劉華龍

摘 要：國內(nèi)外對于艦船電力系統(tǒng)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著重要意義，本文從艦船可靠性研究的目標(biāo)和基本內(nèi)容以及可靠性的計算方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：艦船電力系統(tǒng)；可靠性分析；具體方法

0 引 言

隨著艦船業(yè)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，在未來不久，預(yù)計綜合電力系統(tǒng)艦船和航母電力系統(tǒng)會達(dá)到100 MW 級，中等城市的用電規(guī)模也不過如此，但是其復(fù)雜程度要比現(xiàn)有的艦船電網(wǎng)要復(fù)雜好多，一般對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析都是基于經(jīng)驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在當(dāng)前已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)設(shè)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(biāo)和基本內(nèi)容

根據(jù)艦船電力系統(tǒng)的特點和對于陸地電力系統(tǒng)可靠性分析的結(jié)合，艦船電力系統(tǒng)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(zhàn)損情況下的生命力評估。艦船電力系統(tǒng)的可靠性分析是在系統(tǒng)正常運行環(huán)境下，規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)的能力。軍用艦船還需要對其生命力進(jìn)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(tǒng)的可靠性評估貫穿于電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、運行各個環(huán)節(jié)，這是一個全壽命周期的過程，每一個階段的目標(biāo)和任務(wù)都是不同的。在規(guī)劃階段：要預(yù)測艦船未來對于電能的需求；系統(tǒng)要有保障制度和原則；系統(tǒng)要對裝機(jī)容量和單機(jī)容量確定。設(shè)計階段：系統(tǒng)的發(fā)輸電設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、相關(guān)保護(hù)設(shè)計，確保電力運行的穩(wěn)定性以及電力系統(tǒng)最大供電連續(xù)性，包括電力系統(tǒng)在故障狀態(tài)下，最小失電節(jié)點和功率，重要負(fù)載的最小失電概率。同時電力系統(tǒng)設(shè)置的穩(wěn)定性要確保電力西戎在遭受外界擊打時保持最強(qiáng)的生命力。運行階段：要對電力系統(tǒng)自動化調(diào)度急性確定，在可接受的風(fēng)險范圍內(nèi)，建立和實施各種的運行方式；同時包括系統(tǒng)的檢修和系統(tǒng)供電的連續(xù)性指標(biāo)，要求有相關(guān)的中心維修。

2 模擬法分析艦船電力系統(tǒng)的可靠性

模擬分析法沒有固定的模式，要根據(jù)系統(tǒng)特點的不同區(qū)擬定和設(shè)計不同的模擬方法，在使用模擬方法對艦船電力系統(tǒng)進(jìn)行評價時，系統(tǒng)使用是很靈活的，但是也存在一定的困難，由于模擬法系統(tǒng)分析幾乎是在計算機(jī)上面完成的，模擬的系統(tǒng)越復(fù)雜，那么需要的時間就越久，一些計算機(jī)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(yīng)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(zhǔn)備工作。1）進(jìn)行模擬分析的目標(biāo)，以及相關(guān)的要求；2）系統(tǒng)中存在艦船處于各種狀態(tài)下或是工況，以及系統(tǒng)元件的故障率和修復(fù)率等這些原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是做模擬分析法的系統(tǒng)準(zhǔn)備。

（2）建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建需要一個能夠?qū)崿F(xiàn)模擬概率統(tǒng)計模型，這是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，同時能滿足實際系統(tǒng)的真實反映，同時還能達(dá)到一定的精確度，模擬結(jié)構(gòu)要求簡單操作，模型要對系統(tǒng)本質(zhì)問題進(jìn)行把握，例如，可靠性分析要注重系統(tǒng)故障分析。對于不可能出現(xiàn)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(huán)節(jié)就是模擬試驗。一般情況下，要采用系統(tǒng)中實際分布的隨機(jī)數(shù)，要對模型進(jìn)行一定次數(shù)的試驗，記錄系統(tǒng)發(fā)生故障為事件A，或是系統(tǒng)運行正常次數(shù)為事件A。

（4）模擬數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理。模擬所得的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看作是對母體進(jìn)行觀測所得的一個子樣。它必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚聿拍芊从衬阁w的特性。統(tǒng)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(jìn)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(gòu)成的系統(tǒng)。如果這些部件中有二個或二個以上的部件發(fā)生故障，則認(rèn)為系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。假定每一個部件發(fā)生故障的平均間隔時間為一年，平均修復(fù)時間為0年。運用均勻分布隨機(jī)數(shù)表進(jìn)行處理，可以求得此系統(tǒng)壽命變化。在8年時期內(nèi)，發(fā)生二個或二個以上部件故障的機(jī)會共有三次。故系統(tǒng)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(tǒng)故障的概率Ps：為：

通過分析法，這個簡單的系統(tǒng)很容易得到結(jié)果，其實際結(jié)果為fs=0.405次/年Ts=0.05年P(guān)s=0.021，將分析法的結(jié)果和和模擬法的結(jié)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(chǔ)是模擬系統(tǒng)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(fù)雜，使得模擬實驗數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性，模擬的結(jié)果是作為一種參考或是統(tǒng)計結(jié)論，實際運行的數(shù)據(jù)不能應(yīng)用模擬數(shù)據(jù)。

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

（3）電力系統(tǒng)可靠性使用模擬法，同一個同一個可靠性問題可有數(shù)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(tǒng)可靠性進(jìn)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(jié)果進(jìn)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(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和實用，模擬法會更加完善，大型艦船電力系統(tǒng)可靠性分析實用模擬法將會更加普遍。

4 結(jié)語

通過本從分析，分析艦船電力系統(tǒng)可靠性要建立在系統(tǒng)歷史行為基礎(chǔ)上，艦船電力系統(tǒng)中要有可靠的參考數(shù)據(jù)在信息系統(tǒng)中，要根據(jù)系統(tǒng)實際運行中的各種狀態(tài)進(jìn)行記錄，然后利用計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成有價值的評估數(shù)據(jù)吧，對著技術(shù)的不斷發(fā)展，對于艦船電力系統(tǒng)可靠性的研究將會更加的完善，艦船的電力系統(tǒng)會不斷的進(jìn)步完善。

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