关键词：
船舶微电网
数学模型
故障重构
优化算法
QT
摘要：
电网故障重构技术作为船舶电网自动化管理系统的一部分,是保证船舶微电网可靠和稳定运行的重要组成。船舶微电网发生故障时,该技术可在不增加额外成本的情况下通过改变电网拓扑结构实现负载可靠供电。根据船舶微电网的开关特性和拓扑结构特点,相应的电网故障重构技术可视为一类离散化、多维度的求优过程,通过比较不同重构方案得到最佳解。本文以环形和网状船舶微电网为研究对象,建立相应故障重构数学模型并设计改进的优化重构方法,在此基础上进一步开发可视化模拟系统。本文的具体研究内容如下:(1)针对船舶微电网故障重构问题,首先介绍船舶微电网的结构类型,然后根据作业环境分析故障重构目标,综合考虑负载的网络供电约束、节点容量限制、电源容量限制为约束条件,构建涵盖最大供电负荷、最小开关次数和电源效率均衡的主要目标函数。最后进一步得到船舶微电网故障重构数学模型。(2)针对环形船舶微电网故障重构问题,以船舶环形微电网系统为研究对象,设计一种基于可调节空间算子离散状态转移算法的优化方法。首先将离散状态转移算法的四种空间算子统一运行,使候选解的空间分布更加广泛。然后依据二进制粒子群算法引入激活函数,同时提出一种可调节空间算子作为其变量共同完成优化,激活函数和可调节空间算子提高了全局最优解的质量,缩短了运行时间。实验结果表明,相较于现有方法本文所提方法能够更快速地、更有效地解决环形船舶微电网故障重构问题。(3)针对网状船舶微电网故障重构问题,以船舶直流区域电网为研究对象,设计一种基于逻辑结构和改进强化学习的两阶段优化方法。第一阶段,依据电路原理构建负载连通矩阵,完成对负载供电路径拓扑分析,实现电网小型故障重构。第二阶段,在小型故障重构基础上,使用强化学习方法建立电源和负载环境,设计奖惩机制和状态动作空间,同时提出增加最优解经验池的方法提高最优解质量,最终实现电网大型故障重构。两阶段方法提高了最优解的收敛精度,减少了收敛时间。实验结果表明,相较于现有方法本文所提方法能够更快地、更有效地解决网状船舶微电网故障重构问题。(4)针对船舶微电网故障重构的可视化,基于船舶微电网故障重构方法,结合QT软件开发模拟系统。依据船舶微电网结构设计主界面,将故障重构方法转化为动态、静态链接库和H文件并导入底层系统。经测试该系统可有效进行船舶微电网故障重构模拟实验。最后,对全文内容进行总结以及展望后续研究工作。
