1．目的及意义

1.1目的及意义

为了提高运输效率，减少投入成本，现代船舶正向着大型化和节能型发展，船舶电力系统也发挥着越来越重要的作用。随着其他领域技术的完善和成熟，一些学者尝试将这些技术应用在船舶电力系统中，取得了不错的效果。例如，计算机技术的迅猛发展使现代船舶电力系统逐渐信息化、智能化，有效避免了人力资源的浪费，提高了船舶电力运行的精确程度；为了节约能源，减少成本，太阳能发电技术在船舶电力系统也屡见不鲜，甚至已经成为了一些船舶非重要设备的主要电源^[1]；此外，对船舶上能源的二次或者是多次利用也一直是研究者们不断探讨的话题。

这些技术有着极大的优势和广阔的发展前景，但是这对船舶电力系统提出了更高的要求。一是电力系统不断复杂化，短路故障和其他故障发生的几率大大增加。在故障清除后，电力系统快速稳定的重新投入使用也愈发困难。二是船舶变频电源并入主电网的时侯，电力系统会有不同程度的扰动，而在船舶运行过程中，任何细微的扰动都会影响电力系统的稳定性，尤其是暂态稳定性，进而影响到船舶航行的状态和安全。三是船舶电源数量增多，而在船舶航行中的不同工况所需要的电源数量不同，有时需要突然断开或者接入某一大型电源，这对整个电力系统稳定性有巨大的影响^[2]。

电力系统不稳定的后果经常是非常严重的，可能导致设备的长久损坏和停止，并有可能导致整个区域电力系统的瓦解，影响船舶的正常使用，甚至危及船舶的航行安全。一些典型后果如下：（1）区域性中断供电 （2）低压情况 （3）负荷中断（4）损毁设备 （5）继电器和保护设备失灵。

电力系统暂态稳定性是在整个正常和非正常运行情况下确保电力系统机电平衡的一个特性。因为电力系统稳定是一个机电平衡现象，所以定义为系统中指定的同步电机在扰动，例如在系统各位置的故障和故障清除之后，相互保持同步的能力。同样的它也显示了系统中感应电动机在扰动后保持转矩来带动负荷的能力。常用来提高系统暂态稳定性的方法有如下几种：（1）快速切除故障 （2）采用自动重合闸装置 （3）发电机实行强行励磁 （4）减少原动机输出的机械功率 （5）采用电气制动。

进行电力系统暂态稳定性分析意义重大。暂态稳定分析确定了系统中电机功角和速率偏差、系统电频率、电机的有功和无功潮流、传输线和变压器潮流，以及母线和电压等级等多个方面的数据及运行状态，这些指标都为系统稳定评估提供了依据。

超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环发电系统在船舶主机烟气余热利用发电中具有显著的应用潜力，但其所输出的kHz级三相交流电不能直接匹配馈入工频船舶交流电力系统，需要通过变频变流装置解决并网馈电问题。将变频电源集成在具有强耦合、非线性和不确定性特点的船舶电力系统中并网运行，会对船舶电网的暂态稳定性产生显著的影响作用。本文即是基于这一现象，对电力系统的暂态稳定性进行研究分析。采用电气分析软件ETAP构建船舶电力系统模型，通过改变不同参数值模拟实际过程，分析不同类型的故障、电源接入方式、切断或介入某大容量发电机等对电力系统暂态稳定性的影响。这对于改善船舶电力系统稳定性能，提高船舶航行性能，保护人命财产安全具有重大的意义。

1.2国内外研究现状

电力系统暂态稳定性问题涉及到电力系统能否正常，有效的工作，与人们的生活和生产息息相关，故对电力系统暂态稳定性的研究一直是国内外学者不断探讨的话题。目前，在电力系统中应用比较广泛的暂态稳定分析方法主要有两类，即时域仿真法和直接法^[5]。