船舶电站仿真软件系统
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摘要
船舶电站是船舶的重要组成部分，是船舶电力系统的核心，它由发电装置和配电装置组成。船舶电站对保证船舶安全、经济航行具有重要意义。尽管船舶电站容量的大小各不相同，自动化程度亦不一样，但船舶电站的基本组成及其运行原理基本上是相同的。
本文在查阅参考大量文献基础上，依据船舶电站系统的运行特点及要求，从电磁学、电力学基本理论出发，按照发电机电磁、机电过渡过程，建立通用的发电机描述数学模型，结合具体参数利用仿真工具进行数字仿真，观测仿真曲线，取得仿真数据。并在此基础上建立仿真软件系统。具体内容包括：船舶电站仿真软件系统的总体设计；船舶电站发电机数学模型的建立；控制器及静态负载数学模型的建立；数学模型的数字仿真等。本文仿真软件系统选择基于微软视窗操作系统的.NET Framework为开发环境，利用统一建模语言分析、设计软件系统模型结构，采用面向对象和基于组件技术的程序设计方法，运用先进的.NET Framework分布式组件开发技术，通过VC#．NET、VC++．NET等开发语言平台模块化实现。
本文以船舶电站用柴油发电机为仿真对象，进行了发电机启动、突增突卸负载等仿真实验。仿真结果表明，发电机、控制器的数学模型符合实际。使用龙格-库塔法及COM技术开发其软件模型，最终完成的仿真软件系统人机交互界面更为友好，可支持更为强大的远程操控功能。
Marine power station (MPS) is an important part of shipping and the core of marine electric power system. For the security and economy of marine navigation, MPS plays a pivotal pole. Essential components and working principles of MPS are mainly uniform each other, despite different MPS has different capacity and level of automation.
In thesis, after reading lots of documents, according to characteristic, demand of MPS. and electromagnetic and electromechanical transient course of generator, Author designed the mathematical model of marine diesel-engine generator. Through making experimentation of simulation, analyzing curves of simulation, the data of simulation were procured. Marine power station simulation software system (MP4S) were built base on above, including total design, mathematical model of generator, mathematical model of controller and load, simulation for mathematical model etc. Relying on Microsoft . NET Framework, model's structure of system was analyzed and designed by Unified Model Language. Utilizing Object Orient Technology (OOT), Component-Based Development (CBD) and .NET Framework Distributed COM (DCOM), Author developed MP4S. Platform for development is VC#. NET and VC++. NET.
A number of simulation-experiments to above-mentioned mathematical models of marine diesel-engine generator have been operated, which include start-up of generator and alter of feeder etc. The simulation results show that mathematical models are according with working fact Software model of generator is made by Runge-Kutta method and COM technology. MP4S can be used for the training for seafarers. The processes of MP4S's modeling, simulating and total realizing can be taken as a reference for relative researches. MP4S's HMI is friendlier than before. It can support the operation of Remote Access on Internet.
本文在查阅参考大量文献基础上，依据船舶电站系统的运行特点及要求，从电磁学、电力学基本理论出发，按照发电机电磁、机电过渡过程，建立通用的发电机描述数学模型，结合具体参数利用仿真工具进行数字仿真，观测仿真曲线，取得仿真数据。并在此基础上建立仿真软件系统。具体内容包括：船舶电站仿真软件系统的总体设计；船舶电站发电机数学模型的建立；控制器及静态负载数学模型的建立；数学模型的数字仿真等。本文仿真软件系统选择基于微软视窗操作系统的.NET Framework为开发环境，利用统一建模语言分析、设计软件系统模型结构，采用面向对象和基于组件技术的程序设计方法，运用先进的.NET Framework分布式组件开发技术，通过VC#．NET、VC++．NET等开发语言平台模块化实现。
本文以船舶电站用柴油发电机为仿真对象，进行了发电机启动、突增突卸负载等仿真实验。仿真结果表明，发电机、控制器的数学模型符合实际。使用龙格-库塔法及COM技术开发其软件模型，最终完成的仿真软件系统人机交互界面更为友好，可支持更为强大的远程操控功能。
Marine power station (MPS) is an important part of shipping and the core of marine electric power system. For the security and economy of marine navigation, MPS plays a pivotal pole. Essential components and working principles of MPS are mainly uniform each other, despite different MPS has different capacity and level of automation.
In thesis, after reading lots of documents, according to characteristic, demand of MPS. and electromagnetic and electromechanical transient course of generator, Author designed the mathematical model of marine diesel-engine generator. Through making experimentation of simulation, analyzing curves of simulation, the data of simulation were procured. Marine power station simulation software system (MP4S) were built base on above, including total design, mathematical model of generator, mathematical model of controller and load, simulation for mathematical model etc. Relying on Microsoft . NET Framework, model's structure of system was analyzed and designed by Unified Model Language. Utilizing Object Orient Technology (OOT), Component-Based Development (CBD) and .NET Framework Distributed COM (DCOM), Author developed MP4S. Platform for development is VC#. NET and VC++. NET.
A number of simulation-experiments to above-mentioned mathematical models of marine diesel-engine generator have been operated, which include start-up of generator and alter of feeder etc. The simulation results show that mathematical models are according with working fact Software model of generator is made by Runge-Kutta method and COM technology. MP4S can be used for the training for seafarers. The processes of MP4S's modeling, simulating and total realizing can be taken as a reference for relative researches. MP4S's HMI is friendlier than before. It can support the operation of Remote Access on Internet.
引文
[1]王德康，分布式先进控制软件技术与应用，浙江大学，博士论文，2001年8月．
[2]Simon Robinson Ollie Comes等著，C#高级编程，康博译，第1版，2002年1月，清华大学出版社．
[3]Ted Faison著，Visual C#基于组件的开发，战晓苏译，第1版，2003年4月，清华大学出版社．
[4]Dayid S．Platt著，深入理解COM+，潘爱民译，第2版，2000年3月，清华大学出版社．
[5]Dale Rogerson著，COM技术内幕，杨秀章译，第2版，1998年，清华大学出版社．
[6]Corry Mayfield著，COM／DCOM编程指南，第1版，2000年，清华大学出版社．
[7]潘爱民著，COM原理与应用，第1版，1999年，清华大学出版社．
[8]郑凤阁编，轮机自动化，第3版，1990年1月，大连海事大学出版社．
[9]陆祥润、刘凤梧主编，船舶电气实用指南，1993年3月，大连海事大学出版社．
[10]倪以信、陈寿孙、张宝霖著，动态电力系统的理论和分析，1997年11月，清华大学出版社．
[11]余耀南著，动态电力系统，1985年，水利电力出版社．
[12]余贻鑫、陈礼义编著，电力系统的安全性和稳定性，1988年，北京科学出版社．
[13]高洪波，舶电站及电力系统的建模与仿真，武汉交通科技大学，硕士论文，2000年3月．
[14]刘雨，船舶柴油发电机组的建模与智能仿真研究，大连海事大学，硕士论文，2002年3月．
[15]高景德、张麟征编，电机过渡过程的基本理论及分析方法，上、下册，1982年，北京科学出版社．
[16]关根泰次，电力系统暂态解析论，蒋建民译，1989年，北京机械工业出版社．
[17]米勒THE主编，电力系统无功功率控制，胡国根译，1990年，北京水利电力
出版社．
[18]老大中等，电站仿真动态数学模型的动态因子方法，发电设备，1997年，No．10．
[19]何敏等，新一代的电站仿真技术，系统仿真学报，2001年，No．1．
[20]McGills D, etc. Static compensators for reactive power control. 1984, Canada electrical association.
[21]Ribbans-Pavella, etc. Transient stability of power systems-theory and practice. 1993, N.Y:Wiley.
[22]Heydt G.T. Computer analysis methods for power systems. 1986, Macmillan Pub. Co.
[23]D. Zanobetti. Power Station Simulator Elsevier Science Publishers B.V., 1989
[24]Fouad A A, Vittal V. Power system transient stability analysis using the transient energy function method. 1992, Prentice-Hall.
[25]Glavitsch H. Where developments in power system stability shoud be directed. Proc. 1985, ISPSS, Iowa.
[26]史际昌，双脉冲柴油发电机数字调速器的设计与仿真研究，大连海事大学学报，1996年，No．2．
[27]翁史烈，船舶动力装置仿真技术，第1版，1991年8月，人民交通出版社
[28]熊光楞，控制系统数字仿真，第1版，1983年，清华大学出版社
[29]施阳，MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK，第1版，1999年，西安工业大学出版社
[30]李晖等，新型轮机模拟器物理盘台极其数据处理系统，航海技术，2002年，No．5．
[31]史成军等，开发ActiveX控件的方法与技巧，大连海事大学学报，1999年，No．4．
[32]肖章权、高孝洪，现代轮机仿真训练器及其仿真技术发展，计算机仿真，1998年，No．10．
[33]施伟峰，船舶电站仿真系统软件人机界面的开发，机电设备，2001年No．3
[2]Simon Robinson Ollie Comes等著，C#高级编程，康博译，第1版，2002年1月，清华大学出版社．
[3]Ted Faison著，Visual C#基于组件的开发，战晓苏译，第1版，2003年4月，清华大学出版社．
[4]Dayid S．Platt著，深入理解COM+，潘爱民译，第2版，2000年3月，清华大学出版社．
[5]Dale Rogerson著，COM技术内幕，杨秀章译，第2版，1998年，清华大学出版社．
[6]Corry Mayfield著，COM／DCOM编程指南，第1版，2000年，清华大学出版社．
[7]潘爱民著，COM原理与应用，第1版，1999年，清华大学出版社．
[8]郑凤阁编，轮机自动化，第3版，1990年1月，大连海事大学出版社．
[9]陆祥润、刘凤梧主编，船舶电气实用指南，1993年3月，大连海事大学出版社．
[10]倪以信、陈寿孙、张宝霖著，动态电力系统的理论和分析，1997年11月，清华大学出版社．
[11]余耀南著，动态电力系统，1985年，水利电力出版社．
[12]余贻鑫、陈礼义编著，电力系统的安全性和稳定性，1988年，北京科学出版社．
[13]高洪波，舶电站及电力系统的建模与仿真，武汉交通科技大学，硕士论文，2000年3月．
[14]刘雨，船舶柴油发电机组的建模与智能仿真研究，大连海事大学，硕士论文，2002年3月．
[15]高景德、张麟征编，电机过渡过程的基本理论及分析方法，上、下册，1982年，北京科学出版社．
[16]关根泰次，电力系统暂态解析论，蒋建民译，1989年，北京机械工业出版社．
[17]米勒THE主编，电力系统无功功率控制，胡国根译，1990年，北京水利电力
出版社．
[18]老大中等，电站仿真动态数学模型的动态因子方法，发电设备，1997年，No．10．
[19]何敏等，新一代的电站仿真技术，系统仿真学报，2001年，No．1．
[20]McGills D, etc. Static compensators for reactive power control. 1984, Canada electrical association.
[21]Ribbans-Pavella, etc. Transient stability of power systems-theory and practice. 1993, N.Y:Wiley.
[22]Heydt G.T. Computer analysis methods for power systems. 1986, Macmillan Pub. Co.
[23]D. Zanobetti. Power Station Simulator Elsevier Science Publishers B.V., 1989
[24]Fouad A A, Vittal V. Power system transient stability analysis using the transient energy function method. 1992, Prentice-Hall.
[25]Glavitsch H. Where developments in power system stability shoud be directed. Proc. 1985, ISPSS, Iowa.
[26]史际昌，双脉冲柴油发电机数字调速器的设计与仿真研究，大连海事大学学报，1996年，No．2．
[27]翁史烈，船舶动力装置仿真技术，第1版，1991年8月，人民交通出版社
[28]熊光楞，控制系统数字仿真，第1版，1983年，清华大学出版社
[29]施阳，MATLAB语言精要及动态仿真工具SIMULINK，第1版，1999年，西安工业大学出版社
[30]李晖等，新型轮机模拟器物理盘台极其数据处理系统，航海技术，2002年，No．5．
[31]史成军等，开发ActiveX控件的方法与技巧，大连海事大学学报，1999年，No．4．
[32]肖章权、高孝洪，现代轮机仿真训练器及其仿真技术发展，计算机仿真，1998年，No．10．
[33]施伟峰，船舶电站仿真系统软件人机界面的开发，机电设备，2001年No．3