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基于马尔科夫链的船舶输电系统短路故障预测方法研究
| 论文题名： | 基于马尔科夫链的船舶输电系统短路故障预测方法研究 |
| 关键词： | 船舶输电线路;短路故障;绝缘恶化;卡尔曼滤波器;马尔科夫链 |
| 摘要： | 船舶电力系统是一个耦合作用非常强的独立系统，且其输电线路所处环境湿度很大，加上存在盐雾、霉菌、油污等，使其输电线路容易受到腐蚀，绝缘层易恶化，进而绝缘能力下降，有局放、闪络等产生使得绝缘层进一步恶化，输电线路进入短路故障易发期。短路故障对船舶电力系统安全稳定运行造成非常严重的影响，甚至使其瘫痪。早期故障是输电线路绝缘恶化的早期体现，是短路故障产生的前期表现，因此有必要对早期故障进行检测来预警短路故障的发生，提前采取措施，预防短路故障发生，保证船舶电力系统安全稳定的运行。但早期故障出现到短路故障的时间长短难以确定，为了更好地制定维护时间和更换时间，本文做如下工作: 首先，根据船舶输电线路的绝缘恶化过程来对线路短路故障演化机理进行研究，并对早期故障的故障特性进行分析;根据其故障特性，搭建船舶输电线路的早期故障模型，并分析早期故障模型的初始参数对模型的影响;研究干馈式混合输电网络的船舶电力系统，对输电线路的各个运行状态进行分析比较。 其次，以所搭建的船舶输电线路早期故障模型和输电线路的各个运行状态信号为基础，对线路电流信号进行卡尔曼滤波器缓慢动态估计获得估计电流信号，将电流信号和电流估计信号之间存在的差异作为系统状态改变的第一个标准信号来与电流状态阈值进行比较，做出初步诊断。同时对电压信号进行卡尔曼滤波器快速动态估计获得估计电压信号;接着对估计电压信号进行方波拟合，将拟合的方波绝对值的均差与电流剩余信号比值作为第二标准信号来与电压状态阈值进行比较，来肯定或否定初始诊断，并通过对所搭的船舶输电线路系统中各个支路线路的状态检测来验证该方案的可行性，以及通过与其它另外三种基于电压电流的早期故障方案比较来验证该方案的准确性。 最后，根据马尔科夫链的基本理论和船舶输电线路的状态变化状况，将运行状态的划分为正常状态、早期故障状态和短路故障状态，并建立相应的船舶输电线路的马尔科夫模型。基于船舶输电系统的历史运行数据样本获得其等效的马尔科夫状态转移概率矩阵。基于状态转移概率矩阵以及当前系统状态可快速解析获得未来一段时间处于各输电线路状态的概率变化、平稳状态概率和首次故障前平均时间，并与蒙特卡罗模拟法的统计进行比较，分析比较结果说明船舶电力系统输电线路状态的随机过程具有马尔科夫性和运用马尔科夫链进行预测的可行性，并对输电线路的早期故障和短路故障易发期进行预测，从而确定更换输电线路时间。 |
| 作者： | 许奇歆 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 周海峰;王荣杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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