淺析艦船電力系統可靠性

劉華龍

摘 要：國內外對于艦船電力系統可靠性研究開展工作取得了不錯的成效，研究對于艦船電氣結構穩定性有著重要意義，本文從艦船可靠性研究的目標和基本內容以及可靠性的計算方法進行了詳細的分析。

關鍵詞：艦船電力系統；可靠性分析；具體方法

0 引 言

隨著艦船業不斷發展，電力系統規模的不斷擴大，電力系統網絡化的結構更加復雜，在未來不久，預計綜合電力系統艦船和航母電力系統會達到100 MW 級，中等城市的用電規模也不過如此，但是其復雜程度要比現有的艦船電網要復雜好多，一般對電力系統的穩定性分析都是基于經驗的基礎上進行的，在當前已經不能滿足電力系統設計和運行的需要，因此，要對可靠性分析展開定量分析。

1 可靠性研究目標和基本內容

根據艦船電力系統的特點和對于陸地電力系統可靠性分析的結合，艦船電力系統可靠性分析的確定包括兩個層次，包括正常工況下可靠性評估和戰損情況下的生命力評估。艦船電力系統的可靠性分析是在系統正常運行環境下，規定的時間內完成任務的能力。軍用艦船還需要對其生命力進行分析，生命力即艦船處理正常操作以外的作用力影響還能保持最大限度的供電能力。

對于電力系統的可靠性評估貫穿于電力系統規劃、設計、運行各個環節，這是一個全壽命周期的過程，每一個階段的目標和任務都是不同的。在規劃階段：要預測艦船未來對于電能的需求；系統要有保障制度和原則；系統要對裝機容量和單機容量確定。設計階段：系統的發輸電設計、網絡設計、相關保護設計，確保電力運行的穩定性以及電力系統最大供電連續性，包括電力系統在故障狀態下，最小失電節點和功率，重要負載的最小失電概率。同時電力系統設置的穩定性要確保電力西戎在遭受外界擊打時保持最強的生命力。運行階段：要對電力系統自動化調度急性確定，在可接受的風險范圍內，建立和實施各種的運行方式；同時包括系統的檢修和系統供電的連續性指標，要求有相關的中心維修。

2 模擬法分析艦船電力系統的可靠性

模擬分析法沒有固定的模式，要根據系統特點的不同區擬定和設計不同的模擬方法，在使用模擬方法對艦船電力系統進行評價時，系統使用是很靈活的，但是也存在一定的困難，由于模擬法系統分析幾乎是在計算機上面完成的，模擬的系統越復雜，那么需要的時間就越久，一些計算機廠家指定了通用的模擬語言，例如解決離散事件模擬，輸出和輸入在應用這些語言中會存在一些問題，總體使用是很方便的，使用模擬過程要有幾個步驟：

（1）使用模擬方法要做好的準備工作。1）進行模擬分析的目標，以及相關的要求；2）系統中存在艦船處于各種狀態下或是工況，以及系統元件的故障率和修復率等這些原始數據，這些數據是做模擬分析法的系統準備。

（2）建立數學模型。數學模型的構建需要一個能夠實現模擬概率統計模型，這是非常關鍵的環節，同時能滿足實際系統的真實反映，同時還能達到一定的精確度，模擬結構要求簡單操作，模型要對系統本質問題進行把握，例如，可靠性分析要注重系統故障分析。對于不可能出現故障的原件要排除，縮短模擬時間。

（3）模擬試驗。模擬法的核心環節就是模擬試驗。一般情況下，要采用系統中實際分布的隨機數，要對模型進行一定次數的試驗，記錄系統發生故障為事件A，或是系統運行正常次數為事件A。

（4）模擬數據的統計處理。模擬所得的大量統計數據可以看作是對母體進行觀測所得的一個子樣。它必須經過適當的處理才能反映母體的特性。統計處理的方法很多，這里就不再一一敘述。為了說明模擬法進行可靠性分析的特點，下面舉一個簡單的分析實例。試分析一個由三個獨立部件構成的系統。如果這些部件中有二個或二個以上的部件發生故障，則認為系統處于故障狀態。假定每一個部件發生故障的平均間隔時間為一年，平均修復時間為0年。運用均勻分布隨機數表進行處理，可以求得此系統壽命變化。在8年時期內，發生二個或二個以上部件故障的機會共有三次。故系統故障的頻率js為八=3鄺=0.375次/年，而每次的平均故障時間T，為

系統故障的概率Ps：為：

通過分析法，這個簡單的系統很容易得到結果，其實際結果為fs=0.405次/年Ts=0.05年Ps=0.021，將分析法的結果和和模擬法的結果加以比較，模擬法的誤差明顯小。

3 模擬法的特點

（1）模擬法的使用基礎是模擬系統事件的概率分布，事件的概率分布通常只能是以近似顯示來概括，模擬取樣的差異以及事件概率分布的復雜，使得模擬實驗數據具有隨機性，模擬的結果是作為一種參考或是統計結論，實際運行的數據不能應用模擬數據。

（2）模擬實驗作為物理實驗，測定的結果由于是在隨機數中出來的，因此，統計結果都是有誤差的。模擬法的統計結果和分析法的結果比較，八年作為一個期限，三個部件系統都是粗糙的。根據大數定律中對于“實驗事件”中出現的誤差，這個誤差會隨著數的增加而相應減小。有人建議增加實驗次數，那么誤差的百分比和系統故障之間的縮小，不過問題在于，增加實驗次數會增加費用，因此，使用模擬法，要對實驗次數進行控制，對于誤差要有一定的預測才行。

（3）電力系統可靠性使用模擬法，同一個同一個可靠性問題可有數種不同的模型和模擬方法，可以看出模擬法的靈活性，因此，選擇模擬法最好使用簡單有效的方法。

（4）對艦船電力系統可靠性進行分析，電源功率是否足夠使用這個因素要考慮，在很多模擬法中都忽略了這個基本因素，要對模擬法的結果進行檢驗，即使模擬法存在一定的不足，注入時間長、費用高，不過隨著科學技術的不斷進步，計算機技術的進步和實用，模擬法會更加完善，大型艦船電力系統可靠性分析實用模擬法將會更加普遍。

4 結語

通過本從分析，分析艦船電力系統可靠性要建立在系統歷史行為基礎上，艦船電力系統中要有可靠的參考數據在信息系統中，要根據系統實際運行中的各種狀態進行記錄，然后利用計算機對這些數據進行分析處理，形成有價值的評估數據吧，對著技術的不斷發展，對于艦船電力系統可靠性的研究將會更加的完善，艦船的電力系統會不斷的進步完善。

參考文獻：

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