，最后针对60000吨油轮的电力系统进行仿真。
船舶电站是一个独立的电力系统，电站仿真系统由计算机和各种物理设备、仪表构成。根据发电机组的电气系统及电力生产过程建立其数学模型，并在计算机上运算实现电站计算机仿真，为了实现对船舶电站系统的仿真，在仿真过程中，首要任务就是建立描述电站仿真系统的数学模型。仿真电站设备可分为两大部分：一是发电机组，即柴油机、发电机及其附属设备；二是监视、保护、报警、操作和控制发电机运行的设备。因此，发电机组数学模型也分为两大类：一类是动态数学模型，用来模拟柴油机、发电机、附属设备和系统动态状态的数学模型，此部分在发电机模型分析中描述；另一类是逻辑和控制的数学模型，用来模拟船舶电站保护、报警、操作和控制的数学模型，此部分在程序流图中描述。
短路电流分析在本文中也作了详细描述，并进行了仿真，只在实船中很难获得。
仿真结果表明，仿真数据和实船数据基本相同，说明建立的模型是正确的。
the IMO (International Maritime Organization) has made it a rule clearly in <
In the thesis, characteristic of ship electric power system is analyzed firstly, prophase project is brought forward, and power station of 60000T tanker is simulated lastly.
Ship power station is an independent power system. The power station simulation system consists of microcomputers, various kinds of physics equipment and instruments. A mathematical model is set up based on the electrical system of the generator sets and the power production process. Power station computer simulation is realized through operation on digital computers. The most important task is to set up a mathematical model that describes the power station simulation system when we develop a simulator. Power station simulation system has two main parts: part one is the generator sets梩he diesel engine, the generator and accessories. Part two includes monitoring, protection, alarm, operation devices as well as devices that regulate the operation of the generator. Therefore, the mathematical model for the generator sets also has two parts: one is a dynamic mathematical model used to simulate diesel engines, generators, accessories and a mathematical model for system dynamic state, that is described in the part of generator model analyzing; the other is a logic and monitoring mathematical model used to simulate ship power station protection, alarm operation and monitoring, that is described in the part of program chart.
Short current is described and simulated in thesis, the data of short current are difficult to gain in a ship.
The result of the simulation has it clear that the data of imitating are the same as the ship ' s and that the model are correct.
引文
[1] 陆祥润，刘凤梧 主编 船舶电气实用指南 大连海事大学出版社 1993年3月
[2] 郑凤阁 编 轮机自动化 大连海事大学出版社 1990年1月
[3] 倪以信，陈寿孙，张宝霖 著 动态电力系统的理论和分析 清华大学出版社 1997年11月
[4] 余耀南 著 动态电力系统 水利电力出版社 1985年
[5] 高景德，张麟征 电机过渡过程的基本理论及分析方法，上、下册 北京科学出版社 1982年
[6] 余贻鑫，陈礼义 编著 电力系统的安全性和稳定性 北京科学出版社 1988年
[7] 关根泰次 著 电力系统暂态解析论 蒋建民等译 北京机械工业出版社 1989年
[8] 米勒 THE 主编 电力系统无功功率控制 胡国根译 北京水利电力出版社 1990年
[9] 浙江大学编 直流输电 北京水利电力出版社 1985年
[10] Dommel H W 电力系统电磁暂态计算理论 李永庄等译 北京水利电力出版社 1991年
[11] 郑凤阁编 轮机自动化 大连海事大学出版社 1990年
[12] 高洪波 船舶电站及电力系统的建模与仿真 武汉交通科技大学硕士学位论文 2000年
[13] 叶伟强 船舶电站仿真训练系统设计 大连海事大学 2002年
[14] 郭晨，史成军，吴恒，叶臻 船舶轮机仿真器引入虚拟现实技术的研究 中国航海学报 1999年No.2
[15] 郭晨等 计算机图形技术在船舶轮机模拟器中的应用 交通科技学报 2001年增刊
[16] 史成军等 虚拟现实技术在轮机模拟器中的应用 大连海事大学学报 2002年8月增刊
[17] 张惠泽 轮机仿真现状 世界海运学报 1999年No.2
[18] 李晖等 新型轮机模拟器物理盘台极其数据处理系统 航海技术 2002年5月
[19] 史成军等 开发ActiveX控件的方法与技巧 大连海事大学学报 1999年No.4
[20] 肖章权，高孝洪 现代轮机仿真训练器及其仿真技术发展 计算机仿真 1998年10月
[21] 老大中 等 电站仿真动态数学模型的动态因子方法 发电设备 1997年No.10
[22] 何敏 等 新一代的电站仿真技术 系统仿真学报 2001年1月
[23] 史际昌 双脉冲柴油发电机数字调速器的设计与仿真研究 大连海事大学学报 1996年2月
[24] 施伟峰 船舶电站仿真系统软件人机界面的开发 机电设备 2001年No.3
[25] 张洪润，蓝清华 编著 单片机应用技术教程 清华大学出版社 1997年11月
[26] 马忠梅，籍顺心，张凯，马岩 编著 单片机的C语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社 1999年1月
[27] 郑章，程刚，张勇 等编著 Visual C++ 6.0 数据库开发技术 机械工业出版社 1999年9月
[28] 范逸之 编著 Visual Basic 与 RS232 串行通讯控制 中国青年出版社 2000年8月
[29] 张宝社 等 Windows界面上的网络编程 中国科学技术大学出版社 1997年
[30] 丁海生 等微型计算机控制技术 清华大学出版社 1999年
[31] 龚沛曾等 Visual Basic 程序设计教程 高等教育出版社 1998年
[32] 李广军等 实用接口技术 电子科技大学出版社 1998年
[33] 丁勤 等 局域网组建与安装 机械工业出版社 2002年
[34] Heydt G. T. Computer analysis methods for power systems. Macmillan Pub. Co., 1986
[35] D. Zanobetti. Power Station Simulator Elsevier Science Publishers B. V., 1989
[36] Ribbans-Pavella, etc. Transient stability of power systems-theory and practice. N. Y: Wiley, 1993
[37] Fouad A A, Vittal V. Power system transient stability analysis
using the transient energy function method. Prentice-Hall, 1992
[38] Glavitsch H. Where developments in power system stability shoud be directed. Proc. ISPSS, Iowa, 1985
[39] 维尼柯夫 B A 动力系统中的数学方法和计算机 科学出版社 1980年
[40] McGills D, etc. Static compensators for reactive power control. Canada electrical association 1984
[41] 王梅义 等 大电网系统技术 北京水利电力出版社 1991年
[2] 郑凤阁 编 轮机自动化 大连海事大学出版社 1990年1月
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[22] 何敏 等 新一代的电站仿真技术 系统仿真学报 2001年1月
[23] 史际昌 双脉冲柴油发电机数字调速器的设计与仿真研究 大连海事大学学报 1996年2月
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[29] 张宝社 等 Windows界面上的网络编程 中国科学技术大学出版社 1997年
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[32] 李广军等 实用接口技术 电子科技大学出版社 1998年
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[35] D. Zanobetti. Power Station Simulator Elsevier Science Publishers B. V., 1989
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[41] 王梅义 等 大电网系统技术 北京水利电力出版社 1991年