船舶综合电力系统是高技术船舶动力的重要发展方向。
2018年6月至 2019年10月世界范围高技术船舶事故中,由电力系统故障引发的事故约占70%。
提升船舶电气装备的可靠性,研制船舶综合电力系统,已成为推动我国海洋强国战略的重要举措。
该项目解决了我国船用断路器可靠性低、推进变流设备故障率高、电力系统智能化水平低的技术难题,实现了“元件级-设备级-系统级”船舶关键电气装备的自主研制,整体提升了我国船舶综合电力系统的可靠性,打破了西方国家在相关领域的技术封锁,研究意义重大。
该项目依托国家自然科学基金、江苏省科技计划等项目,历经近10年攻关,在高可靠船用断路器设计、新型电力推进变流设备研制、船舶直流综合电力系统智能监控等方面,做出了创造性贡献。
创新成果如下:1、提出了基于并联激磁装置的磁场吹弧控制方法、直流断路器触头系统温升控制策略和断路器结构高可靠性设计优化方法,创新了基于连杆机构的分合闸线圈与电子式脱扣器组合分断技术、操作机构与动静触头限位连锁技术,研制了直流断路器外置快速动作机构、导电杆及动触头组件,提高了直流断路器快速开断性能和可靠性。
实现分断电流60kA以上,短时耐受电流可达到65kA/0.5s。
提出了基于径向基函数神经网络的故障信息快速分类处理方法、负载突变工况下基于PCA-SVDD的分类故障特征判别方法,创新了电力推进变流设备动态故障诊断技术、故障定位技术、拓扑变架构容错控制技术,建立了复杂海情下具有全期特征的设备故障与控制策略联动数据库,研制了故障率低、传动效率高的船舶电力直驱推进变流设备,提升了电力推进变流设备的可靠性。
实现设备故障响应时间小于50ms,故障诊断准确率大于85%,定位精度提高1-2倍。
提出了船舶直流输电线路故障智能监测方法、直流综合电力系统静态与暂态稳定性分析方法,构建了直流综合电力系统全局状态监测体系,建立了故障状态监测指标库、直流输电设备故障知识图谱和电力系统操控指令知识库,研制了智能电网输电线路故障监测装置和嵌入式防误操作控制装置,开发了船舶直流综合电力系统智能监控平台,提高了船舶综合电力系统的可靠性。
实现系统故障发生率下降20%-40%,故障恢复时间小于60s。
该项目授权发明专利22件,获软件著作权2件,制定国家标准3部,制定行业标准1部,出版学术专著3部。
项目成果已实现产业化,并推广应用于多种主流船型和国内某型驱逐舰项目成果水平整体达到国内领先,部分达到国际先进。
2014年至今,高可靠断路器、电力推进变流设备、电力系统智能监控平台产品累计销售额达到13.59亿元。
近2年,累计新增销售5.54亿元、利润4350.63万元、税收5423.06万元,应用效果良好,有力推动了船舶与海工电气装备行业及其配套产业链的技术进步,在推进我国海洋强国战略的进程中做出了重大贡献。