船舶电力系统的设计与研究[大全五篇]

第一篇：船舶电力系统的设计与研究

船舶电力系统的设计与研究

0 引言

船舶电力系统在船舶上具有极为重要的地位，电力系统供电的连续性、可靠性和供电品质，将直接影响船舶的经济指标、技术指标和生命力。在现代化船舶上，电站操作越来越复杂、电站自动化程度日益提高，对电站管理人员的要求也越来越高。二十世纪七十年代后，船舶电力系统的控制形成了功能齐全、性能稳定的由数字集成电路与线性模拟集成电路组成的控制系统。八十年代后，出现了由单板机或单片机组成的微机控制系统。到了九十年代，PLC 的应用增强了控制系统的可靠性。到目前为止PLC 控制的电站、主机遥控、集中监测报警等系统已不断的更新换代，船舶电力系统己形成了完善的船舶自动电力综合管理系统。船舶电力系统

船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源通常采用发电机组或蓄电池组。发电机是由原动机带动的，原动机的类型可分为蒸汽机、柴油机、汽轮机和燃气轮机等。配电装置是用来接收发电机发出的电能、分配电能和控制电能的。联系发电机、主配电板、分配电板和用电设备的电缆称为电力网，其作用是用来输送电能。船上的用电设备很多，包括动力负荷、照明负荷、通讯导航设备等。船舶电力系统研究的对象是发电机发电、配电、输电给各用电设备的问题。船舶电站设计

船舶电站是电力系统的心脏，其工作的可靠性和生命力，是系统实现规定任务的有效性的两个标志。船舶电站的可靠性是在指在各种不利的工作条件(如环境温度变化大，空气湿度大，海水腐蚀作用强，船舶的横摇和纵倾大，航行振动和冲击振动等)，电气系统的各项电气设备在整个运行期间不见断的工作能力。既不发生结构上的损坏事故，也不应发生各种装置的调整失常，使整个电力系统能不间断地供电，并保证一定的电能质量。船舶电站的生命力是指船舶受到战斗损坏和事故破坏时，电力系统仍能保证不间断供电的能力。电力系统工作的可靠性取决于其组成元件的可靠性及其相互连接方法和使用方法。因此对船舶电站的可靠性，要求在设计船舶电站线路、选用元件、确定使用方法时都必须加以考虑。

船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成，一般都是根据船舶的具体要求专门研制配套的。它为船舶上的工作机械和生活设备如电动舵机、锚机、武器装备、电灯、电视机、空调等提供电源。电站设计是电力系统设计的关键环节。根据船舶负荷的供电需求来确定电站的组成方案，并进行电源设备的选型和布置，这是船舶电力系统设计的一项重要内容。

一个优良的船舶电站应该具备有充足的发电能力并保证向全船的重要负荷可靠地供电，有较强的生命力、较高的运行安全性、较低的全寿命期费和优良的操作使用性能。

在船舶自动化电站中，为了使一套发电机组能自动并车投入运行，其首要的工作是必须能根据指令自动起动或停止柴油机发电机组，或者首先能在集中控制室内遥控柴油发电机组的起动或停止。因此，柴油发电机组的自动控制是船舶电站自动化的重要内容之一。

船舶发电机大多由柴油机拖动，在发电机的起动和停机控制中，柴油机是控制对象，船舶辅柴油机可以有电动起动和压缩空气起动两种方式。电动起动一般用于应急发电机的原动机，由蓄电池供电给直流伺服电动机，带动柴油机转动直到起动完毕；主发电机组一般采用压缩空气起动，压缩空气经起动控制阀到达柴油机，再由柴油机的空气分配器按各汽缸发火的顺序，依次将压缩空气引入各汽缸，推动活塞，使机器转动。一旦进入汽缸的压缩空气产生高温，自行发火运转后，立即切断气源，柴油机即自行运转。

控制柴油机停机时，只需切断燃油供给，机器即自行停下来。但也需注意，不同形式的机器可能有不同的要求。突然停机，也许是某些机器的性能不能接受的，它要求在中速下先运行一段时间，待温度逐渐降低，然后才允许断油停机。柴油机起、停程序可归纳为三种基本原则：(1)按时间原则控制,即模仿人的实际操作过程,按时间拟定控制程序；(2)按速度原则控制，即直接按速度拟定控制程序；(3)按滑油压力控制，即根据不同转速时滑油压力的变化拟定控制程序。一般采用综合方式控制，即在整个控制系统中，以上三种控制原则都有。

在具有要求多台机组并联供电的电站中，若要满足“无人机舱”的要求，实现电站自动化，必须将各个自动环节有机地联系起来，组成一个总体控制系统，用来收集来自各台柴油机、发电机、断路器、汇流排以及各主要负载的必要的信息及参数，加以分析、判断，在一定的条件下，自动地采取符合逻辑的措施，以处理电站运行中可能出现的各种情况，确保电力系统安全可靠、经济地运行。船舶配电装置设计

船舶配电装置是用来接收和分配船舶电能，并对发电机和电网进行保护、测量和调整等工作的设备。它是由各种开关、保护电器、测量仪表、调节和信号装置等电器设备按一定要求组合而成的。

船舶配电装置种类很多，常用的按其用途分类有：

主配电板：用来控制和监测主发电机的工作，并将主发电机产生的电能，通过主电网或直接给用电设备配电。

应急配电板：用来控制和监测应急发电机的工作，并将应急发电机产生的电能，通过应急电网或直接给用电设备供电。

蓄电池充放电板：用来控制和监测充电发电机或充电整流器，对蓄电池组进行充放电工作，并通过低压电网或直接给用电设备配电。

岸电箱：当船舶停靠码头时，将岸上电源接至船上，通过主配电板(或应急配电板)给用电设备供电。

区配电板：介于主配电板或应急配电板与分电箱之间，用以向分电箱和最后支路供电的配电板。

分电箱：用以向成组的最后支路供电，并装有保护装置。按目的和性质分为:电力分电箱、照明分电箱、助航通信分配电板等。

电工试验板：接有全船各种电源和必要的检测仪表，专供船上检修和校验各种用电设备的配电板。

船舶配电装置应根据其安装的场所，选择不同的防护等级和安装方式。船舶电网设计

船舶电网是由船用电缆、导线和配电装置以一定的连接方式组成的整体。船舶电网包括供电网络和配电网络，供电网络是指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电板之间以及主配电板与应急配电板、岸电箱之间的电气连接网络。配电网是指主配电板、应急配电板到用电设备之间的电气连接网络。

船舶电网的连接方式有很多，但基本类型有以下五种：

（1）馈钱配电方式

各个用电设备及分配电箱由主配的单独馈线引出。这种方式用于用电设备较少的小型船舶。

（2）干线配电方式

由主配电板引出几根叫做干线的电缆对分配电箱供电，用电设备再从分配电板上取得电源，这种配电方式的优点是电网结构简单，可以大大减少船舶干线电缆的数量。

(3)混合配电方式

馈线式和干线式混合的配电方式。这种配电方式局部线路发生故障不致影响整个电力系统，可以保证重要设备有较高的供电可靠性。

(4)环形配电方式

这种方式是将主配电板和负载的分配串接在一起形成一个完整的环形，向用电设备供电。根据连接线形成的电网闭环的情况，环形配电方式可以分为全闭环、电源环和负载环数种。这种配电方式可以构成较多的电源到负载的通路，所以有较高的供电可靠性。

(5)网形配电方式

它是在船舶发电机组和负载较多的情况下，由环形配电方式发展而成的一种配电形式。电力系统的保护设计

电力系统保护装置设计的目的在于防止或限制系统的故障，并把它们对系统其余部分的影响降低到最低程度。在设计中对保护装置要考虑：

(1)确定系统电气参数检测、保护的内容和范围，并确定应有哪几种保护性能。

(2)正确选用合适的保护装置。

(3)确定保护装置的动作整定值。

(4)电力系统各个环节之间的联锁和协调。

(5)确定电力系统的负载控制措施。

通过以上的设计，可以得出船舶电力系统的流程图如下：

在电力系统诸要素(电制、电压、频率等)确定后，根据规范规则以及客户的要求，依次进行电源装置设计、配电装置设计、电力网设计和系统保护设计，将设计过程图纸化文件化(包括电力负荷计算书、配电板布置图原理图、短路电流计算等)，最后交付相关厂家进行硬件施工。结论

本文的研究为电力系统的设计提供了一种思路，完成了以下工作：

1.电力系统的设计:进行了电力负荷的研究，并根据研究结果进行主发电机的选型。

2.配电装置的设计:对元器件进行选型，设计了主配电板和应急配电板的布置图和原理图。

3.电力网的设计:设计了一次二次电力系统图，绘制了电力布置图。

4.电力系统保护的设计研究:对选择性保护进行分析研究，并绘制了工程化图纸。

这些研究结果可为后续的研究提供理论和实践上的指导，从而进一步掌握船舶电力系统的设计步骤。

第二篇：船舶电力系统基本参数

船舶电力系统的基本参数有电流种类、电压等级和频率标准。它们决定了船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、尺寸、价格等。

一、电流种类的选择

电流有直流和交流两种。早期船舶多采用直流电力系统。30年代开始在军用舰船上采用交流电制，以后逐渐推广到各种船舶，代形成电制更替高潮。然而舰船电力系统的电流种类，的限制，例如，采用蓄电池组为能源的常规潜艇，就很难推行交流电制；有较高调速要求的推进电力系统也往往采用直流电制。交流电站与直流电站相比，工作量比后者少得多；因为交流电动机没有整流子，结构简单、体积小、重量轻、运行可靠此外，交流动力网络与照明网络之间可通过变压器实现电气隔离。绝缘电阻低的照明电网基本上不影响动力电网。舶电气化程度的提高和系统容量的增长。简单，电动机起动时冲击小。可实现大范圈平滑调速机尤为有利)，蓄电池组充电毋须整流器等。然而，由于电力电子技术的发展，直流电制的优点越来越不明显，舶中占了主要地位。

二、电压等级

60-70仍然会受到舰船能源类型或某种条件前者设备成本和维护保养方面的费用及.鼠笼式电动机可以直接起动，控制设备少。50年 使(这对电动起货我国舰船在年代完成了向交流电制过渡。交流电制也有利于船直流电站的优点是调压并车交流电制在国内外各种船 确定电力系统及其负载的电压等级，是电力系统设计的一项重要内容。从减少导体电流的角度来看。提高电压是有利的，可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。如以电器在电压为127V时的重量为1，则当电压为220V、380V和500V时，电器的重量分别近似地等于0.58、0.33和0.25。

另一方面，电压的提高增加了电器灭弧的困难，为此对电气设备的绝缘和安全方面提出了更高的要求，需要加大灭弧间隙，器的重量、尺寸增大，故在电压高于600V时，其重量、尺寸减小很少。

目前世界各国对电压等级的考虑，主要与本国陆上电制的参数能统一。我国发电设备具有230V(单相)、400V(三相)的额定电压。欧盟从1992年起规定低压发电没备的额定电压只允许使用由于船舶容量的增加，提高电压是必然趋势。在一些大型船舶、工锉船舶及舰船上，电站容量已达20 000-40 000kW以上，单机功率达000-5 000kW,这时仍采用400V电压等级已成为不可能。因为当三相400V和Cos=0.8，发电机额定相电流为5 700A时，就需要截面为电缆18根并联运行，这是不合理的。此外，这样大的电流使开关保护电器复杂化。

船舶电站额定电压有向中压发展的趋势。国际电工委员会建议采用3.3kV电压；英美等国因为陆上有3.3，6.6kV电压等级，所以这些国家在巨型船舶上采用3.3，6.6kV；德国允许最高工作电源电压为11 000V。这是充分估计了船舶电压发展趋势的最高电压。我国电力

这样又使电230V/400V。3 推进系统最高允许电压规定直流为1 000V，交流为6 300V。英国“伊丽莎白皇后二世”号客轮(3台5 500kW主发电机)和我国500t浮吊船上已采用了3.3kV电压。

三、额定频率

船舶交流电力系统现行额定频率有工频和中频两种。工频是船舶动力电气设备使用的频率，按各国传统习惯，有国船舶与陆用电源一致。用60Hz。有些国家和地区如巴西、在一定范围内提高频率。设备自动化元件的重量和尺寸。部设备由中频发电机供电的可能。400Hz频率供电，我国舰船规范也推荐优先采用电源采用中频(1)减少电气设备重量。因为转速和拖动机械转速提高，如M=975P/n(P机绕组的导线因电流减小而其截面可以缩小。积可以减小。对于高速机械，因转矩小，其相应重量、体积也小压器、电抗器和电容器也因此而减小重量和尺寸。影响，频率提高到指标有些增加拖动机械的重量将减小到50Hz和60Hz两种50Hz的标准频率。美国、韩国等采用日本等采用50Hz和60Hz两种频率。可提高自动化系统动作的快速性。降低电气因此，船舶电力系统有采用中频或局近年来，国外有些军舰已开始采用400Hz频率。400Hz的优点是:

n=60f/a(a为磁极对数)。使发电机a=2,n=12 000r/min.而电机的电磁转矩)。当功率恒定时.M随着n的升高而减小，因而电动机的重量和体但由于集肤效应的400Hz.电缆、配电装置和电器元件的重量和尺寸.总的来说，频率提高到4001Hz，则电气设备和电动机60%。

.我电.变 为电磁功率(2)用静止整流器对直流用电设备供电时，滤波要求低。

(3)因短路电流近似与短路电路电抗成反比，电抗随着频率而增大。因此可限制短路电流，并改善装置安全工作条件。(4)动态性能好。因为负载控制线路的时间常数，T随f的提高而减小。使系统快速性增加，起动与发电机功率可比拟的异步电动机也快。电机的惯性常数量，n为转速)，当功率不变时，的12 000r/min(5)电动机在高频轻载时提高频率也会带来一些不利因素，如要求制造高速电机、电器、仪表和高速机械，交流阻抗增大，损耗增大。为了实现准同步并车，必须采用新型调速器和高速开关是现代舰船所不希望的

(C由50Hz的转速，高。

.中频电器、高速机械工作噪声较大，这,GD2为转子的飞轮惯

提高到9倍以上。400Hz为常数1 500r/min，将使发电机惯性常数增大至

第三篇：船舶综合电力系统

浅析船舶综合电力系统

1.引言

船舶综合电力系统是船舶动力的发展方向，是造船技术发展史上的又一个革命性的跨越，其主要特点是将推进动力与电站动力合二为一。该项技术正在逐步成熟、完善。以美、英、法为代表的发达国家率先引入综合电力系统这一概念，并积极开展研究、试验和应用到船艇。2.综合电力系统概述

综合电力系统的思想基础是降低未来船舶的总成本，优化船舶总体、系统和设备的组成。其设计理念是突出系统化、集成化和模块化。在船舶平台上的具体实现途径是将全船所需的能源以电力的形式集中提供，统一调度、分配和管理。

美国海军提出的综合电力系统主要包括发电、配电、电力变换、电力控制、平台负载、推进电机、能量储存等七个模块。其中，发电模块将其它形式的能量转化为电能，经全船环形电网向各区域配电系统供电；电力控制模块对配电模块实行电能分配和监控；配电模块将电力输送到电力负荷中心，再分配到各用电设备；电力变换模块将一种形式的配电模块转化为另一种形式的配电模块；推进电机模块用于船舶推进；平台负载模块是一个或多个配电模块的用户；能量储存模块用于储存电能，维持整个供电系统的稳定。采用综合电力系统的船舶与传统船舶比较，具有的主要优势为：

便于采用分段和模块化建造，使用维护费用低，经济性好；噪音低，可提高船舶的安静性和舒适性，提高舰艇的战斗力和生命力；调速性能好，控制方便，倒车简便、迅速，提高船舶的机动性；布置灵活、设计方便、可靠性高，可维修性好、生命力强；便于实现自动化，减少船员；适用性强，可广泛采用各种电子设备和先进的推进技术，对于舰艇而言，可以使用诸如激光武器、电磁炮等高能武器。3.综合电力系统的发展现状

近十来年，船舶的电力推进技术已进入应用阶段。目前，不同类型的船舶，如一些科考船、破冰船以及邮轮采用了电力推进系统。推进电机采用直流、交流同步电动机或交流感应电动机。研究报告显示，虽然商船的综合电力推进系统提高了船的建造费用，但其运行和支持费用，及其生命周期里的整个费用却降低了。上世纪九十年代，一些商船业公司，如ALSTOM、ABB、SIEMENS等，已形成了企业内部的商船业电力推进标准。有人统计，八十年代后期建造的1000吨以上的商船中采用柴－电推进的约占25％，到九十年代中期，此类船舶中有35％以上采用电力推进，且该比例正在呈逐年上升的趋势。据统计，到2000年，全世界商船电力推进的装机总容量约为4200MW。

美国海军于1980年建立了综合电力驱动计划，希望通过将船舶日用电力系统和推进电力系统合而为一，进一步提高战船的性能。1990年后，美国海军将注意力转到提高船舶的能购性上，研究计划转为综合电力系统(IPS：Integrated Power System)项目。针对当时水面战斗舰艇(SC-21，现转型为DD（X）)的概念设计，美海军完成了费用和效能评估。2002年4月29日，美国海军宣布英格尔斯造船公司、诺斯罗普格鲁曼船舶系统公司为DD(X)的设计主承包商，设计承包合同总价款为28亿多美元，执行期至2005财政。DD(X)设计合同的签署意味着美国海军水面舰艇革命性变革的开始。综合电力系统强调的主要技术目标为增加可操作性和支持柔性设计。美海军计划2003年开始，用3年多时间完成11个工程开发模块的建造和试验，并通过充分的陆试和海试去降低技术风险，争取2005年技术定型，2012年装船。美国超导有限公司2003年3月3日宣称，美国海军研究局已选定该公司作为总承制方，组织力量为电力舰艇设计制造一台36.5兆瓦高温超导推进电动机的原型样机。英国海军计划将综合电力技术用于未来的新型护卫舰和轻型航空母舰上。这种新型护卫舰排水量为5000吨，航速30节，电力系统将使用WR-21燃气轮机作为原动机，采用永磁发电机。该型护卫舰预计在2008～2010年左右服役，建造数量可能为20～25艘；采用综合电力系统的轻型航母计划在2010～2012年服役。4.采用综合电力系统需要解决的主要关键技术

船舶采用综合电力系统优势明显，并且已成为发展趋势，但实现起来并非坦途，有大量的关键技术需要解决，主要的关键技术为：（1）综合电力系统总体技术研究

由于综合全电力系统涉及电力工程各个分支专业，如原动机、发电机、电动机、调速、电力电子技术，电力管理等等。许多不同专业的各个设备的研制应当相互协调，功能相当且接口一致，为满足系统和总体的需求，需要全面、综合、系统、深入地开展研究，对各子系统提出要求，确保这一复杂工程有序、顺利的开展。

综合电力系统各个模块是否运行良好并相互协调以发挥系统最佳效能,是事关整个系统优劣和良好运行的关键。需要开展构成综合电力系统的各个模块，以及各模块集成技术研究。主要包括：发电模块关键技术研究，包括原动机的选择和新型原动机的研制，研制高功率、高能量密度的交流或直流发电机，全船环形电网关键技术研究等；配电模块关键技术研究主要包括区域配电模式研究等；电力变换模块关键技术研究主要包括大容量电能变换技术研究，中、高压电网的安全性研究等；电力控制模块关键技术研究主要包括电力系统智能化综合监控与管理技术研究等；推进电机模块关键技术研究主要包括现有推进电机应用于系统研究，新型推进电机及其应用于系统的可行性研究等；能量储存模块关键技术研究：对于未来的全电力船舶，电力系统是全船的基础，也是唯一的能量来源，提高电力系统的供电可靠性及供电品质，是保障船舶安全稳定运行的前提。当电力总线为某一设备提供电功率时，为避免对其它电气设备的影响，可使用中间储能设备来维持总线的稳定性。因此应开展新型储能技术，如超导储能技术、蓄电池储能技术、飞轮储能技术等研究以及能量管理模式研究等；系统集成技术研究：系统的集成的核心在于系统的综合优化和系统的控制与管理，因此应开展包括系统模块化及综合优化技术、系统综合智能监控技术、系统稳定控制技术、系统保护技术、系统综合智能管理等技术的研究。

推进电机是综合电力系统的重要组成部分。美、英海军目前采用感应推进电机，正在研制永磁电机，下一步将研制超导电机。电力推进的一个主要研究内容就是推进电机交流化，其核心是电力变换器与交流推进电机的技术组合。未来电力船舶对推进电机单机容量的需求日益增大，直流推进电机因受极限功率的限制，已不能满足要求。

随着电力电子技术、现代控制理论技术的发展，交流电力推进系统取代直流电力推进系统势在必行。

永磁推进电动机与传统推进电机相比，具有体积小、重量轻、高比功率、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维性好等优点。高温超导电机由于体积和重量的大幅度降低，电机制造成本大为减少，与传统电机相比，其成本可降低25-40%；电机振动和噪声非常小，并且电机的转动惯量小，能较快传递力矩；电机的尺寸和重量可分别减少到传统电机的1/3到1/5。目前国际上6500马力的高温超导电机已研制成功，大功率超导电机即将商品化。

（2）综合电力系统适装性技术研究

第四篇：电力系统电压稳定分析与研究

武汉大学本科毕业论文

电力系统电压稳定分析与研究

院（系）名 称： 武汉大学

专 业 名 称

： 发电厂及电力系统 学 生 姓 名

： 杨

帆

指 导 教 师

： 江

波

教授

摘 要

电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，随着电力工业发展和商业化运营，电网规模不断扩大，对电力系统稳定性要求也越来越高。在现代大型电力系统中，电压不稳定/电压崩溃事故已成为电力系统丧失稳定性的一个重要方面。因此，对电压稳定性问题进行深入研究，仍然是电力系统工作者面临的一项重要任务。

关键词:

电力系统

电压稳定

电压崩溃 2

目 录

1.前 言

1.1 电压稳定性及其类型 1.2 电压稳定的研究内容 1.3 电压稳定的研究展望 2.现今对于电压崩溃机理的认识 2.1 短期电压失稳 2.2 长期电压失稳

2.3 由长期动态造成的短期不稳定性 3.电压稳定性的分析方法 3.1 灵敏度分析方法 3.2 最大功率法 3.3 Q-U 法 电压稳定的研究方法 4.1 静态分析方法 4.1.1灵敏度分析法

4.1.2特征值分析法、模态分析法和奇异值分解法 4.1.3连续潮流法 4.1.4非线性规划法 4.1.5零特征根法

4.2 动态分析方法 4.2.1小干扰分析法 4.2.2大干扰分析法 4.2.3非线性动力学方法 4.2.4电压稳定的概率分析 4.电压稳定研究的进一步发展

5.结语

上个世纪七十年代后期以来，世界范围内先后发生了多起由电压崩溃引起的前 言

大面积停电事故，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。我国虽然还没有发生过大范围的恶性电压崩溃事故，但电压失稳引起的局部停电事故却时有发生，例如1972年7月27日湖北电网、1973年7月12日大连电网等。这些事故的发生使人们对长期被忽视的电压稳定问题投以极大的关注，认识到了电压稳定性的研究对确保电力系统安全可靠的运行具有重要意义。由此，电压稳定的研究开始逐渐进入电力工业界和学术界的视野，研究成果不断涌现。

近年来，随着电力工业的发展，电力系统规模日益扩大，逐步进入高电压、大机组、大电网时代，同时伴随电力改革和电力市场的实践，长线路、重负荷及无功储备不足的特征逐渐突出，系统的电压安全裕度倾向于越来越小，使电力系统常常运行在稳定的边界；而目前系统运行操作人员并不能准确掌握系统的电压安全状态。所以事故发生时，缺乏足够的安全信息来采取相应的措施，导致了事故的扩大。

目前，电力系统中电压稳定问题趋于严重的原因主要有以下 4 点：①由于环境保护以 及经济上的考虑，输电设施使用的强度日益接近其极限值； 发、②并联电容无功补偿增加了，这种补偿在电压降低时，向系统供出的无功按电压平方下降； ③长期以来人们只注意了功角 稳定性的研究，并围绕功角稳定的改善采取了许多措施，而一定程度上忽视了电压稳定性的 问题； ④随着电力市场化的进程，各个有独立的经济利益的发电商以及电网运营商很难象以 前垂直管理模式下那样统一的为维护系统安全稳定性做出努力。在我国电压不稳定和电压崩溃出现的条件同样存在，首先我国电网更薄弱，并联电容器的使 用更甚，再加之城市中家用电器设备的巨增，我国更有可能出现电压不稳定问题。目

前国内 电压稳定问题“暴露的不突出”，原因之一可能是由于大多数有裁调压变压器分接头(OLTC)末投人自动以及电力部门采用甩负荷的措施，而后一措施应该是防止电压不稳定问题的最后 一道防线，不应过早地或过分地使用。将来电力市场化之后，甩负荷的使用将受到更大的限 制。因此在我国应加紧电压稳定问题的研究。

1.1电压稳定性及其类型

电力系统的稳定性是在远距离输送大功率负荷情况下突出的问题。在初期的电力系统中，输电线路距离较短，负荷较小，显然稳定问题不是很重要的问题。而目前，在我国的电力网越来越大，输送距离越来越长，输送容量越来越大，电压等级越来越高。在这样的电力系统中，主要靠广大工程技术人员（用户）提供可靠而不间断的电力，保证电力系统运行的安全、可靠、优质，稳定性问题显得十分重要。电力系统稳定性的破坏，是危害很严重的事故，会造成大面积停电，给国民经济带来不可估量的损失，这种后果促使人民严重关注电力系统的稳定问题。可以说现代电力 系统的很多方面都与稳定性问题密切相关的。

所谓电力系统的稳定性，是指当系统在某种正常运行状态下突然受到某种干扰时，能否经过一定的时间后又恢复到原来的稳定运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。如果能够，则认为系统在该正常运行方式下是稳定的。反之，若系统不能回到原来的运行状态，也不能建立一个新的稳定运行状态，则说明系统的状态变量（电流、电压、功率）没有一个稳定值，而是随着时间不断增大或者振荡，系统是不稳定的。知道电网甩去相当大的一部分负荷，甚至是系统瓦解成几个部分为止，这种稳定性的丧失带来的后果极为严重。

电力系统的稳定性，按系统遭受到大小不同的干扰情况，可分为静态稳定性和暂态稳定性。

电力系统的静态稳定性，是指系统在某种正常运行状态下，突然受到某种小干扰后，能够自动恢复到原来的运行状态的能力。实际上电力系统中任意小的干 6

扰是随时都存在的，例如，某个用户需要增减一点负荷，风雨造成的摇摆，系统末端的小操作，调速器、励磁调节器工作点变化等。在小干扰作用下，系统中各状态变量变化很小。

电力系统的暂态稳定性，是指系统在某种正常运行状态下，突然受到某种较大的干扰后，能够自动过渡到一个新的稳定运行状态的能力。可见，电力系统的暂态稳定性即是大干扰下的稳定性。系统运行中的大干扰包括正常操作和故障情况引起的。正常操作如大负荷的投入或切除，大容量发电机、变压器及高压输电线路的投入或切除，都可能对系统产生一个较大的扰动。故障情况如系统中发生各种形式的短路、断路，这对系统的扰动极为严重。电力系统受到较大扰动时，系统中的运行参数（电压、电流和功率）都将发生急剧的、不同程度的变化。由于电源测原动机调速系统具有相当大的惯性，致使原动机的机械功率与发电机的电磁功率失去了平衡，于是在机组大轴上相应将产生不平衡转矩，在这个不平衡转矩的作用下，转子的转速将发生变化。而系统中各发电机转子相对位置的变化，反过来又将影响系统中电流、电压和功率的变化，且各状态变量的变化较大。

综上所述，不论是静态稳定性还是暂态稳定性问题，都是研究电力系统受到某种干扰后的运行过程。由于两种稳定性问题中受到的干扰不同，因而分析的方法也不同，除此之外，还有一种动态稳定。

动态稳定是指当系统受到某种大干扰将使系统丧失稳定，当采用自动调节装置后，可将系统调节到不致丧失稳定，把这种靠自动调节装置作用得到的稳定叫做动态稳定。所谓动态稳定是指电力系统都到大干扰后，在计及自动调节和控制装置的作用下，保持系统稳定运行的能力。

当系统遭受到某种扰动，而打破系统功率平衡时，各发电机组将因功率的不平衡而发生转速的变化。由于各发电机组的转动惯量不等，因此它们的转速变化也各不相同有的变化较大，有的变化较小，从而在各发电机组的转子之间产生相对运动。电力系统的稳定问题，主要是研究电力系统中发电机之间的相对运动问题。由于牵涉到机械运动，所以分析电力系统的稳定性也称电力系统的几点暂态过程的分析。

电力系统的稳定问题，还可以分为电源的稳定性和负荷大稳定性两类，电源的稳定性就是要分析同步发电机是否失步；负荷的稳定性就是要分析异步电动机是否失速、停顿。但往往是电源和负荷同时失去稳定。

1.2 电压稳定的研究内容

目前的研究工作按照其目的的不同可以分为三大类：电压失稳现象机理探讨、电压稳定安全计算和预防/控制措施研究。

(1)电压失稳机理探讨：其目的是要弄清楚主导电压失稳发生的本质因素，以及电压稳定问题和电力系统中其它问题的相互关系，电力系统中众多元件对电压稳定性的影响，在电压崩溃中所起的作用，从而建立起分析电压稳定问题的恰当系统模型。在这方面主要的研究手段有定性的物理讨论、电压崩溃现象的剖析、小干扰分析方法和时域仿真计算。早期的静态研究中机理认识集中体现在P-V曲线和Q-V曲线分析、潮流多解的稳定性分析和基于灵敏度系数的物理概念讨论。动态因素受到重视以后，负荷的动态特性，OLTC的负调压作用受到了普遍关注。目前普遍认为无功功率的平衡、发动机的无功出力限制、OLTC的动态和负荷的动态特性与电压崩溃关系密切。但是对电压崩溃的机理认识还很不一致，不同研究人员所采用的系统模型也有很大差别，这种现状表明迫切需要全面深入地分析电压稳定问题，分析它与电力系统中其它问题的相互关系，弄清各种因素的作用，抓住问题的本质，为不同情况下的电压稳定研究建模提供必要的指导原则。

(2)电压稳定安全计算：主要包括两个方面，即寻找恰当的稳定指标和快速且有足够精度的计算方法。电压稳定指标（多为静态指标）总体上分成两类：裕度指标和状态指标。目前已提出的主要有：各类灵敏度指标、最小模特征值指标、电压稳定性接近指标、局部指标、负荷裕度指标等。现在又提出了很多新的指标，如的快速电压稳定指标FVSI，通过常规潮流程序计算每条线路的静态稳定指标，并按指标排列。从而确定特定运行点到崩溃点的距离，来判断系统的安全性。这个指标实现容易、计算简单、概念清晰，且预测结果较精确，可作为警告指标来

预防电压崩溃；在线电压稳定指标Lvsi, 反映的是系统在当前运行状态下，某一支路电压稳定的程度；基于网损灵敏度理论的二阶指标ILSI，可以很好指示电压稳定水平，并具有良好的线性度，也可用于在线评估；提出将整个系统等值为一个简单的两节点系统，在此基础上计及感应电动机负荷，得到负荷母线在线小干扰电压稳定指标。

两类指标都能给出系统当前运行点离电压崩溃点距离的某种量度。状态指标只取用当前运行状态的信息，计算比较简单，但存在非线性；而裕度指标能较好地反映电压稳定水平，但其计算涉及过渡过程的模拟和临界点的求取问题，计算量较大。从目前研究看，尽管许多电压稳定指标已被提出，但由于各种指标都采用了不同程度的简化，其准确性与合理性需要进一步验证和改进。

这方面目前需要解决的主要有以下三个问题：①快速、准确的指标计算方法；②根据动态机理对各类指标的合理性、准确性进行检验，为运行部门选择指标提供依据；③在快速算法中计及影响电压稳定的主要动态元件的作用，比如发电机无功越限和负荷特性的影响等。

(3)预防/控制措施的研究：以日本和法国采取的事故对策最为出色。前者强调增强事故状态下的电压控制能力，后者以其对电压崩溃过程的时段的划分，侧重于事故发生前的紧急状态下的预防措施。目前普遍认为，加强无功备用、提高无功应变能力、防止无功功率的远距离传输、紧急切负荷、闭锁甚至反调OLTC是预防严重事故的有效措施。

1.3 电压稳定的研究展望

电压稳定研究作为电力系统领域的一个重要的实际课题，在近三十年来取得了许多重要的成果，一些电网工程人员研制了电压稳定分析和监测应用软件。但目前理论研究和应用实践表明，对电压稳定问题的认识深度和已取得的成果还远远不能与功角稳定问题研究所取得的理论认识深度及应用成果相比拟，还不能通过对电压稳定全面的分析、预防、监测、控制确保电力系统的安全可靠运行。因此目前仍然存在的问题和今后可能的研究方向主要有：

(1)电压崩溃的机理研究；

(2)对各种元件的动态特性还缺乏全面的分析和统一的认识，负荷建模仍然是电压稳定研究的最大难题；

(3)影响电压稳定的主要随机因素的统计特性的获取，以及这些随机因素统计特性比较复杂时，如何进行电压稳定概率分析；

(4)根据各种不同的电压稳定裕度指标，开发相应的监测应用软件，使电压

2.现今对于电压崩溃机理的认识

电力系统稳定运行的前提是必须存在一个平衡点，最重要的一类电压不稳定性场景就是对应 于系统参数变化导致平衡点不再存在的情况。由于负荷需求平滑缓慢地增加而使负荷特性改 变直至不再存在与网络相应曲线的交点，固然是其中的一种场景，但事实上，更为重要的场 景对应于大扰动，如发电和／或输电设备的停运，这种大扰动使网络特性急剧变动，扰动后 网络的特性(如 PV 曲线)不再同未改变的负荷的相应特性相交，失去了平衡点，而导致电压 崩溃。所以也需要研究由于大的结构和系统参数的突然变化所引起的不稳定机制。

2.1 短期电压失稳

研究认为，引起暂态电压崩溃的主要原因：①短期动态扰动后失去平衡点；②缺乏把系统拉 回到事故后短期动态的稳定平衡点的能力；③扰动后平衡点发生振荡(实际系统中未观察 到)；④长期动态引起的短期失稳(如平稳点丢失，吸引域收缩和振荡)。这一时段内可能同 时出现功角失稳和电压失稳，由于它们包含相同的元件，区分它们往往很困难。一种典型的 纯电压稳定问题场景是单机单负荷系统，负荷主要由感应电动机组成。这里的暂态失稳主要 是指系统受扰动之后，感应电动机等快速响应元件失去了平衡点，或者由于故障不能尽快切 除，使系统离开了干扰后的吸引域。

2.2 长期电压失稳

系统扰动之后，系统已获短期恢复，可用长期动态近似．此后造成动态失稳的原因 有：①失去长期动态平衡点；②缺乏把系统拉回到长期稳定平衡点的能力；③电压增幅振荡(实际系统中未观察到)。

2.3 由长期动态造成的短期不稳定性

此种失稳机制也可以划分为 3 种情况： ①由长期动态造成的短期平衡点丢失； ②由长期动态 造成的短期动态的吸引域收缩而致使系统在受到随机参数变化或小的离散转移后，缺乏拉回 到短期稳定的平衡点的能力；③由于长期动态而造成的短期动态的振荡不稳定性。

3.电压稳定性的分析方法

3.1 灵敏度分析方法

灵敏度分析在电压稳定研究中应用越来越广泛，其突出的特点是物理概念明确，计算简单。灵敏度分析方法属于静态电压稳定研究的范畴，它以潮流计算为基础，以定性物理概念出发，利用系统中某个感兴趣的标量对于某些参数的变化关系，即它们之间的微分关系来研究系统 的电压稳定性。例如，人们常常考察负荷增长裕度对于发电机出力、线路参数变化的灵敏度 以求得较好的控制电压安全的措施。在潮流计算的基础上，只需少量的额外计算，便能得到 所需的灵敏值。灵敏值计算缺乏统一的灵敏度分析理论作基础，各文献都按自己的方法进行 灵敏度分析，没有统一的标准；在计算灵敏度指标时，没有考虑负荷动态的影响、没有计及 发电机无功越限、有功经济调度的影响；灵敏度指标是一个状态指标，它只能反映系统某一 运行状态的特性，而不能计及系统的非线性特性，不能准确反映系统与临界点的距离。3.2 最大功率法

最大功率法基于一个朴素的物理观点，当负荷需求超出电网极限传输功率时，系统就会出现 象电压崩溃这样的异常运行现象。最大功率法的基本原则是将电网极限传输功率作为电压崩 溃的临界点，从物理角度讲是系统中各节点到达最大功率曲线族上的一点。电压崩溃裕度是 系统中总的负荷允许增加的程度。常用的最大功率判据有：任意负荷节点的有功功率判据、无功功率判据以及所有负荷节点的复功率之和最大判据。当负荷需求超过电力系统传输能力 的极限时，系统就会出现异常，包括可能出现电压失稳，因此将输送功率的极限作为静态电 压稳定临界点。负荷如果从当前的运行点向不同的方向增加，就会有不同的电压稳定临界点，有不同的电压稳定裕度，但在这些方向中总会有一个方向的电压稳定裕度最小。计算出这个 方向和电压稳定临界点，就能为防止电压失稳提出有效的对策。把这个方向定义为参数空间 中最接近电压稳定极限的方向，这个电压稳定临界点定义为最接近电压稳定临界点。3.3 Q-U 法

CIGRE 对电压崩溃十分重视，在 1987 年提出电网应按照防止电压崩溃的准则 进行规划设计，并提出了防止电压崩溃的 Q-U 法。Q-U 法是将电网中的某节点或母线作为 研究对象，通过一系列潮流计算，确定其 Q-U 特性曲线，并根据无功储备准则或电压储备 准则，来确定所需的无功功率。该方法的优点是物理概念明确，缺点主要是潮流方程在电压崩溃点处不易收敛。电压稳定的研究方法

根据所采用的数学模型一般可以分为以下两大类：基于稳态潮流方程的静态分析方法，基于非线性微分方程的动态分析方法。4.1 静态分析方法

静态分析方法大多都基于电压稳定机理的某种认识，主要研究平衡点的稳定性问题，即把网络传输极限功率时的系统运行状态当作静态电压稳定极限状态，以系统稳态潮流方程进行分析。其研究内容主要包括计算当前运行状态下的电压稳定指标、确定系统的薄弱环节、寻找提高系统电压稳定裕度的控制策略等。静态分析方法众多，以下扼要地综述一些广泛使用的、具有代表性的方法。4.1.1灵敏度分析法

灵敏度法是通过计算在某种扰动下系统变量对扰动的灵敏度来判别系统的稳定性。灵敏度分析的物理概念明确，求解方便，计一算量小，因此在电压稳定分析的初期受到了很大的重视，对简单系统的分析也较为理想。目前最常见的灵敏度判据有：dVL/dEG、dVL/dQL、dQG/dQL、dQ/dVL等，其中VL、QL和EG、QG分别为负荷节点、无功源节点的电压和无功功率注入量，Q为电网输送给负荷节点的无功功率与负荷无功需求之差。在简单系统中，各类灵敏度判据是等价的，且能准确反映系统输送功率的极限能力，但在推广到复杂系统以后，则彼此不再总是保持一致，也不一定能准确反映系统的极限输送能力。目前，灵敏度方法在确定系统薄弱环节、评估控制手段的有效性方面仍具有良好的应用价值。4.1.2特征值分析法、模态分析法和奇异值分解法

它们都是通过分析潮流雅可比矩阵来揭示系统的某些特性。特征值分析法将雅可比矩阵的最小特征值作为系统的稳定指标；模态分析法在假设某种功率增长方向的基础上，利用最小特征值对应的特征向量，计算出各节点参与最危险模式的程度；奇异值分析法和特征值分析法类似，最小奇异值对应的奇异向量与特征值分析法对应的特征向量有相同的功能，在数值计算中前者只涉及实数运算，后者可能出现最小特征值为复数的情况，故前者更受研究人员的欢迎。考虑到电压和无功的强相关性，这三种方法在分析时往往采用降阶的雅可比矩阵。

电力系统是一个高度非线性系统，其雅可比矩阵的特征值或奇异值同样具有高度的非线性，所以这三种方法都很难对系统电压稳定程度作出全面、准确的评价，但在功率裕度的近似计算、故障选择等方面仍有较好的应用价值。4.1.3连续潮流法

连续潮流法是求取非线性方程组随某一参数变化而生成的解曲线的方法，其关键在于引入合适的连续化参数以保证临界点附近解的收敛性，此外，为加快计算速度，它还引入了预测、校正和步长控制等策略。目前，参数连续化方法主要有局部参数连续法、弧长连续法及同伦连续法。在电压稳定研究中，连续潮流法主要用于求取大家熟知的PV曲线和QV曲线。由于能考虑一定的非线性控制及不等式约束条件，计算得到的功率裕度能较好地反映系统的电压稳定水平，连续潮流法已经成为静态电压稳定分析的经典方法。4.1.4非线性规划法

非线性规划法是将电压崩溃点的求取转化为非线性目标函数的优化问题，它以总负荷视在功率最大或任意负荷节点的有功功率最大为目标函数，采用非线性优化的方法来求解。相对于求解一个非线性方程组，求解一个非线性规划问题要复杂得多，但它能较好地考虑各种等式、不等式约束条件的限制，在求解实际问题的时候具有更大的实用价值。目前，非线性规划法已用于电压稳定裕度计算、电压稳定预防校正控制策略、最优潮流、电力系统经济调度等各种问题。4.1.5零特征根法

零特征根法是一种直接计算系统临界点的方法。它把临界点特性用非线性方程组描述出来，并从数学上保证该方程组在临界点处可解。在电压稳定研究中，一般将静态电压稳定临界点描述成具有非零左或右特征向量的形式，即求解如下形式方程组：

f(x,)0f(x,)0w'f0 或 fxv0 xl(w)0l(v)0两式中的第一个方程描述了潮流关系，第二、三个方程一起说明潮流雅可比矩阵奇异、具有非零的左或右特征向量，根据需要第三个方程可采用模2范数等

多种形式。

零特征根法对初值的要求较高，需要采用一定的初始化策略。同时，零特征根法难以考虑不等式约束条件，而现有的几种试图考虑不等式约束的策略在实际系统下的效果都不佳，有待进一步研究。

总之，基于潮流方程的静态分析方法经历了较长时间的研究，并取得了广泛的经验。但本质上都是把电力网络的潮流极限作为静态稳定极限点，不同之处在于抓住极限运行状态的不同特征作为临界点的判据。4.2 动态分析方法

电压稳定本质上是一个动态问题，只有在动态分析下，动态因素对电压稳定的影响才能体现，才能更深入地了解电压崩溃的机理以及检验静态分析的结果。目前，动态电压稳定分析方法主要分为小扰动分析法和大扰动分析法，其中大扰动方面主要有时域仿真法及能量函数法。除此以外，还有非线性动力学方法。4.2.1小干扰分析法

小扰动分析法是基于线性化微分方程的方法，仅适用于系统受到小扰动时的情形。它的主要思路是将描述电力系统的微分-代数方程组在当前运行点线性化，消去代数约束后形成系统矩阵，通过该矩阵的特征值和特征向量来分析系统的稳定性和各元件的作用，其主要难点在于建立简单而又包括系统主要元件相关动态的模型。目前，小扰动分析已用于有载调压变压器(OLTC)、发电机及其励磁控制系统和负荷模型等对电压稳定影响的研究。4.2.2大干扰分析法

潮流解的存在和小干扰电压稳定分析的重点在于把电力系统置于一个具有一定安全裕度的运行方式。电力系统遭受线路故障和其它类型的大冲击，或在小干扰稳定裕度的边缘负荷的增加，都可能使系统丧失稳定。这是系统动态行为的数学描述必须保留其非线性特性的原因。这方面的研究主要有时域仿真法和能量函数法。

（1）时域仿真法是研究电力系统动态电压特性的最有效方法,目前主要用来认识电压崩溃现象的特征，检验电压失稳机理，给出预防和校正电压稳定的措施 17

等，适合于任何电力系统动态模型。但是，电压稳定的时域仿真研究还存在一些难点，主要包括时间框架的处理、负荷模型的适用性以及结论的一般化问题。

（2）能量函数法是直接估算动态系统稳定的方法，可避免耗时的时域仿真，基本思想是利用能量函数得到状态空间中的一个能量势阱，通过求取能量势阱的边界来估计扰动后系统的稳定吸引域，并据此判断系统在特定扰动下的稳定性。能量函数法在判断暂态功角稳定方面已取得了相当多的成果，为系统中电压稳定薄弱区域的识别和不同规模系统间电压稳定性的比较提出了良好的依据，但它对于具有复杂的动态特性和有损耗的输电系统而言，并不能保证能量函数存在，目前在研究电压稳定方面仍处于起步阶段。4.2.3非线性动力学方法

电压稳定裕度指标算法的研究都是针对线性化了的系统方程，即假设初始条件的微小变化只能导致输出的微小变化，但由于电力系统是一个非线性的动力学系统，临界点附近系统状态的剧烈变化，使得临界点附近这一假设往往不成立。有时，它也不能回答如果系统越过稳定极限点时，其状态将如何变化的问题。为了确保电力系统的安全性，人们寻找能够分析并控制非线性作用的新方法，基于非线性动力学的研究日益增多，如中心流形理论、分岔理论和混沌理论，其中研究最多的是分岔理论。

分岔是非线性科学研究的一种现象，主要研究当一组微分方程所描述的解的动态特性与方程所含参数的取值相关，并随着参数取值的改变而发生的变化，包括系统一些重要特性，例如稳定性、稳定域和平衡点的变化。运用分岔理论能够很好地分析电压失稳的机理，且能够在一定程度上将功角稳定与电压稳定问题联系起来提供统一的数学分析基础。目前存在的主要问题是要进行复杂的化简运算以便减少大量的计算量，因此尚需进行广泛深入的探索。4.2.4电压稳定的概率分析

电力系统具有非线性和不确定性特点，使得电力系统中的一些参数由于测量、估计或计算上的误差具有一定的随机性，扰动及其相应的保护动作均是随即过程，计及系统参数和扰动的随机性进行电压稳定分析具有一定意义。根据负荷潮流雅可比矩阵奇异的可能性来定义电压稳定概率指标，在30节点电力系统上 18

校验了该指标的有效性。提出了一种进行电力系统电压崩溃风险评估的方法。该方法综合考虑了电压崩溃的概率和后果，量化了风险指标，通过兼顾风险指标和经济效益为确定系统的最佳运行方式提供了依据。6节点系统和IEEE 300节点系统的评估结果证明了该方法的可行性和有效性。

尽管电压稳定静态分析方法从原理上讲并不严密，所得结果也难以令人信服，但却计算简单，且不需要难以准确获得的负荷动态特性。与此相对应的电压稳定动态分析方法，不仅面临着负荷动态建模的困难，而且在研究实际大规模系统时还存在着数值计算上的困难。因此人们对电压稳定静态分析方法仍持积极的态度，并努力寻求潮流雅可比矩阵的性质与系统电压稳定性之间的关系。并在积极的探索将电力系统动态分析方法和静态分析方法结合起来的电压稳定的分析方法。

4.电压稳定研究的进一步发展

更精确的电压稳定极限确定所需的模型 对于系统电压稳定极限做出更精确的描述是现代电力系统发展的需要，为此有必要考虑更实 际的负荷模型，采用更有效的方法。感应电动机负荷是非常重要的一类负荷，在以往的电压 稳定极限计算中，对这一类负荷常常以静态负荷替代，或是用具有功率恢复特性的动态负荷 模型近似，研究表明，基于恒稳态功率恢复特性的动态负荷的小扰动分析所得的 SNB 点与 基于静态负荷的 CPF 所得的 Fold 分岔点是一致的，而考虑具体的感应电动机负荷后刻画电 压稳定极限的工作变得更为复杂：首先很有可能在 Fold 分岔点之前就出现由于电动机滞转 引起的 SNB 点；其次，这些 SNB 点不一定会造成系统出现电压崩溃，其性质还要依系统的 具体情况进行分析。因此，在更精细的描述系统电压稳定极限的工作中，对于感应电动机负 荷模型应予充分重视。

不断发展的计算方法 迅速发展的计算机技术以及基于几何概念的非线性动力学定性理论促进了非线性动力系统 数值计算方法的发展和应用，目前已有 AUTO，MAPLE 等著名商业软件可供选择。但是目前 还没有用来分析多机电力系统的稳定性的好经验。在电力系统的分岔与混沌研究中，围绕如 何求取平衡解流形曲线，如何自动修正步长，如何越过常规 Newton-Raphson 算法中的奇异 点，如何跟踪大型电力系统的 PV 曲线，如何搜索解曲线上的分岔点并判别其类型等一系列 问题，进行了广泛的研究。目前一般采用延拓算法，较典型的有预估-校正法、弧长法等。例如用解轨线的切线或割线的方法预测，而用局部参数化或利用解轨线与垂直于切向量的超平面的交点的方法(准弧长法)校正，也可用二次型曲线来近似描述 SNB 点附近的潮流解，并用可控步长来加速计算。面对感应电动机模型对于电压稳定分析造成的复杂性，需要有效的精确判定系统的稳定极限 的方法，CPF 或是基于恒稳态功率负荷模型的小扰动分析在这种系统中给出的结论一般都倾 向于乐观；计及感应电动机负荷的分岔方法虽然可以通过 SNB 点附近的平衡点的情况来判 断出现的 SNB 点的性质，但对大系统而言，“两步法”更为适用，针对拥有大量感应电动机 负荷的系统，在“两步法”之后通过时域仿真确定所发现的 SNB 的性质也是非常必要的。

5.结语

电力系统电压稳定问题的研究有着十分重大的社会经济意义。尽管电压稳定问题及其相关现 象十分复杂，在过去二十年间，人们已经在电压失稳机理以及负荷模型建立、分析手段上取 得了很多重要研究成果。随着系统规模的不断发展，新型控制设备的不断投入运行以及电力 市场化的不断深入，人们需要更为准确的电压稳定性指标以及实用判据，需要将电压安全评 估与控制不断推向在线应用。

参考文献

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第五篇：船舶数字化设计与制造

关于船舶数字化设计与制造

目前在我国乃至全世界。要实现船舶行业的跨越式发展，必须以信息技术为基础。世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统，实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化、从而大幅度提高生产效率和降低成本。所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术，在计算机里先设计一条“完整的数字的船”。不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番，还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。

船舶是巨大而复杂的系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成，包括数十个功能各异的子系统，通过船体平台组合成一个有机的整体。造船周期一般在10个月以上，既要加工制造大量的零部件，又要进行繁杂的逐级装配，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等各个方面。这样的一个复杂的系统需要非常强大的信息处理能力。我国船舶行业今年来虽有很大的发展，但与国际造船强国相比，无论在产量，还是在造船技术上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化设计系统与生产进程联系不紧密、船舶零部件标准化程度低、信息采集手段落后、物资/物流管理系统信息部同步、生产日程计划安排手段落后、成本管理工作缺乏系统性、数字化应用未有效的促进体制和管理创新等问题的存在，导致了我国船舶行业参与国际竞争的综合能力不高。

船舶工业是集资金、技术、劳动密集为一体的产业，科技含量较高。尽管我国船舶行业的造船量已连续多年位居世界前三位，造船相关经济指标持续增长，但是与其他造船强国相比，我国船舶企业还存在很大的差距，尤其是在造船信息化数字化方面，由于信息技术和应用的滞后，使得我国船舶企业与世界造船强国的船舶企业差距有扩大的趋势。具体表现在：

1、开发设计滞后。由于缺乏一体化的数字设计工具，我国船舶工业长期以来在船舶设计与开发方面能力很差，已经严重影响我国船舶工业的发展，设计周期长和设计水平落后都制约了我国造船生产效率的提高。

2、信息建设无序。目前我国数字化造船存在的主要问题有船舶设计自顶向下的全过程集成尚未实现；现有系统的集成度差，信息孤岛现象严重；信息架构的整体考虑不足，协同能力和柔性应对能力差，产品设计、制造、管理信息一体化的集成度较低，数字化设计、制造、管理生产线各主线尚未贯通，数字化制造技术效能远未发挥。

3、运营管理薄弱。由于缺乏对造船成本的实时跟踪管理，导致造船专业化水平低、生产流程不尽合理，生产准备周期长、单位产品工时耗费高制约了造船业的发展。特别是随着产业规模的快速扩大来自企业管理方式和成本节约的挑战将会更加突出。

4、配套商全球化。在我国船舶工业规模迅速扩大、造船产量急剧增加和船舶品种结构不断升级的情况下，特别加入WTO后，国家对船用设备进口采取行政性限制措施，进一步降低船用设备进口关税，更多性价比高的国外同类产品进入我国市场，使得船舶企业配套设备的提供商遍布全球，这从侧面也对船舶企业信息一体化建设提出了更高的要求。

5、协同响应速动。船舶制造正在从集成制造向敏捷制造过程转化，真正面向大批量定制技术的船舶敏捷制造系统，并没有实现的基础。但随着造船模式向船舶敏捷制造过程转化的深入，船舶结构设计模块化和标准化技术也将会更加深入地研究并逐步推广应用，这必将带来船舶制造过程和模式的快速演变，可以预测，随着以上关键技术的成熟，船舶制造大批量定制的环境将逐步形成，这将对船舶企业间协同的速动响应能力提出更高的要求，而船舶企业间的实时互通也需要强有力的信息化平台作支持。

总之，我国船舶企业在数字化造船的实施建设方面，首先要确定其总体的发展规划和目标，并建立起企业的Intranet/Internet网，做好基础准备。从生产设计、信息化建设、企业管理三个方面入手，通过推动CAD/CAM、CIMS技术，B2B电子商务技术及ERP技术的广泛应用，缩短船舶总体及配套设备的设计和生产周期，提高船舶质量。通过开展网上报价和网上采购，加速资金和材料的周转速度。最终实现网络化的管理体系，提高管理效率，最终实现数字化船舶。