[00875933]船舶与海洋平台自动发配电容错关键技术及其应用

该项目属动力与电气工程领域。 现代船舶与海洋平台向着超大型化与抗恶劣海洋天气的方向发展，其电力系统容量成倍增长；电力推进船舶的容量增长在10倍以上，且推进电机容量超过发电机容量。电力系统在船舶与海洋平台狭小机舱空间内形成高功率密度，产生了发电机之间、发电机与电气负荷的强非线性耦合。国内外现有技术以经典控制和继电保护为基础，表现出电网电压/频率动态波动大、发电机轻载解列、发生故障时控制能力弱等问题，影响船舶航行和海洋平台作业，严重时威胁到人员的生命。经十余年的校企合作，课题组根据船舶与平台的特殊性，以发配电可靠运行为目标，开展船用发电机容错控制、电力系统解列故障诊断、船用配电板容错技术等研究，在支撑船舶与海洋平台安全的电力系统自动发配电可靠性技术上取得了有效的方法，形成了具有自主知识产权的发配电产品，在国产船舶电气设备制造升级上取得了成效；产生三方面创新成果。 1)船舶与海洋平台柴油发电机智能容错控制技术：应用电力系统非线性控制与混沌理论，首次发现发电机并联轻载运行时由于混沌振荡产生的解列，提出了船舶电力系统的混沌与随机分形的三维自治系统模型，解决船舶在航道上航行发生发电机解列的难题；发明了神经网络模型参考自适应与辨识的发电机智能容错控制方法，设计了局部递归混沌神经网络用于发电机建模，模型计算量减少30％。 2)船舶与海洋平台电力系统故障诊断及其恢复重构技术：以“故障诊断+恢复重构”实施控制；采用关联维数识别获取征兆与故障之间的映射，采用C-C和GP算法计算各工况的本征模函数分量的关联维数实施故障诊断。发明了电力系统BDI(Belief-Desire-Intention)多智能体故障重构方法，对区域配电系统运用BDI多智能体的“信念→意愿→意图”推理逻辑生成满足系统约束的重构策略实施控制。 3)船舶与海洋平台电力系统配电板冗余容错技术：应用PLC冗余、电源冗余和环形通讯网络等容错技术，制造了具有自主知识产权的船舶与海洋平台电力系统故障冗余的功率管理配电板，研发了可在带电状态进行试验和维修的抽屉柜式控制屏，确保不间断供电；设计了单台变频器带多台电机顺序启动方法，减少电机带负荷启动对电网的冲击。 项目获授权发明专利5项、实用新型专利23项、出版专著1部、论文190篇(SCI/EI45篇)，他引680多次。产品取得欧盟认证，获得美国法国等著名船级社认证，2005年来应用于1291条船舶和90个海洋平台，产值约12.8亿；近三年产值约2.89亿，市场占有率国内20％全球8.4％左右；应用于中国极地研究中心雪龙号极地考察船、中国海洋石油总公司海洋深水半潜式钻井平台981、世界最大FPSO运营商荷兰SBM Offshore公司30万吨浮式生产储油船，推动了中国船舶发配电设备应用于国际高端船舶与海洋平台。经上海科学技术情报研究所科技成果水平检索，项目成果整体达到国际先进水平。