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摘要：随着市场经济的不断发展，全球化贸易的不断深化，跨区域、跨国家的贸易交往逐渐增加。在这种形势下，船舶运输以其特有的大容量运载、低成本输送特点，成为跨国贸易的主要交通运输手段。为了保障海上运输的安全性，在船舶容量日益提升的当前，对其电力系统运行的稳定性进行分析，具有十分重要的意义。所以，文章简要的介绍了船舶电力系统建模分析的方法，并提出了增强稳定性的几点看法，为相关行业提供借鉴与思路。
关键词：船舶；电力系统；稳定性分析
前言
现代船舶为了适应巨大的货运需求，因此其载重量与船舶体积都逐渐提升。而大容量的船舶中，其用电设备设施以及用电量均较大，对船舶的电力系统容量提出了较高的要求。同时，船舶运行过程中，根据不同情况会接入不同的用电设备，这些设备接入时，会在瞬间产生大量的电流，影响电力系统的稳定工作状态。所以，只有通过对电力系统稳定性进行分析，才能够保障船舶运行的安全性，优化船舶配电。
1船舶电力系统概述
1.1探讨船舶电力系统稳定性的意义
各个国家进出口货物的运送途径，通常选择海上运送方式。这主要是因为海上运送具有费用低廉、运送量大的特点。而海上运输的媒介就是船舶，在船舶使用过程中，其电力系统的稳定性，直接影响到货物运送的安全与否。所以对船舶电力系统的稳定性进行分析与探讨，极为重要。
1.2电力系统的结构
为了实现船舶电力系统的供应与分配，通常需要由电网、配电装置以及负载共同构成整个系统。其中，电力的供给由电源装置负责。在船舶中，电源装置通常以电池组的形式配置，或者采用发电机进行发电供给，而发电主要采用柴油作为原料。然而，一些形体较大，耗电量较多的船舶，通常会集成两种电源共同进行电能供给。而电力分配以及电力控制，则由配电装置负责。首先，需要将用电设备按照用途的不同，采用不同的程序进行分类处理。然后根据不同类别予以不同级别的电能供应。从而优化供电分配。而电力系统中所有的用电设备，都会通过电缆相互连接，连接后的电缆网络就是电网，成为整个电力系统的供电媒介。为了确保系统供电的安全，所以需要在变压器等设备中间，设置负载结构。
1.3电力系统的运行
在海上运行时，船舶电力系统无法与外界电力线路相连接，因此可以将船舶电力系统看做一个独立的电网结构。通常情况下，船舶的电站只有一个。这与船舶的发电机制有关，在海上航行时，船舶的动能会转化成电能，其中一大部分进入电力系统作为能源供应，另一部分则储存在电池组当中，作为备用电能。然而船舶的电力系统无法承担较大的电能，一旦一些功率较大的负载被启动后，船舶的电网将会受到启动大功率负载时所产生的电流冲击，从而影响系统供电的稳定性，造成安全隐患。因此，在船舶运行过程中，需要严格控制电网中电流的冲击，对输送频率以及发电机电压应予以调节。从而使得船舶用电安全性、可靠性得到提高。
2船舶电网的分析方法
2.1电力系统稳定性分析
目前，随着国际间贸易规模的不断扩大，货物运送量也显著上涨。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了应对这种情势，所以船舶的载重量，以及船舶建设规模也不断扩大。与此同时，船舶电力系统的负载也随之提升，而船舶电网的容量，也需要扩充。所以在电力系统构建过程中，需要对其稳定性进行科学、准确的分析，从而保证所构建出的电力系统能够安全可靠的运行。
另外，不仅仅需要对船舶电力系统稳定性进行分析，同时还应该分析船舶电力系统的静态与动态特征。故而，分析船舶电网的运行特征，首先需要研究传统算法，然后才能对其特征进行探索。
2.2船舶电网分析算法的特征
不同于其他电网形式，船舶电网的配电方式主要采用辐射式。在电路源点到某一特定的母线之间，通常其通路只能存在一条。普通电网配电中，电路系统的电阻参数通常小于电抗参数，而船舶电路网则不然，其电力电阻的参数值应大于电抗值。因此，超波电网中R/X值较高，所以仅采用传统解耦方法，难以得到准确的结果，所以在对船舶的电力系统稳定性进行分析时，需要格外的注重收敛性，从而避免结果不正确现象。
当前，主要采用树图方式，对船舶电网进行分析。其具体的布置方式，通常采用二叉树形式。其分层主要依据电路中的支路以及电器节点进行。而分层后，对各层依据相应的电气节点顺序进行编号。
3电力系统稳定性模型分析
3.1电力系统类别
对船舶电力系统进行分析时，需要依据受到小型干扰后，电力系统的运行状态进行分类。如果干扰后电力系统能够在瞬间恢复到正常的工作状态，则为静态稳定性，代表电力系统长期使用过程中的自我控制能力。而在干扰后，电力系统暂时以新的运行状态运行，这种运行状态无法持续太长时间，并且与原本的运行状态有所不同，这种情况下，则为电力系统的动态稳定性。
3.2影响电力系统稳定性的因素
影响电力系统运行状态的主要因素，就是系统中负载的变化。在船舶运行过程中，经常会遇到舵机接入、锚机接入等情况，这些负载设备平常不在电力系统中，而一旦使用而接入电网，则会使电流承载力在瞬间激增，对电网的正常运行造成严重冲击，使电网的运行负担在一瞬间提升，从而破坏电网的稳定运行。除此之外，船舶电力系统中，由于故障以及误操作等原因产生的短路，也会影响电力系统的稳定性，并且这种情况下，对电力系统稳定性的影响效果远远大于负载设备的突然接入，其短路电流的破坏力极强，对电力系统的安全性造成严重影响。
3.3模型的建立
对电力系统进行建模分析时，首先需要考虑系统中的核心元件。电力系统中最为重要的元件，莫过于电网、负载以及发电机和励磁系统。因此，建模的过程需要始终围绕发电机进行，以此为依据，对船舶电力系统稳定性进行分析。
I1=Io?cos（wst+r0）=Io?cosr
I2=Io?cos（r-2π/3）
I3=Io?cos（r-2π/3）
上述公式，为同步发电机的建模方式。另外，在对船舶电力系统稳定性进行分析的过程中，还需要分析励磁系统。将励磁装置输出电压设置为Ur，将d轴端电压设置为Ud，将q轴端电压设置为Uq，将移项电抗设置为x。则其建模公式为：
Ur?=（Ud-K?Iq?X）?+（Uq+K?Id?X）?
根据相关研究表明，对电力系统稳定性进行分析，能够有效的提高船舶运行的安全性。为了确保电力系统在运行过程中，不会因突然接入的负载而产生强烈的波动，因此需要对电力系统运行进行控制。首先，需要根据负载设备的重要性程度进行分级，对一些必要的设备予以接入电路，对一些可以缓接或者不接的设备，则尽量错开接入电路的时间，从而降低电路系统的负担，防止同一时间内，大量的负载设备进入电路产生强烈的电流波动，影响电力系统的稳定运行。其次，如果电力系统因为故障或者误操作等原因，产生短路时，则空调与通过强制励磁的方式，来将发电机电势能充分释放，从而确保故障发生的时间内，电力系统能以相对稳定的状态持续运行，避免安全事故的发生。
4结语
本文通过对船舶电力系统的构成结构以及运行方式进行简要的分析，同时还分析了船舶电网层级划分与传统算法。列举了影响船舶电力系统稳定性的相关因素，按照受到影响后电路系统的运行状态，将电路系统稳定性分为静态与动态两种，对这两种状态分别进行有针对性的分析。并根据这些影响因素，采用数学模型的方式，对船舶电力系统稳定性进行论述，在文章最后，笔者提出了几点提升电力系统稳定性的观点与看法，希望能为相关行业从业人员提供思路与借鉴。
参考文献：
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[3]纪留利．电力系统稳定性分析[J]．科技广场，2011（09）
[4]王浩亮．船舶电力系统稳定性研究[D]．大连：大连海事大学，2010：1－80
论文作者:刘淦华
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年8月下
论文发表时间:2016/8/30
标签：电力系统论文; 船舶论文; 稳定性论文; 电网论文; 负载论文; 进行分析论文; 电路论文; 《建筑建材装饰》2015年8月下论文;