浅析舰船电力系统可靠性

刘华龙

摘 要：国内外对于舰船电力系统可靠性研究开展工作取得了不错的成效，研究对于舰船电气结构稳定性有着重要意义，本文从舰船可靠性研究的目标和基本内容以及可靠性的计算方法进行了详细的分析。

关键词：舰船电力系统；可靠性分析；具体方法

0 引 言

随着舰船业不断发展，电力系统规模的不断扩大，电力系统网络化的结构更加复杂，在未来不久，预计综合电力系统舰船和航母电力系统会达到100 MW 级，中等城市的用电规模也不过如此，但是其复杂程度要比现有的舰船电网要复杂好多，一般对电力系统的稳定性分析都是基于经验的基础上进行的，在当前已经不能满足电力系统设计和运行的需要，因此，要对可靠性分析展开定量分析。

1 可靠性研究目标和基本内容

根据舰船电力系统的特点和对于陆地电力系统可靠性分析的结合，舰船电力系统可靠性分析的确定包括两个层次，包括正常工况下可靠性评估和战损情况下的生命力评估。舰船电力系统的可靠性分析是在系统正常运行环境下，规定的时间内完成任务的能力。军用舰船还需要对其生命力进行分析，生命力即舰船处理正常操作以外的作用力影响还能保持最大限度的供电能力。

对于电力系统的可靠性评估贯穿于电力系统规划、设计、运行各个环节，这是一个全寿命周期的过程，每一个阶段的目标和任务都是不同的。在规划阶段：要预测舰船未来对于电能的需求；系统要有保障制度和原则；系统要对装机容量和单机容量确定。设计阶段：系统的发输电设计、网络设计、相关保护设计，确保电力运行的稳定性以及电力系统最大供电连续性，包括电力系统在故障状态下，最小失电节点和功率，重要负载的最小失电概率。同时电力系统设置的稳定性要确保电力西戎在遭受外界击打时保持最强的生命力。运行阶段：要对电力系统自动化调度急性确定，在可接受的风险范围内，建立和实施各种的运行方式；同时包括系统的检修和系统供电的连续性指标，要求有相关的中心维修。

2 模拟法分析舰船电力系统的可靠性

模拟分析法没有固定的模式，要根据系统特点的不同区拟定和设计不同的模拟方法，在使用模拟方法对舰船电力系统进行评价时，系统使用是很灵活的，但是也存在一定的困难，由于模拟法系统分析几乎是在计算机上面完成的，模拟的系统越复杂，那么需要的時间就越久，一些计算机厂家指定了通用的模拟语言，例如解决离散事件模拟，输出和输入在应用这些语言中会存在一些问题，总体使用是很方便的，使用模拟过程要有几个步骤：

（1）使用模拟方法要做好的准备工作。1）进行模拟分析的目标，以及相关的要求；2）系统中存在舰船处于各种状态下或是工况，以及系统元件的故障率和修复率等这些原始数据，这些数据是做模拟分析法的系统准备。

（2）建立数学模型。数学模型的构建需要一个能够实现模拟概率统计模型，这是非常关键的环节，同时能满足实际系统的真实反映，同时还能达到一定的精确度，模拟结构要求简单操作，模型要对系统本质问题进行把握，例如，可靠性分析要注重系统故障分析。对于不可能出现故障的原件要排除，缩短模拟时间。

（3）模拟试验。模拟法的核心环节就是模拟试验。一般情况下，要采用系统中实际分布的随机数，要对模型进行一定次数的试验，记录系统发生故障为事件A，或是系统运行正常次数为事件A。

（4）模拟数据的统计处理。模拟所得的大量统计数据可以看作是对母体进行观测所得的一个子样。它必须经过适当的处理才能反映母体的特性。统计处理的方法很多，这里就不再一一叙述。为了说明模拟法进行可靠性分析的特点，下面举一个简单的分析实例。试分析一个由三个独立部件构成的系统。如果这些部件中有二个或二个以上的部件发生故障，则认为系统处于故障状态。假定每一个部件发生故障的平均间隔时间为一年，平均修复时间为0年。运用均匀分布随机数表进行处理，可以求得此系统寿命变化。在8年时期内，发生二个或二个以上部件故障的机会共有三次。故系统故障的频率js为八=3邝=0.375次/年，而每次的平均故障时间T，为

系统故障的概率Ps：为：

通过分析法，这个简单的系统很容易得到结果，其实际结果为fs=0.405次/年Ts=0.05年Ps=0.021，将分析法的结果和和模拟法的结果加以比较，模拟法的误差明显小。

3 模拟法的特点

（1）模拟法的使用基础是模拟系统事件的概率分布，事件的概率分布通常只能是以近似显示来概括，模拟取样的差异以及事件概率分布的复杂，使得模拟实验数据具有随机性，模拟的结果是作为一种参考或是统计结论，实际运行的数据不能应用模拟数据。

（2）模拟实验作为物理实验，测定的结果由于是在随机数中出来的，因此，统计结果都是有误差的。模拟法的统计结果和分析法的结果比较，八年作为一个期限，三个部件系统都是粗糙的。根据大数定律中对于“实验事件”中出现的误差，这个误差会随着数的增加而相应减小。有人建议增加实验次数，那么误差的百分比和系统故障之间的缩小，不过问题在于，增加实验次数会增加费用，因此，使用模拟法，要对实验次数进行控制，对于误差要有一定的预测才行。

（3）电力系统可靠性使用模拟法，同一个同一个可靠性问题可有数种不同的模型和模拟方法，可以看出模拟法的灵活性，因此，选择模拟法最好使用简单有效的方法。

（4）对舰船电力系统可靠性进行分析，电源功率是否足够使用这个因素要考虑，在很多模拟法中都忽略了这个基本因素，要对模拟法的结果进行检验，即使模拟法存在一定的不足，注入时间长、费用高，不过随着科学技术的不断进步，计算机技术的进步和实用，模拟法会更加完善，大型舰船电力系统可靠性分析实用模拟法将会更加普遍。

4 结语

通过本从分析，分析舰船电力系统可靠性要建立在系统历史行为基础上，舰船电力系统中要有可靠的参考数据在信息系统中，要根据系统实际运行中的各种状态进行记录，然后利用计算机对这些数据进行分析处理，形成有价值的评估数据吧，对着技术的不断发展，对于舰船电力系统可靠性的研究将会更加的完善，舰船的电力系统会不断的进步完善。

参考文献：

[1]郭永基著.电力系统可靠性分析[M]. 清华大学出版社，2003.

[2]易宏等编著.船舶可靠性工程导论[M]. 国防工业出版社，1995.

[3]左德华，李俊华，李明.舰船保障装备效能评估方法研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2005，29（01）：34-36.